第五章自动埋弧焊讲课讲稿

（一）自动埋弧焊的主要优点
（1）生产效率高 熔深大：电流和电流密度高，一次熔深可达20mm。焊条
手弧焊的熔深大约与焊条直径相当。
焊条（焊丝） 直径/mm
2 3 4 5
焊条手弧焊
焊接电流 /A
电流密度 /A.mm-2
50～65
16～25
80～130
11～18
125～200
10～16
190～250
10～18
可焊接的材料
低合金结构钢 不锈钢
主要运用领域
耐热钢
用于镍基合金、铜合金焊接 及耐磨耐蚀合金堆焊
造船 压力容器 化工容器
桥梁 起重机械
三、自动埋弧焊焊接材料
焊剂
焊丝
（一）焊剂
1.焊剂的作用及对其要求
保护电弧和熔池
焊剂的作用
稳弧 焊缝成形
冶金作用
对焊剂的要求
保证电弧的稳定燃烧 硫、磷含量要低、析出的有害气体少 对锈、油及其它杂质的敏感性要小 合适的熔点 、适当的粘度、良好的脱渣性 足够的颗粒结合强度 、吸潮性小
89～93
（3）劳动条件较好
7～9 ≤1.5
0.002
（二）自动埋弧焊的缺点
1）仅适合于水平或接近水平位置的俯位焊缝的焊接。 2）由难以用来焊接铝、钛等氧化性强的金属及其合金。 3）一般只适合于长焊缝的焊接。 4）不适宜焊接厚度小于1mm以下的薄板。
二、自动埋弧焊的应用
碳素结构钢
冶金机设备造业 重型机械
2. 焊剂的分类及牌号
（1）按制造方法分
熔炼焊剂
制造方法 优点 缺点
烧结焊剂
制造方法 优点 缺点
将按配比混合的原材料经火 焰或电弧加热熔炼后制成的
强度高、抗潮性好、成本低、
焊剂中加合金困难
混料、造粒、经 400～500℃ 低温或700～900度高温烧结
焊剂中易加合金 强度低、抗潮性差
（2）按熔渣碱度
B<1.0
B≈1.0 B>1.0
酸性焊剂 中性焊剂 碱性焊剂
IIW推荐碱度公式
B C a O M g O B a O S r O N a 2 O K 2 O C a F 2 0 . 5 ( M n O F e O ) S i O 2 0 . 5 ( A l 2 O 3 T i O 2 Z r O 2 ) S i O 2 0 . 5 ( A l 2 O 3 T i O 2 Z r O 2 )
[Fe]+（MnO） （FeO）+[Mn]
（二）低碳钢埋弧焊的主要冶金反应
埋弧焊时所形成熔渣除了对电弧和熔池有机械隔离保 护作用外，还产生冶金反应。
1.锰、硅的还原反应及其影响因素
锰、硅是低碳钢埋弧焊时焊缝金属中最主要的合金成 分。提高锰含量有助于降低热裂倾向和改善焊缝金属的力 学性能；硅能镇静熔池，提高焊缝的致密度。
高 锰 高 硅 “ HJ430 、 HJ431 、 与 H08 、 H08A 、 或 H08Mn 、 H08MnA 焊 丝 配 用 焊 接 低 碳 钢 时 ， MnOSiO2型渣系的熔渣与熔融液态金属将产生下列还原
焊丝的熔敷速度快
（2）焊缝质量高
保护好：电弧区主要成分为CO, 焊缝金属中含 氧量、含氮量低。
焊缝成分稳定:自动焊，规范稳定
力学性能比较好
埋弧焊电弧区的气体成分
焊接方法
电弧中的气氛组成/%
CO
CO2
H2
焊缝中含氮量
N2
H2O
/%
手弧焊（钛型） 46.7
5.3
34.5
13.5
0.02
自动埋弧焊 （HJ431）
0、1、2、3
SiO2、CaF2含量等级 0、1、2、3、4、5、6、7
MnO含量等级
1、2、3、4、
X1
1
MnO含量等级 无
X2
1
SiO2含量等级 低 CaF2含量等级 低
2 低
2
3
中
高
3 中
4
5
低
中
中
4 高
6
7
高
低
高
（二）焊丝
四、自动埋弧焊的冶金特点
（一）埋弧焊冶金过程的一般特点
1.空气不易侵入电弧区 2.冶金反应充分 3.焊缝金属化学成分稳定
反应：
2[Fe]+（SiO2） 2（FeO）+[Si] [Fe]+（MnO） （FeO）+[Mn]
影响硅、锰过渡量大小主要取决于以下三个因素
（1）焊剂的成分
焊剂中SiO2和MnO含量增大时，Si和Mn的过渡 将增加。
➢当采用SiO2含量低于15～20%的焊丝和和不含Si 的焊丝进行焊接时，Si的过渡量△Si为零，当SiO2 含量增加到40%～50%时，Si的过渡量△Si可达 0.10～0.12%。
第五章自动埋弧焊
保护特点：自动埋弧焊的电弧是在颗粒状焊剂下产生的，一旦 电弧热使焊件、焊丝、焊剂熔化以致部分蒸发，金属和焊剂的 蒸发气体会形成一个气泡，电弧就在所这个气泡内持续燃烧， 如图5-2所示。
气泡的顶部被一 层熔融状焊剂-熔渣所构成的外 膜所包围。这层 外膜不仅很好地 隔离了空气与电 弧和熔池的接触， 而且使有碍操作 的弧光辐射不再 散射出来。
自动埋弧焊
焊接电流 /A
电流密度 /A.mm-2
200～400
63～125
350～600
50～85
500～800
40～63
700～1000
35～50
焊接速度快：以厚度8～10mm钢板对接焊为例，单丝
自动埋弧焊焊速可达30～50m/h，若采用双丝或多丝自 动埋弧焊焊速还可提高一倍以上，而手弧焊则不超过6～ 8m/h。
实际上常按主要成分特征来 间接反映焊剂的酸碱性
国际焊接学会推荐按表5-5分类方法确定焊剂成分类型特征。 我国烧结焊剂牌号已参照此分类方法。
我国熔炼焊剂则按MnO、SiO2、CaF2含量组合反映 酸碱度。
我国熔炼焊剂的牌号及含义
HJ X1 X2 X3
例：HJ360 中锰高硅中氟
熔炼焊剂
不同牌号
➢焊剂中含MnO<10%(含SiO2为42%～46%)时， Mn会烧损；MnO增加到25%～30%时，Mn的过 渡量△Mn显著增大；但再增加MnO，Mn的过渡量 增加则趋于饱和。
➢ MnO含量一定时，SiO2含量高的焊剂，Mn的过渡量 减小.
➢ SiO2 含量一定时， MnO 含量高的焊剂，Si的过渡量 减小.
（SiO2）+Mn
Si+2（MnO）
（2）焊丝和母材中硅、锰的原wk.baidu.com浓度
➢ 熔池中Si和Mn的原始浓度越低，则△Si、△Mn就越 大；反之，则△Si、△Mn就减小，甚至会造成Si、Mn 的氧化烧损。
➢Mn的原始反应浓度高，会使△Si增加；Si的原始浓度 高，则△Mn增加。
（3）焊剂碱度 2[Fe]+（SiO2） 2（FeO）+[Si]