埋弧焊工艺应用

埋弧焊工艺应用
【摘要】通过对埋弧焊原理及结构分析，合理选择焊接参数包括焊接电流、焊接电压、焊接速度、焊丝直径，同时要有合理的施焊工艺方法，从而达到生产率高、焊接质量好、劳动条件好的目的。

【关键词】埋弧焊焊接参数焊缝
前言
埋弧焊是焊接生产中应用最广泛的工艺方法之一。

由于焊接熔深大、生产效率高、机械化程度高，因而特别适用于中厚板长焊缝的焊接。

在造船、锅炉与压力容器、起重机械、工程机械等制造中都是主要的焊接生产手段。

因而正确掌握其焊接工艺很重要，对有效保证焊接质量，达到良好的焊接成形效果是非常有利的。

随着焊接冶金技术和焊接材料生产的发展，埋弧焊所能焊接的材料已从碳素结构钢发展到低合金结构钢、不锈钢、耐热钢以及一些有色金属材料。

正文
1、埋弧焊原理
埋弧焊是预先把颗粒状焊剂散布在焊接线上，焊丝通过送丝装置，自动连续地向焊剂中送进，在焊丝前端与母材间引燃电弧，进行自动电弧焊。

埋弧焊结构及实施过程如图1所示：
由4个部分组成：①焊接电源接在导电嘴和弓箭之间用来产生电弧；②焊丝由焊
图1
丝盘经送丝机构和导电嘴送入焊接区；③颗粒状焊剂由焊剂漏斗经软管均匀的堆
敷到焊缝接口区；④焊丝及送丝机构、焊剂漏斗和焊接控制盘等通常装在一台小车上，以实现焊接电弧的移动。

埋弧焊焊缝形成过程如图2，埋弧焊时，连续送进的焊丝在一层壳熔化的颗
图2
粒状焊剂覆盖下引燃电弧。

2、工艺参数
埋弧焊主要应用于平焊位置焊接。

2.1 焊接工艺参数的影响
2.1.1焊接电流
当其他条件不变时，增加焊接电流对焊缝熔深的影响(如图1所示)，无论是Y 形坡口还是I 形坡口，正常焊接条件下，熔深与焊接电流变化成正比，即电流增加，熔深增加。

图1 焊接电流与熔深的关系（φ4.8mm）
焊接电流对焊缝断面形状的影响，如图2所示。

电流小，熔深浅，余高和宽度不足；电流过大，熔深大，余高过大，易产生高温裂纹。

图2 焊接电流对焊缝断面形状的影响
a)I形接头b)Ｙ形接头
2.1.2电弧电压
电弧电压和电弧长度成正比，在相同的电弧电压和焊接电流时，如果选用的焊剂不同，电弧空间电场强度不同，则电弧长度不同。

如果其他条件不变，改变电弧电压对焊缝形状的影响如图3所示。

电弧电压低，熔深大，焊缝宽度窄，易产生热裂纹：电弧电压高时，焊缝宽度增加，余高不够。

埋弧焊时，电弧电压是依据焊接电流调整的，即一定焊接电流要保持一定的弧长才可能保证焊接电弧的稳定燃烧，所以电弧电压的变化范围是有限的。

图3电弧电压对焊缝断面形状的影响
a)I形接头b)Ｙ形接头
2.1.3焊接速度
焊接速度对熔深和熔宽都有影响，通常焊接速度小，焊接熔池大，焊缝熔深和熔宽均较大，随着焊接速度增加，焊缝熔深和熔都将减小，即熔深和熔宽与焊接速度成反比，如图4所示。

焊接速度对焊缝断面形状的影响，如图5所示。

焊接速度过小，熔化金属量多，焊缝成形差：焊接速度较大时，熔化金属量不足，
容易产生咬边。

实际焊接时，为了提高生产率，在增加焊接速度的同时必须加大电弧功率，才能保证焊缝质量。

图4 焊接速度对焊缝形成的影响图５焊接速度对焊缝断面形状的影响Ｈ－熔深Ｂ－熔宽a)I形接头b)Ｙ形接头
2.1.4 焊丝直径
焊接电流、电弧电压、焊接速度一定时，焊丝直径不同，焊缝形状会发生变化。

表1 所示的电流密度对焊缝形状尺寸的影响，从表中可见，其他条件不变，熔深与焊丝直径成反比关系，但这种关系随电流密度的增加而减弱，这是由于随着电流密度的增加，熔池熔化金属量不断增加，熔融金属后排困难，熔深增加较慢，并随着熔化金属量的增加，余高增加焊缝成形变差，所以埋弧焊时增加焊接电流的同时要增加电弧电压，以保证焊缝成形质量。

表1 电流密度对焊缝形状尺寸的影响（U=30-32V，U w =33cm／min）
项目
焊接电流/A
700∽750 1000∽1100 1300∽1400
焊丝直径/mm 6 5 4 6 5 4 6 5 平均电流密度/A•mm-226 36 58 38 52 84 48 68 熔深H/mm 7 8.5 11.5 10.5 12 16.5 17.5 19 熔宽B/H 3.1 2.5 1.7 2.5 2 1.3 1.5 1.3 3、埋弧焊部分施焊工艺
3.1焊前准备
3.1.1 坡口设计及加工
依据单丝埋弧焊使用电流范围，当板厚小于14mm ，可以不开坡口，装配
时留有一定间隙：板厚为14～22mm，一般开V形坡口；板厚22 -50mm时开X 形坡口。

对于锅炉汽包等压力容器通常采用U形或双U形坡口，以确保底层熔透和消除夹渣。

3.1.2装配点固
埋弧焊要求接头间隙均匀无错边，装配时需根据不同板厚进行定间距、定位焊，如表2所示。

另外直缝接头两端尚需加引弧板和熄弧板，以减少引弧和引出时产生缺陷。

表2 埋弧焊装配标准
板厚 t/mm 焊缝长度 /mm 定位长度 /mm
<25 300 ～ 500 50 ～ 70
<25 200 ～ 500 70 ～ 100
3.1.3 焊前清理
坡口内水锈、夹杂铁末，点焊后放置时间较长而受潮氧化等焊接时容易产生气孔，焊前需提高工件温度或用喷砂等方法进行处理。

3.2 对接接头单面焊
对接接头埋弧焊时，工件可以开坡口或不开坡口。

开坡口不仅为了保证熔深，而且有时还为了达到其他的工艺目的。

在不开坡口的情况下，埋弧焊可以一次焊透20mm以下的工件，但要求预留5∽6mm的间隙，否则厚度超过14∽16mm 的板料必须开坡口才能用单面焊一次焊透。

3.3 对接接头双面焊
一般工件厚度从10 ～40mm 的对接接头，
通常采用双面焊。

接头形式根据钢种、接头性能
要求的不同，可采用图 6 所示的I 形、Y 形、
X 形坡口。

图6不同板厚的接头形式
a)I形坡口对接焊b)Ｙ形坡口对接焊c)Ｘ形坡
口对接焊
这种方法对焊接工艺参数的波动和工件装配
质量都不敏感，其焊接技术关键是保证第一面焊的熔深和熔池的不流溢和不烧穿。

焊接第一面的实施方法常见的是悬空焊，即装配时不留间隙或只留很小的间隙(一般不超过lmm) 。

第一面焊接达到的熔深一般小于工件厚度的一半。

反面焊接的熔深要求达到工件厚度的60 ％～70 ％，以保证工件完全焊透。

不开坡口的对接接头悬空焊的焊接参数，如表 3 所示。

表3 不开口对接接头悬空双面焊的焊接条件
工件厚度
/mm 焊丝直径
/mm
焊接顺序
焊接电流
/A
电弧电压
/V
焊接速度
/cm.min -1
6 4 正380 ～ 420 30 58 反430 ～ 470 30 55
8 4 正440 ～ 480 30 50 反480 ～ 530 31 50
10 4 正530 ～ 570 31 46 反590 ～ 640 33 46
12 4 正620 ～ 660 35 42 反680 ～ 720 35 41
14 4 正680 ～ 720 37 41 反730 ～ 770 40 38
16 5 正800 ～ 850 34 ～ 6 63 反850 ～ 900 36 ～ 8 43
17 5 正850 ～ 900 35 ～ 37 60 反900 ～ 950 37 ～ 39 48
18 5 正850 ～ 900 36 ～ 38 60 反900 ～ 950 38 ～ 40 40
20 5 正850 ～ 900 36 ～ 38 42 反
900 ～
1000
38 ～ 40 40
22 5 正900 ～ 950 37 ～ 39 43 反
1000 ～
1050
38 ～ 40 40
3.4 角焊缝焊接
焊接T 形接头或搭接接头的角焊缝时，采用船形焊和平角焊两种方法。

3.4.1 船形焊将工件角焊缝的两边置于与垂直线各成45°的位置（见图7），可为焊缝成形提供最有利的条件。

这种焊接法接头的装配间隙不超过1～1.5mm，否则，必须采取措施，以防止液态金属流失。

图7 船形焊
a)T 形接头b) 搭接接头
3.4.2 平角焊
当工件不便于采用船形焊时，可采用平角焊来焊接角焊缝（见图8）。

这种焊接方法对接头装配间隙较不敏感，即使间隙达到2 ～3mm ，也不必采取防止液态金属流失的措施。

焊丝与焊缝的相对位置，对平角焊的质量有重大影响；焊丝偏角σ一般在20°～30°之间。

每一单道平角焊缝的惭面积不得超过40～50mm2，当焊脚长度超过8mm × 8mm 时，会产生金属溢流和咬边。

总结
总之，在工程机械结构焊接中，埋弧焊的应用提高了焊接质量和焊接速度，更好的保证焊后外观质量，焊后不需要清渣。

所以说埋弧焊在工程机械行业中具有很高的使用价值。