埋弧焊(完整)

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
3.1 埋弧焊原理、特点及应用
埋弧焊的局限性 ⑴ 焊接适用的位置受到限制 由于采用颗粒状 的置埋（焊弧俯剂焊具位进有行）的的焊缺焊接点接，：因。此一般只适用于平焊位
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
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。 （3）按行走机构形式 焊车式、悬挂式、机床式、悬臂式 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。
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。
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。
3.3埋弧焊的冶金特点
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。
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。
焊剂的作用 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
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。
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。
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。
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
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）。
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)
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]
常见埋弧焊设备的形式 a)焊车式 b)悬挂式 c)车床式 d)门架式 e)悬臂式
埋弧焊设备的组成
埋
弧 各种辅助设备
焊
设
备
埋弧焊机
机械系统 焊接电源 控制系统
3.4 埋弧焊设备
典型的焊车式埋弧焊设备构成
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，适合于焊接水平位置或与水平面倾斜 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。
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。
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置，故 必须保证坡口的加工和装配精度，或者采用 焊缝自动跟踪装置，才能保证不焊偏。
3.1 埋弧焊原理、特点及应用
3.埋弧焊的应用
埋弧焊具有生
产效率高、焊缝质 量好、焊接熔深大、
机械化程度高等特 点
广泛应用于锅炉、压力容器、 船舶、桥梁、起重机械、工程 机械、冶金机械以及海洋结构、 核电设备等制造，特别是当用 于中厚板、长焊缝的焊接时具 有明显的优越性。
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 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。
3.2 埋弧焊用焊接材料
1.焊剂
1) 焊剂的分类
（1）按照制造方法分类
熔炼焊剂 非熔炼焊剂
B=[CaO+MgO+BaO+SrO+Na2O+K2O+CaF2+0.5(MnO+FeO)]/[ SiO2+0.5(Al2O3+TiO2+ZrO2)]
3.2 埋弧焊用焊接材料
（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。
3.4 埋弧焊设备
焊机结构
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
（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。
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
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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
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。
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。
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。
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
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
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
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。
3.3埋弧焊的冶金特点
1.冶金特点
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。
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
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。
（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。
（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。
（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。
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：
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。
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。