埋弧自动焊通用工艺

埋弧自动焊工艺

 概述：

        埋弧自动焊是一种高效的焊接方法，电弧在熔剂的覆盖和保护下燃烧，弧光不外泄，施工环境较好。其工作原理：导电咀及工件通过焊接电缆分别与电源的两个输出端连接，焊丝通过与导电咀接触传导焊接电流，而焊丝的送给则由一套自动送丝装置完成。焊接时，电弧燃烧，焊丝端部开始熔化，送丝机构自动送丝，送丝的速度与焊丝的熔化速度保持平衡。覆盖在电弧周围的焊剂，在电弧热的作用下熔融并产生大量的气体，充满电弧及熔池四周，使熔融焊剂形成空腔，将电弧及熔池与外界空气隔绝，起到保护熔池的作用。熔融焊剂在熔池中参与冶金反应，焊剂中的有益合金元素渗入熔池，改善焊缝的化学成分及力学性能。随着电弧向前移动，液态金属渐渐凝固成焊缝，熔渣也渐渐凝固覆盖在焊缝表面，起到改善成形的作用。埋弧自动焊工作原理图见附图1。根据焊丝的形状可分为丝极埋弧焊和带极埋弧焊；根据一台焊机使用的焊丝根数可分为单丝埋弧焊、双丝埋弧焊和多丝埋弧焊。目前，我厂使用的是单丝埋弧自动焊。

1． 埋弧自动焊优点

1.1  焊缝质量好。

   这是因为埋弧焊被淹没在颗粒状焊剂及其熔渣之下，电弧及熔池均处在渣相保护之中，保护效果较气渣保护的手工焊为好。而且焊剂参与冶金反应，可通过焊剂补充焊缝金属的有益合金元素，以改善焊缝的化学性能和力学性能。同时它具有一定的自动调节性能，保障焊接过程的稳定，大大降低了焊接过程对焊工操作技能的依赖。

1.2  生产效率高。

埋弧焊的焊接电流从导电咀导入焊丝，与手工焊相比，导电的焊丝长度（伸出）短而稳定。因此，实行埋弧自动焊时，焊接电流和电流密度较手工焊高5-10倍，使其电弧功率、熔深能力、焊丝熔化速度都相应增大。另外，由于熔渣隔热保护作用使电弧热辐射散失极小，飞溅损失也受到有效制约，电弧热效率大大提高。通常，12mm厚度钢板双面不开坡口即可焊透，效率是手工焊的2-5倍。

1.3 适用范围广，劳动条件好。

通过焊丝焊剂配合，埋弧焊可以焊接一般船用结构钢、高强度钢、不锈钢、耐热钢等多种金属。由于埋弧焊无弧光辐射，焊机自动化程度较高，操作条件**。

2. 埋弧自动焊缺点

埋弧自动焊依靠焊剂覆盖电弧和熔池，因此，它只适用于平焊。由于电流密度和电弧弧柱电位梯度较大，小电流焊接的稳定性差，只能焊接4mm以上的钢板。通常仅适用于较长焊缝，短焊缝的焊接效率还不及手工焊。

因此，在选择埋弧自动焊时，一定要考虑它的优缺点，扬长避短，切实有效地发挥埋弧自动焊的优越性。

3. 埋弧自动焊设备及其控制机理

我厂所用埋弧自动焊设备是MZ-1000型交流、等速送丝焊机。交流自动焊机受网路电压波动影响较大，因此，保证网路电压相对稳定很重要。对于该类设备而言，电流密度越大，规范的自动控制越稳定。通常，10mm以下钢板焊接，选用直径为4mm的焊丝，10mm以上钢板的焊接，选用直径为5mm的焊丝。自动焊机的控制机理分为两大类。一是等速送丝机制，它采用弧长自调节原理；二是变速送丝机制，它采用弧压控制原理。

4. 焊接工艺要求

4.1 焊前准备

埋弧焊是一种连续自动焊接方法，尽量减少中途停息弧，确保每道焊缝一气呵成，焊前准备是操作焊工必须遵守的程序。

4.1.1 确保焊丝清洁干燥，且焊丝呈盘状。

4.1.2 焊剂在使用前按有关技术要求进行烘干。熔炼型焊剂烘焙温度250℃，时间为2小时；烧结型焊剂烘焙温度350℃，时间为1小时。80℃左右保温待用。

4.1.3 清除接头两侧100mm范围内的锈迹、油污、水渍等。

4.1.4 检查焊机是否完好，包括行走小车、送丝装置、控制系统、仪表指示，以及导电咀与焊丝的接触紧密度，端线连接情况等。

4.1.5 调整焊丝干伸长及焊丝校直。

4.1.6选择合理的焊接规范参数。

4.2 焊接材料的选择

  焊丝、焊剂组合及适用范围如下表所示：

4.3 焊接电流、电弧电压及焊接速度对焊缝成型的影响

焊接电流、电弧电压及焊接速度对焊缝的余高、焊缝宽度、熔深有较大的影响，变化趋势及对应关系如下表所示：

             注： I= 焊接电流U= 电弧电压V= 焊接速度

4.4 工件倾斜和焊丝倾斜对焊缝成型的影响

工件倾斜俗称上坡焊和下坡焊，工件倾斜对焊缝成型影响很大。工件倾斜时，熔池金属会受到电弧吹力和重力的双重作用，容易造成未焊透（下坡焊）、咬边（上坡焊）等严重缺陷。工件倾斜角度须严格控制，一般不宜超过8度，可配合焊丝倾斜角度进行调节。焊丝倾斜分前倾和后倾两种方式，如附图2所示。焊丝的倾斜方向及角度不同，造成电弧对熔池作用力的方向和大小也不同，焊丝前倾时，电弧作用力偏向熔池后侧，液态金属容易后移，所得焊缝余高大，熔深较深，焊缝宽度窄，严重时出现咬边现象。焊丝后倾时，电弧作用力偏向熔池前方，液态金属容易前移，甚至产生向前流淌的现象，此时形成的焊缝扁平，熔深也浅，焊缝宽度较宽，严重时会出现焊缝边缘熔合不良。通常，盖面焊、薄板焊接和上坡焊可采用后倾一定角度（倾角小于10度），这对焊缝成型是有益的。

4.5 坡口对焊缝成型的影响

为了确保焊透，厚板焊接时，应根据实际情况选择适宜的坡口。坡口对焊缝的熔深有明显的影响。在焊接规范参数不变的情况下，坡口角度越大，熔深越大。但是坡口角度过大，不但增加焊接材料的消耗，而且还会增加焊接工作量及焊后校正变形工作量，既降低生产率，焊缝质量也难以保证。12mm以下的钢板不需要预开坡口，拼板后可以直接施焊。对于12mm＜ t≤16mm的钢板拼接缝，正面施焊后，反面碳刨，保证焊缝不出现连续黑线后即可施焊（不需要手工焊打底）。16mm以上的钢板可以开Y型坡口或X型坡口，钝边8-10mm。

4.6 焊剂种类对焊缝成型的影响

目前，常用的埋弧焊剂有熔炼型和烧结型两种，它们在性能上有差异，所焊的焊缝成型也各不相同。在其它工艺条件相同的情况下，使用烧结型焊剂的焊缝比熔炼型焊剂的熔深浅，约为熔炼型的70%-90%，焊宽稍宽，焊缝中硫、磷杂质低，塑韧性好，但表面成型不如熔炼型的光滑。熔炼型和烧结型两种焊剂对电流大小的适应性存在区别，烧结型焊剂更能适应大电流焊接，而且脱渣容易。

4.7 焊丝直径对焊缝成型的影响

在焊接电流不变的情况下，焊丝直径的大小决定了电流密度的大小。焊丝直径越粗，电流密度越小，熔深也就越浅，焊缝宽度相应增加。与此相反，焊丝直径越细，电流密度越大，熔深也就越大，焊缝宽度相应减少。电流密度的大小对规范的稳定性影响也较大，甚至破坏了焊缝成形。埋弧焊电流密度一般在20-80A/mm2。

4.8 焊接规范

埋弧自动焊的规范参数主要包括焊丝直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度等。不同的板厚和接头形式（坡口角度、间隙、钝边）使用不同的规范参数。反面需要碳弧清根的焊缝，施焊前应清除坡口内的氧化物和磨去表面渗碳层。“ 表一”列出的规范参数可供参考，现场操作中可根据实际情况作适当调整。