埋弧焊(完整)

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3.2 埋弧焊用焊接材料
1.焊剂
1) 焊剂的分类
熔炼焊剂是将一定比例的各 种配料放在高温炉内熔炼, 然后经过水冷粒化、烘干、 筛选而制成的一种焊剂
(1)按照制造方法分类
熔炼焊剂 非熔炼焊剂
粘结焊剂
烧结焊剂
粘结焊剂是将一定比例的各种 粉状配料加入适量粘结剂(如 水玻璃),经过混合搅拌、粒 化和低温(一般在500℃以下) 烘干而制成的一种焊剂
埋弧焊
主要内容
1.埋弧焊原理、特点及应用 2.埋弧焊用焊接材料 3.埋弧焊的冶金特点 4.埋弧焊设备 5.埋弧焊焊接工艺

6.埋弧焊的其它方法
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3.1 埋弧焊原理、特点及应用
1. 埋弧焊工作原理
焊接电源的两极分 别接至导电嘴和焊件。 焊接时,颗粒状焊剂由 焊剂漏斗经软管均匀地 堆敷到焊件的待焊处, 焊丝由焊丝盘经送丝机 构和导电嘴送入焊接区, 电弧在焊剂下面的焊丝 与母材之间燃烧。
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3.4 埋弧焊设备
1.埋弧焊设备的分类与组成
埋弧焊设备的分类
(1)按照用途 通用焊接设备和专用焊接设备。
(2)按电源类型
交流和直流。
焊车式、悬挂式、机床式、悬臂
(3)按行走机构形式 式以及门架式等 。
(4)按送丝方式 等速送丝式和变速送丝式。 (5)按焊丝数量和截面形状 单丝、双丝、多丝和带状电 极等设备。
两个途径减少硫、磷的含 量:一是严格限制焊接材 料和被焊材料中硫、磷的 含量,这是最根本的途径; 二是通过以下冶金反应减 少硫、磷的含量
增加焊剂中的CaO等碱性氧化物的含量也可 以减少焊缝中磷的含量,反应如下: 2[Fe3P]+5(FeO)+3(CaO) ⇌ ((CaO)3· P2O5)+11[Fe] 2[Fe3P]+5(FeO)+4(CaO) ⇌ ((CaO)4· P2O5)+11[Fe]
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a)焊车式
常见埋弧焊设备的形式 b)悬挂式 c)车床式 d)门架式
e)悬臂式
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埋弧焊设备的组成
埋 弧 焊 设 备
各种辅助设备 机械系统 埋弧焊机 焊接电源 控制系统
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3.4 埋弧焊设备
典型的焊车式埋弧焊设备构成
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3.4 埋弧焊设备
5.MZ-1000型埋弧焊机
MZ-1000型埋弧焊机是国内拥有量最多、使 用最广泛的埋弧焊机。它是根据电弧电压反馈 调节原理设计的变速送丝式焊机,有交流和直 流两种,适合于焊接水平位臵或与水平面倾斜 不大于15°的开坡口和不开坡口的平板对接、 角接和搭接的焊缝,借助于转胎或滚轮架等辅 助设备也可以焊接圆筒件的内、外环缝。适用 的焊丝直径为3~6mm。
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3.2 埋弧焊用焊接材料
3.焊剂与焊丝的选配 1 依据被焊材料的类别及对焊接接头性能 的要求
2 依据埋弧焊的工艺特点
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3.2 埋弧焊用焊接材料
1 依据被焊材料的类别及对焊接接头性能的要求 这是选配焊剂和焊丝的主要根据。当被焊材料的种类 不同时,或对焊接接头性能的要求不同时,应选择不同的 焊剂和焊丝组合。
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3.2 埋弧焊用焊接材料
埋弧焊用的焊接材料是焊剂和焊丝。
起着隔离空气、保护焊接金属不受空气侵害的作用
对熔化金属进行冶金处理的作用 焊丝的作用 焊接时熔化进入熔池,起到填充和合金化的作用
焊剂的作用
尚未熔化的焊丝还起着导电的作用
当被焊材料确定以后,焊缝的化学成分在很大程度 上取决于焊剂和焊丝的选配,因此,正确选配焊剂和焊 丝是埋弧焊工艺的一项重要内容。
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3.3埋弧焊的冶金特点
(3)焊缝的化学成分稳定 在母材一定的情况下,焊缝的化 学成分主要受两方面因素影响:一个是焊接材料,即焊丝和焊 剂,能够决定焊缝的合金系统;另一个是焊接参数。当焊接参 数变化时,一方面要影响熔合比,使母材熔入的量变化,进而 影响焊缝的化学成分;另一方面能够影响焊剂的熔化率,影响 化学冶金反应进行的程度,从而使焊缝的化学成分受到影响。 由于埋弧焊时的焊接参数稳定,因此当焊接材料、母材和焊接 参数确定以后,焊缝的化学成分波动较小。
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3.2 埋弧焊用焊接材料
2.焊丝
焊丝主要是按照被 焊材料的种类进行分类, 可以分为碳素结构钢焊 丝、合金结构钢焊丝、 不锈钢焊丝、有色金属 焊丝和堆焊用的特殊合 金焊丝等。 焊丝除要求其化学成分 符合要求外,还要求其外观 质量满足要求,即焊丝直径 及其偏差应符合相应标准规 定,焊丝表面应无锈蚀、氧 化皮等。此外,为了便于机 械送丝,焊丝还应具有足够 的挺度。
1.冶金特点
(1)机械保护作用好 保护作用好于焊条电弧焊 时由焊条药皮提供的气-渣联合保护,这可以从焊 缝中的含氮量得到证明。 (2)冶金反应充分 焊接热输入大,焊接区的金 属处于液态的时间长(比焊条电弧焊长几倍),使 得液态金属、液态熔渣和气相之间的化学冶金反应 更充分,有利于焊缝得到预期的化学成分。熔池中 的气、夹杂物容易逸出,利于消除气孔、夹杂缺陷。
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3.1 埋弧焊原理、特点及应用
2.埋弧焊的特点
⑴ 生产效率高 ⑵ 焊接质量好 ⑶ 劳动条件好 ⑷ 节约金属及电能
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3.1 埋弧焊原理、特点及应用
埋弧焊的局限性 ⑴ 焊接适用的位臵受到限制 由于采用颗粒 状的焊剂进行焊接,因此一般只适用于平焊 埋弧焊具有的缺点: 位臵(俯位)的焊接。 ⑵ 焊接厚度受到限制 由于埋弧焊时,当焊 接电流小于100A时电弧的稳定性通常变差, 因此不适于焊接厚度小于1mm以下的薄板 ⑶ 对焊件坡口加工与装配要求较严 因为埋 弧焊不能直接观察电弧与坡口的相对位臵, 故必须保证坡口的加工和装配精度,或者采 用焊缝自动跟踪装臵,才能保证不焊偏。
(4)焊缝的组织易粗化 热输入大,熔池的体积大,熔池金 属高温停留时间长,冷却速度慢,这些因素都使得埋弧焊焊缝 晶粒容易长大,因此,在许多情况下需要考虑通过焊接材料向 焊缝中渗入微量合金元素(如Ti、B等)以抑制组织粗化,获 得比较好的韧性。
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3.3埋弧焊的冶金特点
2.以低碳钢埋弧焊为例,主要发生以下反应:
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3.2 埋弧焊用焊接材料
2) 对焊剂的要求
(1)应具有良好的焊接冶金性能,即与合适的 焊丝配合,焊缝能得到所需要的化学成分,足 够低的硫、磷、氧、氢等杂质含量以及良好的 力学性能,并具有较强的抗裂性和抗气孔性。 (2)具有良好的焊接工艺性能,即具有良好的 稳弧性、脱渣性、焊缝成形性等。
其它要求,要求焊剂颗粒应具有所要求的尺 寸,颗粒强度要足够高,吸潮性要小,焊剂中 夹杂物含量要少等。
1).锰、硅的还原反应
锰、硅的还原反应
[Fe]+(MnO) ⇌ [Mn]+(FeO)
2[Fe]+(SiO2) ⇌ [Si]+2(FeO)
锰和硅均是低碳钢埋弧 焊焊缝中的基本成分。 其中,锰可以提高焊缝 金属的强度和韧度,并 能提高焊缝的抗热裂性 能;硅能镇静熔池,有 利于获得致密的焊缝。
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3.3埋弧焊的冶金特点
2)碳的氧化烧损
焊剂中一般不含有碳,焊缝中的碳只能来自焊丝 和母材。由于碳与氧的亲和力大于硅、锰与氧的亲 和力,因此很容易被氧化烧损,在熔滴和熔池中的 碳均能与氧发生以下反应: C+O═CO 由于熔滴的温度高,因此,在熔滴形成和过渡 过程中氧化最为剧烈,熔池中氧化弱一些。碳的氧 化结果使焊缝中的含碳量降低。熔化金属中的合金 成分对碳的氧化有一定影响,硅的含量增加,能抑 制碳的氧化;锰的含量增加,对碳的氧化无明显影 响;当碳的含量增加时,碳的氧化烧损会增大。
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3.2 埋弧焊用焊接材料
(3)焊接速度快 埋弧焊的焊接速度一般为 25m/h左右,最高时可达100m/h。 在这种情况下,焊缝良好的成形不仅取决 于焊接参数的合理调整,而且取决于焊剂的特 性,应选择适宜快速焊的焊剂用于焊接,例如 铝钛型的烧结焊剂SJ501、SJ502等。
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3.3埋弧焊的冶金特点
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3.3埋弧焊的冶金特点
4). 脱硫和脱磷反应
硫和磷都是促使焊缝产生 热裂纹的有害杂质,此外, 硫还会降低焊缝金属的冲 击韧度和抗蚀性,磷还会 增加焊缝金属的冷脆性。
增加焊丝中的含锰量,或增加焊剂中的CaO、 MnO等碱性氧化物含量,可以减少焊缝中的 含硫量: [FeS]+[Mn]═(MnS)+[Fe] [FeS]+(CaO)═(CaS)+(FeO) [FeS]+(MnO)═(MnS)+(FeO)

中锰中硅或低锰中硅型焊剂,配 合相应的合金钢焊丝。当焊接强 度级别比较高的钢时,为了得到 高韧度,一般选用碱度高的烧结 焊剂。
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3.2 埋弧焊用焊接材料
(3)在焊接耐热钢、低温钢和耐蚀钢时,除 了要使焊缝与母材等强度外,还要保证焊缝具 有与母材相同或相近的耐热性、耐低温性或耐 腐蚀性。 可选用中硅或低硅型焊剂与相应的合金钢焊丝 相配合。 (4)焊接奥氏体或铁素体高合金钢时,主要 是保证焊缝与母材有相近的化学成分,使焊缝 具有与母材相匹配的特殊性能(如耐腐蚀性 等)。同时也要满足力学性能和抗裂性能等方 面的要求。
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3.2 埋弧焊用焊接材料
2 依据埋弧焊的工艺特点
(1)稀释率高
在进行不开坡口的对接焊缝单道 焊或双面焊,以及开坡口的对接焊缝根部焊道焊接 时,由于埋弧焊焊缝熔透深度大,母材熔化量大, 焊缝的稀释率高达, 选用合金元素含量低于母材的 焊丝焊接并不降低焊接接头的强度。
例如,焊接不开破口的Q345(16Mn)钢的对接 接头时,选用含锰量低于母材的H08MnA焊丝 和HJ431焊剂,能够获得足够的接头强度。
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3.3埋弧焊的冶金特点
3)去氢反应
氢是导致焊接接头产生冷裂纹的因素之一, 同时也是埋弧焊焊缝产生气孔的主要原因(CO 气孔被认为不是主要的),因此必须减少焊缝 中的氢。减少的措施主要有两方面: 一是焊前清除铁锈、水分和有机物等,以杜绝 氢的来源; 二是通过冶金反应将氢结合成不溶于熔池的化 合物,并排出熔池。
(1)在焊接低碳钢 和强度等级较低的低 合金钢时,应按等强 原则选用与母材相匹 配的焊接材料。 (2)在焊接低合金 高强钢时,除要使焊 缝与母材等强度外, 还要特别注意保证焊 缝的塑性和韧度。 高锰高硅焊剂(如HJ431、HJ433、 HJ430)+低碳钢焊丝(如H08A)或含 锰的焊丝(如H08MnA) 中锰、低锰或无锰焊剂+含锰量较高 的焊丝(如H08MnA、H10Mn2)相配合
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3.1 埋弧焊原理、特点及应用
3.埋弧焊的应用
广泛应用于锅炉、压力容器、 埋弧焊具有生 船舶、桥梁、起重机械、工程 产效率高、焊缝质 机械、冶金机械以及海洋结构、 量好、焊接熔深大、 核电设备等制造,特别是当用 机械化程度高等特 于中厚板、长焊缝的焊接时具 点 有明显的优越性。
可焊接的钢种有:碳素结构钢、低合金结 构钢、不锈钢、耐热钢以及复合钢等。此外, 用埋弧焊堆焊耐热、耐腐蚀合金或焊接镍基合 金、铜基合金等也能获得很好的效果。
烧结焊剂是将一定比例的各种粉状 配料加入适量粘结剂(如水玻璃), 经混合搅拌后,在高温(750℃~ 1000℃)下烧结成块,然后粉碎、 筛选而成的一种焊剂
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3.2 埋弧焊用焊接材料
(2)按照化学成分分类
根据SiO2的含量,分为高硅焊剂(SiO2≥30%)、中 (SiO2=10~30%)、低(SiO2<10%); 根据MnO的含量,分为高锰焊剂(MnO≥30%)、中 (MnO=10~30%)、低(MnO<10%)和无锰焊剂 (MnO<2%); 根据CaF2的含量,可分为高氟焊剂(CaF2≥30%)、中氟 焊剂(CaF2=10~30%)和低氟焊剂(CaF2<10%)。 此外,根据焊剂的碱度B,可以分为: 酸性焊剂(BI<1)、中性焊剂(B≈1~1.5)和碱性焊剂 (B>1.5)。
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3.2 埋弧焊用焊接材料
(2)热输入高 埋弧焊是一种高效的焊接方法, 为了获得高的熔敷率,通常选用大电流焊接,这 导致焊接接头的焊接热输入比较大,焊接接头的 冷却速度比较慢。带来的后果是焊接接头组织易 粗大,强度和韧度降低。 为了提高接头的强度和韧度,在焊接厚板 坡口的填充焊道时,应选用合金成分略高于母 材的焊丝并配用中性焊剂焊接。
B=[CaO+MgO+BaO+SrO+Na2O+K2O+CaF2+0.5(MnO+FeO)]/[ SiO2+0.5(Al2O3+TiO2+ZrO2)]
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3.2 埋弧焊用Байду номын сангаас接材料
(3)按照焊剂的化学性质分类 可以分为 氧化性焊剂、弱氧化性焊剂和惰性焊剂。 (4)按照颗粒结构分类 可以分为:玻璃状 焊剂、结晶状焊剂和浮石状焊剂等。
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