埋弧焊的工艺与特点

埋弧焊的工艺与特点埋弧焊的工艺与特点 摘要：埋弧焊是当今生产效率较高的机械化焊接方法之一，它的全称是埋弧自 动焊，又称焊剂层下自动电弧焊。本文对埋弧焊的工艺与特点进行简要的分 析。 埋弧焊的实质是在一定大小颗粒的焊剂层下，由焊丝和焊件之间放电而产生的 电弧热使焊丝的端部及焊件的局部熔化，形成熔池，熔池金属凝固后即形成焊 缝。这个过程是在焊剂层下进行的，所以称为埋弧焊。焊丝末端和焊件之间产 生电弧之后，电弧的辐射热使周围的焊剂熔化，其中一部分达到沸点，并蒸发 形成高温气体，这部分蒸气将电弧周围的熔化焊剂（熔渣）排开，形成一个气 泡，电弧在这个气泡内燃烧，气泡的上部被部分熔化了的焊剂及渣壳构成的外 膜包围着。它不仅能很好地将熔池与空气隔开，而且可以隔绝弧光的辐射。随 着电弧在气泡内连续燃烧，焊丝不断地熔化形成熔滴落入熔池。当电弧沿焊缝 方向不断向前移动时，熔池也随之冷却而凝固形成焊缝，密度较小的熔渣浮在 熔池的表面，冷却后成为渣壳。 埋弧焊的焊接过程可以表述为，焊剂由漏斗流出后，均匀地撒在装配好的焊件 上，堆放高度为 30～50mm。焊丝由送丝轮控制送进，经导电嘴送入焊接电弧 区。焊接电源的输出端分别接在导电嘴和焊件上。送丝机构、焊剂漏斗和控制 盘通常装在一台小车上。焊接时只要按下启动按钮，焊接过程便可自动进 行。 一．埋弧焊工艺 焊前准备：埋弧焊在焊接前必须做好准备工作，包括焊件的坡口加工、待焊部 位的表面清理、焊件的装配以及焊丝表面的清理、焊剂的烘干等。 1．坡口加工 坡口加工要求按 GB986—1988 执行，以保证焊缝根部不出现未焊透或夹渣，并 减少填充金属量。坡口的加工可使用刨边机、机械化或半机械化气割机、碳弧 气刨等。 2．待焊部位的清理 焊件清理主要是去除锈蚀、油污及水分，防止气孔的产生。一般用喷砂、喷丸 方法或手工清除，必要时用火焰烘烤待焊部位。在焊前应将坡口及坡口两侧各 20mm 区域内及待焊部位的表面铁锈、氧化皮、油污等清理干净。 3．焊件的装配 装配焊件时要保证间隙均匀，高低平整，错边量小，定位焊缝长度一般大于 30mm，并且定位焊缝质量与主焊缝质量要求一致。必要时采用专用工装、卡 具。对直缝焊件的装配，在焊缝两端要加装引弧板和引出板，待焊后再割掉， 其目的是使焊接接头的始端和末端获得正常尺寸的焊缝截面，而且还可除去引 弧和收尾容易出现的缺陷。 4．焊接材料的清理 埋弧焊用的焊丝和焊剂对焊缝金属的成分、组织和性能影响极大。因此焊接前 必须清除焊丝表面的氧化皮、铁锈及油污等。焊剂保存时要注意防潮，使用前 必须按规定的温度烘干待用。 二．埋弧焊具有以下特点： 1．生产效率高 由于埋弧焊时，焊丝的伸出长度较小，可以采用较大的焊接电流。例如焊条电 弧焊使用焊条焊接时，电流的范围也就是 250～350A，而埋弧焊通常为 600？ 850A，甚至可达到 1000A，故埋弧焊电流对焊丝的预热作用比焊条电弧焊大得 多，再加上电弧在密封的熔剂气泡中燃烧，热效率极高，使焊丝的熔化系数增 大、母材熔化快，提高了焊接速度。 2．焊缝质量好 埋弧焊时，焊接区受到焊剂和渣壳的可靠保护，大大减小了有害气体的入侵机 会。同时还可以降低焊缝的冷却速度，从而提高了焊缝接头的力学性能。埋弧 焊焊接规范比较稳定，焊速均衡，焊缝表面粗糙度小，化学成分和力学性能也 比较均匀。由于埋弧焊熔深较深，故不易产生未焊透等缺陷。由于电流大，熔 深较大，熔池中的气体往往来不及逸出，因而对气孔的敏感性较大。 3．节省焊接材料和电能 由于熔深大，对于较厚的焊件可以不开坡口进行焊接，焊缝中焊丝的填充量显 著减少，节约了焊材，也节省了由于加工坡口和填充坡口所耗的电能。由于埋 弧焊受焊剂的有效保护，飞溅极少，又没有像焊条电弧焊那样的焊条头的损 失，这就提高了填充焊丝的利用率，降低了成本。 4．劳动条件好 由于实现了焊接过程机械化，操作较简便，减轻了焊工的劳动强度，而且电弧 在焊剂层下燃烧，没有弧光的有害影响，放出的烟尘也较少，从而改善了焊工 的劳动条件。 三．埋弧焊需要控制的焊接参数 埋弧焊需要控制的焊接参数较多，对焊缝质量和成形影响较大的规范参数有： 焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝直径与伸出长度、焊丝与焊件之间的倾 斜度等。焊剂的粒度及焊剂层厚度也对焊缝质量有一定影响。 1．焊接电流 焊接电流是决定熔深的主要因素。在一定的范围内，电流增加时，焊缝的楚深 和余高 4 都增加，而焊缝的熔宽 B 增加不大。增大焊接电流可以提高生产率， 但在一定的焊速下，焊接电流过大会使热影响区过大并产生焊瘤或使焊件被烧 穿。若焊接电流过小，则熔深不足，产生熔合不好或未焊透，夹渣等缺陷。 为保证焊缝的内在质量和成形美观，在提高焊接电流的同时要相应提高电弧电 压，使它们保持符合要求的焊缝成形系数。 埋弧焊时既可以采用直流电源，也可以采用交流电源。当采用直流正接时，由 于焊丝的熔敷速度比反接时高 30%～50%，且熔深浅，所以它适合薄板焊接和堆 焊。直流反接时的熔深比正接大，适合焊厚件。 2．电弧电压 其他参数不变时，电弧电压是决定熔宽的素。电弧电压增加时，熔深 H 减小， 熔宽 B 增大，余高 h 变小。电弧电压过大时，焊剂的熔化量增加，电弧不稳， 因此，电弧电压的大小应与焊接电流匹配。 3．焊接速度 其他参数不变时，焊接速度增加，焊缝单位长度内所得到的电弧热量减小，因 此使熔深变浅；同时焊缝上单位长度内所得到的焊丝熔化量也减少，所以焊缝 的余高和熔宽相应减少。过分地增加焊接速度会造成未焊透、焊缝边缘熔合不 好。 焊接速度太慢，则焊缝余高过高，形成宽而浅的大熔池，焊缝表面粗糙，容易 产生满溢、焊瘤或烧穿，生产效率也不高。 近年来，虽然先后出现了许多种高效、优质的新焊接方法，但埋弧焊的应用领 域依然未受任何影响。从各种熔焊方法的熔敷金属重量所占份额的角度来看， 埋弧焊约占 10%左右，且多年来一直变化不大。