埋弧自动焊焊接工艺参数对焊缝成型影响

埋弧自动焊焊接工艺参数对焊缝成型影响

一、焊接材料及设备

1、Q235Q钢板

2、H08MnA焊丝

3、HJ431高锰高硅焊剂

4、埋弧自动焊焊接平台焊接行走小车埋弧自动焊送丝机构

5、埋弧自动焊机MZ630

输入电源：三相380V／50HZ

额定输入功率：46KVA

最大输入电流：67A

空载电压：79V

电流调节范围：120A／24.8V-630A／44V

额定负载持续率：60％

适用焊丝直径：φ2／2.5／3

送丝速度：20－755cm／min

焊接速度：15－150cm／min

二、焊接原理及过程

埋弧焊是电弧在焊剂层下燃烧进行的焊接方法，这种方法是利用焊丝和焊件之间燃烧的电弧产生热量，熔化焊丝、焊剂和母材而形成焊缝的。焊丝作为填充金属而焊剂则对焊接区域起保护和合金化作用，由于焊接时电弧掩埋在焊剂层下燃烧，电弧不外露，因此称为埋弧焊。

埋弧焊的焊接过程与焊条电弧焊的基本一样，热源也是电弧，但把焊丝上的药皮改变成了颗粒状的焊剂。焊接前先把焊剂铺撒在焊缝上，大约40～60毫米厚,如图1所示为焊缝的形成过程。

图1 埋弧焊时焊缝的形成

1-焊丝；2-焊件；3-焊剂；4-液态金属；5-液态焊剂；6-焊缝；7-焊渣

焊接时，焊丝与焊件之间的电弧，完全淹埋在40～60毫米厚的焊剂层下燃烧。靠近电弧区的焊剂在电弧热的作用下被熔化，这样，颗粒状焊剂、熔化的焊剂把电弧和熔池金属严密的包围住，使之与外界空气隔绝。焊丝不断地送进到电弧区，并沿着焊接方向移动。电弧也随之移动，继续熔化焊件与焊剂，形成大量液态金属与液态焊剂。待冷却后，便形成了焊缝与焊渣。由于电弧是埋在焊剂下面的，故称埋弧焊（又称焊剂层下电弧焊）。

当上述过程中的焊丝送进和焊丝沿焊缝向前移动两种操作均由焊机自动完成时，这就是埋弧自动焊。埋弧自动焊的焊接过程如图2所示。焊件接口开坡口（30毫米以下可不开坡口）后，先进行定位焊，并在焊件下面垫金属板，以防止液态金属的流出。接通焊接电源开始焊接时，送丝轮由电机传动，将焊丝从焊丝盘中拉出，并经导电器而送向电弧燃烧区。焊剂也从焊剂斗送到电弧区的前面。在焊剂的两侧装有挡板以免焊剂向两面散开。焊完后便形成焊缝与焊渣。部分未熔化的焊剂，由焊剂回收器吸回到焊剂斗中，以备继续使用。

图2 埋弧自动焊的焊接过程

1-焊件；2-V形坡口；3-垫板；4-焊剂；5-焊剂斗；6-焊丝7-送丝轮；

8-导电器；9-电缆；10-焊丝盘；11-焊剂回收器；12-焊渣；13-焊缝；

三、焊接工艺参数的选择方法

（1）焊接工艺参数的选择依据

焊接工艺参数的选择是针对将要投产的焊接结构施工图上标明的具体焊接接头进行的根据产品和相应的技术条件，下列原始条件是已知的: 1）焊件形状和尺寸(直径、总长度)；接头的钢材种类和厚度。

2）焊缝的种类（纵缝、环缝）和焊缝的位置（平焊、横焊、上坡焊、下坡焊）。

3）接头的形式（对接、角接、搭接）和坡口形式（Y形、X形、U形坡口等）。

4）对接头性能的技术要求，其中包括焊后无损探伤方法，抽查比例以及对接头强度、冲击韧度、弯曲、硬度和其他理化性能的合格标准。

5）焊接结构（产品）的生产批量和进度要求

（2）焊接工艺参数的选择程序

首先可选定埋弧焊工艺方法，单丝焊还是多丝焊或其他工艺方法。同时依据焊件的形状和尺寸可选定细丝埋弧焊还是粗丝埋弧焊。例如小直径圆筒的内外环缝应采用φ2mm焊丝的细丝埋弧焊，厚板破口对接接头纵缝和环缝采用φ4mm 焊丝的埋弧焊，船形位置厚板角接接头通常采用φ5mm、φ6mm焊丝的粗丝埋弧焊。

焊接工艺方法选定后，即可按照钢材、板厚和对接头性能的要求选择适合的焊剂和焊丝牌号，对于厚板深坡口或窄间隙埋弧焊接头，应选择既能满足接头性能要求又具有良好工艺性和脱渣性的焊剂。

第三根据所焊钢材的焊接性试验报告，选定预热温度、层间温度、后热温度以及焊后热处理温度和保温时间。最后根据板厚，坡口形式和尺寸选定焊接参数（焊接电流、电弧电压和焊接速度）并配合其他次要工艺参数。

四、焊接工艺参数的选择及确定

埋弧焊的工艺参数包括：焊接电流、电弧电压、焊接速度等

（1）焊接电流

焊接电流是决定焊缝熔深的主要因素。其他条件不变时，焊接电流增大，焊缝的熔深H及余高a均增加，而焊缝的宽度变化不大。正常情况下，焊接电流与熔深间成正比关系：

I

H = k

m

k m为电流系数，决定于电流种类、极性及焊丝直径等。表1给出了各种条件下的k

值。

m

表1各种条件下的k m值

焊丝直径/mm电流种类焊剂牌号k m值（mm/100A）

T形焊缝及开坡口的对接焊缝堆焊及不开坡口的对接焊缝

5交流HJ431 1.5 1.1

2交流HJ431 2.0 1.0

5直流正接HJ431 1.75 1.1

5直流正接HJ431 1.25 1.0

5交流HJ430 1.55 1.15

因此，焊接电流应根据熔深要求首先选定。增大焊接电流可提高生产率，但焊接电流过大时，焊接热影响区宽度增大，并易产生过热组织，从而使接头韧性降低；此外电流过大还易导致咬边、焊瘤或烧穿等缺陷。焊接电流过小时，易产生未熔合、未焊透、夹渣等缺陷，使焊缝成形变坏。

（2）电流种类与极性

采用直流反接时，熔敷速度稍低，熔深较大。焊接时一般情况下都采用直流反接。

采用直流正接时，熔敷速度比反接高30%－50%，但熔深较浅，降低了熔敷金属中母材的百分比。特别适合于堆焊。母材的热裂纹倾向较大时，为了防止热裂，也可采用直流正接。

采用交流进行焊接时，熔深处于直流正接与直流反接之间。

（3）电弧电压

电弧电压对熔深的影响很小，主要影响熔宽，随着电弧电压的增大，熔宽增大，而熔深及余高略有减小。为保证电弧的稳定燃烧及合适的焊缝成形系数，电弧电压应与焊接电流保持适当的关系。焊接电流增大时，应适应提高电弧电压，与每一焊接电流对应的焊接电压的变化范围不超过10V。当电弧电压取下限时，焊道窄；取上限时，焊道宽。若电弧电压超出该合适范围，焊缝成形将变差。

电弧电压除对焊缝成形有影响外，还会改变熔敷金属的化学成分。当电弧电压增加时，焊剂的熔化量增加，熔渣和液态金属重量间的比值增大，过渡到熔敷金属中的合金元素会有所增加。

（4）焊接速度