第二章 焊接方法-埋弧自動焊

2025/1/161第二章焊接方法

——埋弧焊鋼結構焊接工藝埋弧焊

埋弧焊以裸金屬焊絲和工件為電極，在顆粒狀焊劑層下產生電弧，熔化的金屬在熔渣保護下形成焊縫，進行焊接。四個要素：①顆粒狀焊劑經漏斗口均勻地堆敷在焊縫接口區(qū)②焊絲由送絲機構經送絲滾輪和導電嘴送入焊接電弧區(qū)；③送絲機構、焊劑漏斗及控制盤等通常都裝在一臺小車上，以實現(xiàn)焊接電弧的移動；④弧焊電源輸出端接在導電嘴和焊件上，以產生電弧。一、自動埋弧焊焊接原理3

電弧熱將焊絲端部及電弧附近的母材和熔劑熔化，熔化的金屬形成熔池，凝固后成為焊縫，熔融的焊劑形成熔渣，凝固成為渣殼覆蓋于焊縫表面。熔池受到熔渣和焊劑蒸氣的保護，不與空氣接觸。熔渣除了對熔池和焊縫金屬起到保護作用外，在焊接時向焊縫金屬中滲入合金元素，調整焊縫金屬的化學成分，從而改善焊縫金屬的力學性能。2025/1/164埋弧焊埋弧焊實例2025/1/165二、埋弧焊的優(yōu)缺點及應用范圍埋弧焊優(yōu)點：缺點：1）埋弧自動焊熔敷效率高，熔深大，焊接質量好;2）能在大電流、高焊接速度下施焊，生產效率高；3)能簡化坡口制備，節(jié)省焊接材料；4)保護效果好；5）焊接速度可自動調節(jié)；6）勞動條件好，便于實現(xiàn)機械化、自動化。1）僅適合于水平位置的俯位焊縫的焊接；2）難以用來焊接鋁、鈦等氧化性強的金屬及其合金；3）一般只適合于長焊縫的焊接；4）不適宜焊接厚度小于3mm以下的薄板。2025/1/1666可焊接的材料碳素結構鋼低合金結構鋼不銹鋼耐熱鋼用于鎳基合金、銅合金焊接及耐磨耐蝕合金堆焊造船壓力容器化工容器橋梁起重機械冶金設備制造業(yè)重型機械主要運用領域二、埋弧焊的優(yōu)缺點及應用范圍2025/1/167

主要由焊接電源、控制系統(tǒng)和焊接機頭組成。焊接機頭安裝于行走小車上，配上操作機構和行走軌道，即組成通用型埋弧焊接設備。三、自動埋弧焊焊接設備與材料焊接設備2025/1/168三、自動埋弧焊焊接設備與材料焊劑焊絲焊劑的作用

保護電弧和熔池

穩(wěn)弧冶金作用焊縫成形自動埋弧焊焊劑有熔煉型、燒結型兩大類，燒結型焊劑作為一種新型焊劑，越來越多地在埋弧自動焊中使用。2025/1/169

在大型、專用埋弧焊設備中，焊接機頭安裝于門架、立柱或橫梁上，配上適當?shù)母郊友b置，如傳感器、十字拖板、壓力架、旋轉胎架、襯墊裝置以及焊劑回收裝置等，實現(xiàn)各種用途的埋弧自動化焊接。三、自動埋弧焊焊接設備與材料焊接操作架三、自動埋弧焊焊接設備與材料焊件變位機作用是靈活地旋轉、傾斜、翻轉工作，使焊縫處于最佳焊接位置，以達到改善焊接質量、

提高勞動生產率、優(yōu)化勞動條件的目的。三、自動埋弧焊焊接設備與材料焊劑回收機工作原理焊劑回收裝置用來在焊接過程中自動回收焊劑。常用的焊劑回收機利用真空負壓原理自動回收焊劑，在回收過程中微粒粉塵能自動與焊劑分離。三、自動埋弧焊焊接設備與材料焊縫成型裝置焊接襯墊進行自動化埋弧焊時，為防止熔渣和燒穿的熔池金屬流失，促使焊縫背面成形，可在焊縫背面加以襯墊。常用的襯墊有熱固化焊劑墊和焊劑銅襯墊。1.永久襯墊與母材相同的材料制成的板條或鋼帶，簡稱墊板。在裝配間隙過大時，如安裝現(xiàn)場，最后合攏的接縫其間隙不易控制情況下，可采用這種襯墊，目的是為了防止焊時燒穿，附帶作用是便于裝配；在單面焊時，焊后無法從背面拆除襯墊的情況下也可采用。墊板的厚度視母板厚度而定，一般在3～10mm之間，其寬度在20～50mm之間。為了固定墊板，須采用短的斷續(xù)定位焊；墊板與母材板邊須緊貼，否則根部易產生夾渣。2.可拆襯墊平板對接時應用最多的是焊劑墊和焊劑—銅墊，其次是移動式水冷銅襯墊和熱固化焊劑墊。2025/1/1613四、自動埋弧焊的工藝參數(shù)

埋弧焊的工藝參數(shù)對焊縫成形和焊縫內在質量有著很大影響。

其中焊接電流、電弧電壓和焊接速度以及三者間的配合，是直接影響焊接質量和焊接生產效率的主要因素。

一方面，三個參數(shù)的焊接線能量影響著焊縫的綜合力學性能，

另一方面，這些參數(shù)以及相互間的配合對焊縫成型，焊接裂紋的敏感性和焊接缺陷的發(fā)生，有直接的關系。操作時必須正確的設置和調整。2025/1/1614四、自動埋弧焊的工藝參數(shù)2025/1/1614

焊接電流是決定焊絲熔化速度、熔透深度和母材熔化量的最重要的工藝參數(shù)。焊接電流與熔透深度幾乎是直線正比關系。在其他焊接參數(shù)不變的前提下，隨著焊接電流的提高，熔深和焊縫余高同時增大，焊縫形狀系數(shù)變小。1、焊接電流2、電弧電壓

電弧電壓與電弧長度成正比關系。在其他焊接參數(shù)不變的情況下，隨著電弧電壓的提高，焊縫的寬度明顯增大，而熔深和余高則略有減小。當其它條件不變時，增加焊接電流，焊縫厚度和余高都增加，而焊縫寬度則幾乎保持不變（或略有增加），見圖a。當其它條件不變時，電弧電壓增大，焊縫寬度顯著增加，而焊縫厚度和余高略有減少，見圖b

為獲得成型良好的焊縫，電弧電壓與焊接電流應相互匹配。當焊接電流加大時，電弧電壓也應相應提高。四、自動埋弧焊的工藝參數(shù)

焊接速度應與所選定的焊接電流、電弧電壓適當匹配。焊接速度太快，會產生咬邊和氣孔等缺陷，惡化焊道外形；焊接速度太慢，可能引起焊穿。3、焊接速度當其它條件不變時，焊接速度增加，焊縫寬度、焊縫厚度和余高都減少，見圖c焊接電流、電弧電壓和焊接速度是焊接時的三大焊接工藝參數(shù)，選用時，應當考慮到這三者之間的相互適當配合，才能得到形狀良好符合要求的焊縫。

四、自動埋弧焊的工藝參數(shù)5、焊絲伸出長度

焊絲伸出長度影響焊絲的熔化速度，對焊縫成型也有一定影響。焊絲伸出長度增加時，熔敷速度和余高增加，焊絲上產生的電阻熱增加，電弧電壓變大，熔深減小，熔寬增加，余高減小。如果焊絲伸出長度過長，電弧不穩(wěn)定，甚至造成停弧。

采用直流電源進行埋弧焊接，與交流電源相比，能更好地控制焊道形狀、熔深，且引弧容易。

直流反接（焊絲接正極）時，可獲得最大的熔深和最佳的焊縫表面。因此，除了表面堆焊或要求淺熔深的焊接外，通常采用直流反接。4、焊接電源和極性通常認為焊絲垂直水平面的焊接為正常狀態(tài)。四、自動埋弧焊的工藝參數(shù)6、焊絲傾角焊件焊件焊件焊絲傾角前傾垂直后傾焊道形狀熔透深中等淺余高大中等小熔寬窄中等寬示意圖焊接方向焊接方向船型位置角焊縫角度為45°時，焊縫對稱、美觀。對于要求全焊透的接頭，角度適當增加，更有利于焊透。四、自動埋弧焊的工藝參數(shù)7、焊件傾角四、自動埋弧焊的工藝參數(shù)8、焊劑層厚度和焊劑粗細(1)焊劑層厚度

在正常焊接條件下，被熔化焊劑的重量約與被熔化的焊絲的重量相等。焊劑層的厚度對焊縫外形與熔深的影響見下圖.焊劑層太薄時，則電弧露出，保護不良，焊縫熔深淺，易產生氣孔和裂紋等缺欠。過厚則熔深大于正常值，且出現(xiàn)峰形焊道。實際生產中，焊劑層厚度保持在20～30mm時為宜。(2)焊劑粗細

焊劑粒度增大，熔深和余高略減，而熔寬略增。焊劑粒度一定時，如電流過大，會造成電弧不穩(wěn)，焊道邊緣凹凸不平。當焊接電流小于600A時，焊劑粒度為0.25～1.6mm；當焊接電流在600～1200A時，焊劑粒度為0.4～2.5mm；當焊接電流大于1200A時，焊劑粒度為1.6～3．Omm。角接接頭焊絲的瞄準位置對焊縫的成型也有影響。特別是電流較大焊腳尺寸較大的時候。正確位置位置偏向立板，易形成咬邊四、自動埋弧焊的工藝參數(shù)9、焊絲的瞄準位置

在一系列焊接工藝參數(shù)中，對埋弧焊焊縫成型影響最大的主要參數(shù)是焊接電流，電弧電壓，焊接速度，以及三者之間的匹配。降低焊接電壓，使焊縫寬度減小，厚度增加。加大焊接電流，提高焊接速度，得到同樣的效果。四、自動埋弧焊的工藝參數(shù)2025/1/1622板厚（mm）焊絲直徑、(mm)焊接工藝參數(shù)焊接順序焊接電流(A)電弧電壓(V)焊接速度(m/h)8ф4.0正440～4803030背480～530313010ф4.0正530～5703127背590～640322712ф4.0正620～6603424背680～720352420ф5.0正850～9003735背900～10003924四、自動埋弧焊的工藝參數(shù)—對接焊參數(shù)舉例2025/1/1623焊腳尺寸（mm）焊絲直徑（mm）焊接工藝參數(shù)焊接電流(A)電弧電壓(V)焊接速度(m/h)42.0450～48034～3640～4262.0450～48034～3640～4283.0550～60034～3630～32104.0650～70034～3623～25124.0720～75036～3820～22四、自動埋弧焊的工藝參數(shù)—角焊參數(shù)舉例如手工焊和氣保焊，一般熔深在3-5mm，因此6mm以下的薄板，即可以不開坡口。如果是埋弧焊方法，熔深更深，那么不開坡口的厚度可達12-14mm；如果是多絲、大電流，帶襯墊，適當?shù)拈g隙，甚至18mm、20mm也有可能不開坡口的。五、埋弧焊操作技術1.平板對接焊縫

常規(guī)單絲自動埋弧焊均采用雙面焊接以保證焊透。主要困難是第一面焊接時既需保證足夠熔深，又要防止熔池流溢或燒穿。具體實施方法有：五、埋弧焊操作技術

在焊接對接焊縫時，為了防止熔渣和熔池金屬泄漏，采用焊劑墊作為襯墊進行焊接。焊劑墊焊接所用的焊劑與其他焊接用的焊劑相同。焊接施工時焊劑墊要與焊件背面貼緊，能夠承受一定的均勻的托力，使工件熔透，以達到雙面成形。（1）焊劑墊法銅襯墊母材鋼板正面焊劑焊縫襯墊焊劑焊絲壓力架其他工藝墊板法薄鋼帶、石棉繩、石棉板等均可用作工藝墊板進行第一面焊接，此時焊劑將填滿間隙，墊板經焊劑層間接承托熔池保證第一面焊縫成形。五、埋弧焊操作技術反面不加任何襯托裝置，一般用于間隙小于1mm且不開坡口的焊接。正面焊接電流應小于反面焊接電流，焊速則相反。在實際操作中一般很難測出熔深，經常是通過焊接時觀察熔池背面顏色進行估計，所以對焊工的工作經驗要求很高。（3）懸空焊（2）手工電弧焊封底埋弧自動焊

對于無法使用襯墊的焊縫，可先行用手工焊進行封底，然后再采用埋弧焊。這時一般用“V”形坡口，封底焊層厚度常大于8mm

。母材鋼板焊劑焊縫手工電弧焊封底層焊絲五、埋弧焊操作技術（4）多層埋弧焊多層埋弧焊

對于較厚鋼板，一次不能焊完的，可采用多層焊。第一層焊時，規(guī)范要求層厚不要太大，既要保證焊透，又要避免產生裂紋等缺陷。每層焊縫的接頭要錯開，不可重疊。五、埋弧焊操作技術2.角接焊縫埋弧焊

T形接頭和搭接接頭中的角焊縫可用船形位置或平角位置兩種方法進行埋弧焊。20o~30o平角焊時，焊腳最大尺寸不得超過8mm，否則將產生金屬溢流和咬邊等缺陷。裝配間隙小于1～1.5mm使用細顆粒HJ431焊劑，配用交流焊機2025/1/1629六、多絲埋弧焊多絲埋弧焊是一種高生產率的焊接方法。按照所用焊絲數(shù)目有雙絲、三絲埋弧焊等，焊絲一般都采用縱列式排列。對于厚板，焊接工作量特別大的大型構件來說，無疑是一種非常理想的高效率焊接方法。

焊接過程中，每根焊絲所用的電流和電壓各不相同，因而他們在焊縫成形過程中所起的作用也不相同。一般由前導的電弧獲得足夠的熔深，后續(xù)電弧調節(jié)熔寬或起改善成形的作用。為此，焊絲間的距離要適當。

采用雙絲、多絲（多電極）方式，使得焊接電流增大，提高焊接速度。焊速高、耗能省、填充金屬少優(yōu)點2025/1/1630。六、多絲埋弧焊

縱列雙絲的焊接，焊縫寬度窄，熔深大，焊接速度高，適用于輕鋼結構的焊接，特別是單面角焊縫。六、多絲埋弧焊—細絲雙絲焊的優(yōu)點單絲埋弧焊雙絲埋弧焊2025/1/1632在建筑鋼結構，特別是輕鋼結構生產中，H型鋼有大量4~8mm較小焊腳尺寸的平角焊接。為了控制焊腳尺寸，一般采用細絲的氣保焊或埋弧焊方法，但焊接速度相當慢。如采用雙絲焊，則可以顯著提高焊接速度。采用細絲雙絲的焊接方式，熔池窄而細長，熔深較深，焊縫美觀，質量好，還能減小焊接的變形。該方法與普通的雙絲焊的區(qū)別在于，兩個焊絲電極之間間距較小，處于同一個熔池中，這種單熔池的雙絲的焊接方式，由于兩個電極電弧之間的相互作用，特殊的熔池形態(tài)，避免了高速焊接時經常產生的咬邊、氣孔、成型不良的缺陷。六、多絲埋弧焊—細絲雙絲焊的優(yōu)點單頭雙絲2025/1/1633具體應用時如采用雙機頭，即雙頭雙絲，效果更佳。如果H型鋼直立，可同時焊接腹板兩面的焊縫，