1、v 风电塔筒为焊接结构件，主要由法兰和筒体及内附件等部分组成，一般是采用1250mm 厚的低碳钢板焊拼而成。主要以埋弧焊为主。o本项目主要学习：l 埋弧焊的原理及特点l 埋弧焊的自动调节原理l 埋弧焊设备l 埋弧焊的焊接材料及冶金过程l 埋弧焊工艺l 埋弧焊的其他方法l 埋弧焊的基本操作方法 1掌握埋弧焊的原理及特点；2了解埋弧焊的自动调节原理；3熟悉埋弧焊设备组成；4熟悉埋弧焊的焊接材料及冶金过程，掌握焊接材料的选用；5掌握埋弧焊工艺参数；6了解埋弧焊的其他方法；7掌握埋弧焊的基本操作要点。1能够正确安装调试、操作使用和维护保养埋弧焊设备；2能够根据实际生产条件和具体的焊接结构及其技术要求，
2、正确 选择埋弧焊工艺参数和工艺措施；3能够分析焊接过程中常见工艺缺陷的产生原因，提出解决问题 的方法；4掌握埋弧焊基本操作技能。1埋弧焊的原理及特点 埋弧焊的焊接过程及原理 埋弧焊接装置及焊接过程埋弧焊接装置及焊接过程 相关知识相关知识 埋弧焊的特点 埋弧焊的优点 埋弧焊的缺点 埋弧焊的基本原理及焊缝形成过程埋弧焊的基本原理及焊缝形成过程 相关知识相关知识 埋弧焊的分类及应用范围 分类按焊丝的数目分有单丝埋弧焊和多丝埋弧焊。按送丝方式分有等速送丝和变速送丝埋弧焊两大类。按电极形状分有丝极埋弧焊和带极埋弧焊。应用范围适合焊接的材料范围 适合的焊缝类型和厚度范围 应用行业领域 相关知识相关知识 2
3、埋弧焊的自动调节原理 埋弧焊的自动调节 必要性 埋弧焊自动调节的目标和方法 弧长波动与焊接参数的关系弧长波动与焊接参数的关系 网压波动与焊接参数的关系网压波动与焊接参数的关系 焊条电弧焊人工调节系统焊条电弧焊人工调节系统 熔化极电弧的自身调节系统 弧长波动 电弧自身调节系统的静特性曲线电弧自身调节系统的静特性曲线 弧长波动时电弧自身调节系统的调节作用弧长波动时电弧自身调节系统的调节作用 网路电压波动 网路电压波动时对电弧自身调节系统的影响网路电压波动时对电弧自身调节系统的影响 电源外特性对网路电压波动时焊接参数的影响电源外特性对网路电压波动时焊接参数的影响 网路电压波动 电弧自身调节系统电流和
4、电压的调节方法电弧自身调节系统电流和电压的调节方法 电弧电压反馈自动调节系统 电弧电压反馈调节系统静特性曲线电弧电压反馈调节系统静特性曲线 弧长波动弧长波动时电弧电压反馈调节系统的调节过程弧长波动时电弧电压反馈调节系统的调节过程 发电机-电动机电弧电压反馈自动调节器 发电机发电机电动机电弧电压反馈自动调节器电路原理图电动机电弧电压反馈自动调节器电路原理图 晶闸管电弧电压反馈自动调节器 晶闸管电弧电压反馈自动调节器电路原理图晶闸管电弧电压反馈自动调节器电路原理图 网路电压波动 网路电压波动时电弧电压反馈自动调节系统的影响网路电压波动时电弧电压反馈自动调节系统的影响 网路电压波动 网路电压波动时电
5、源外特性对电弧电压反馈自动调节系统焊接参数的影响网路电压波动时电源外特性对电弧电压反馈自动调节系统焊接参数的影响 网路电压波动 电弧电压反馈自动调节系统电流、电压调节方法电弧电压反馈自动调节系统电流、电压调节方法 两种调节系统的比较3埋弧焊设备 埋弧焊机的功能和分类 埋弧焊机的主要功能 建立焊接电弧，并向电弧供给电能。连续地送进焊丝，并自动保持确定的弧长和焊接工艺参数不变，使电弧稳定燃烧。使电弧沿接缝移动，并保持确定的行走速度,并在电弧前方不断地向焊接区铺撒焊剂。控制焊机的引弧、焊接和熄弧停机的操作过程。埋弧焊机的分类 常用的埋弧焊机有等速送丝式和变速送丝式两种类型。按照不同的工作需要，埋弧焊
6、机可做成不同的形式。常见的有焊车式、悬挂式、车床式、悬臂式和门架式等。埋弧焊机的结构特点 埋弧焊机主要由送丝机构、行走机构、机头调整机构、焊接电源和控制系统等部分组成。送丝机构 送丝机构包括送丝电动机及传动系统、送丝滚轮和矫直滚轮等。它应能可靠地送进焊丝并具有较宽的调速范围，以保证电弧稳定。焊车行走机构 焊车行走机构包括行走电动机及传动系统、行走轮及离合器等。行走轮一般采用橡胶绝缘轮，以免焊接电流经车轮而短路。离合器合上时由电动机拖动，脱离时焊车可用手推动。焊接电源 埋弧焊机可配用交流或直流弧焊电源。采用直流电源焊接，能更好地控制焊道形状、熔深和焊接速度，也更容易引燃电弧。通常直流电源适用于小
7、电流、快速引弧、短焊缝、高速焊接以及所采用焊剂的稳弧性较差和对焊接参数稳定性有较高要求的场合。采用直流电源时，不同的极性将产生不同的工艺效果。正接时焊丝的熔敷效率高；反接时焊缝熔深大。采用交流电源时，焊丝熔敷效率及焊缝熔深介于直流正接与反接之间，而且电弧的磁偏吹小。因而交流电源多用于大电流埋弧焊和采用直流时磁偏吹严重的场合。埋弧焊电源的额定电流在5002000A之间（一般为1000A），负载持续率为100%。常用的交流电源为同体式弧焊变压器；直流电源为硅弧焊整流器、晶闸管弧焊整流器。对于使用细焊丝的小电流埋弧焊，可选用焊条电弧焊电源代替（也可多台并联使用），但所用的焊接电流上限不应超过按100
8、%负载持续率折算的数值。控制系统 常用的埋弧焊机系统包括：送丝拖动控制、行走拖动控制、引弧和熄弧的自动控制等。大型专用焊机还包括横臂升降、收缩、立柱旋转、焊剂回收等控制系统。一般埋弧焊机常用一控制箱来安装主要控制电器元件，但也有一部分元件安装在焊接小车的控制盒和电源箱内。在采用晶闸管等电子控制电路的新型埋弧焊机中已不单设控制箱，控制系统的电器元件安装在焊接小车上的控制盒和电源箱内。除上述主要组成部分外，埋弧焊机还有导电嘴、送丝滚轮、焊丝盘、焊剂漏斗及焊剂回收器、电缆滑动支撑架、导向滚轮等易损件和辅助装置。典型埋弧焊机 目前国内最常用的埋弧焊机是MZ-1000型，它采用发电机-电动机反馈调节器组
9、成自动调节系统，是一种变速送丝式埋弧焊机。焊机结构 MZ-1000型埋弧焊机主要由焊接小车、控制箱和焊接电源三部分组成，相互之间由焊接电缆和控制电缆连接在一起。焊接小车 MZ-1000型埋弧焊机配用的焊接小车是MZT-1000型，由送丝机构、行走小车、机头调整机构、控制盒、导电嘴、焊丝盘和焊剂漏斗等组成。控制箱 MZ-1000型埋弧焊机配用的控制箱是MZP-1000型。控制箱内装有电动机-发电机组、接触器、中间继电器、变压器、整流器、镇定电阻和开关等元件，用以和焊接小车上的控制元件配合，实现送丝和焊接小车拖动控制及电弧电压反馈自动调节。焊接电源 MZ-1000型埋弧焊机可配用交流或直流电源。配
10、用交流电源时，一般用BX2-1000型同体式弧焊变压器；配用直流电源时，可配用ZX5-1000型或ZXG-1000型弧焊整流器。电路原理 MZ-1000型埋弧焊机配用BX2-1000型交流焊接电源的电路原理见图。它可分为焊接电源控制电路、焊丝拖动电路和焊接小车拖动电路三部分。焊机操作程序 MZ-1-1000型埋弧焊机介绍 MZ-1-1000型埋弧焊机的控制电路工作框图型埋弧焊机的控制电路工作框图 埋弧焊机的使用维护及常见故障的排除 埋弧焊机的安装与调试 安装 埋弧焊机安装时，要仔细研读使用说明书，严格按照说明书中的要求进行安装接线。安装 用交流电源时用交流电源时MZ-1000型埋弧焊机的外部接
11、线图型埋弧焊机的外部接线图 调试 调试应在确保安装接线准确无误后才能进行。埋弧焊机的调试主要是对新设备安装后的各种性能指标的调整测试，包括对电源、控制系统、小车三大组成部分的性能、参数的测试和焊接试验。电源性能参数的测试 焊机按使用说明书组装后，接通电源、调节电源输出电压和电流，观察变化是否均匀，调节范围与技术参数比较是否一致，以便了解设备的情况。控制系统的调试 测试送丝速度，即比较测试数值与技术参数的一致性，与工艺要求是否符合；测试引弧操作是否有效、可靠；测试小车行走速度、调整范围和调节的均匀性；电源的调节特性试验，可设置人为障碍，改变焊接条件（弧长变化），观察焊机的自身调节特性或电弧电压反
12、馈自动调节特性；检查各控制按钮动作是否灵活有效。调试 小车性能的检测 小车的行走是否平稳、均匀，可在运行中观察测试；检查机头各个方向的运动是否与技术参数一致，能否符合使用要求；观察驱动电动机和减速系统运行状态，有无异常声音和现象；焊丝的送进、校直、夹持导电等部件的功能测试，可根据焊丝送出的状态进行判断；在运行中观察焊剂的铺撒和回收情况。试焊 按设定的参数进行试焊，检查焊缝表面成形和焊缝质量。以上各项如与技术参数不一致，或发生故障，且无法排出应立即与厂家联系。使用与维护 为保证焊接过程顺利进行，提高生产效率和焊接质量，延长焊机寿命，应正确使用焊机并对焊机进行经常性的保养维护，使其处于良好的工作状
13、态。只有熟悉焊机的结构、工作原理和使用方法，才能正确使用和及时排除各种故障，有效地发挥设备的正常功能。在使用过程中应对设备经常进行清理，严防异物落入电源或焊接小车的运动部件内，并应及时检查连接件是否因运动时的振动而松动。运动部件响声异常、电路引线不正常发热往往就是由于连接件松动而引起的。故障的诊断及排出 MZ-1000型埋弧焊机常见故障及处理方法见下表 故障故障产生原因产生原因处理方法处理方法接通转换开关，电动机不转动1.转换开关损坏2.熔断器烧断3.电源未接通1.修复或更换2.换新3.接通电源按下调整焊丝上下位置的按钮，焊丝不动作或动作不对1.变压器有故障2.整流器损坏3.按钮开关接触不良4
14、.感应电动机转动方向不对5.发电机或电动机电刷接触不良1.检查并修复2.修复或调换3.检查并修复4.改换输入三相线接线5.检查并修复按下启动按钮，线路工作正常，但不引弧1.焊接电源未接通2.电源接触器接触不良3.焊丝与焊件接触不良1.接通焊接电源2.检查并修复3.清理焊件及焊丝末端凝固物 线路工作正常，但焊丝输送不均匀，电弧不稳定1.焊接参数不正确2.压紧滚轮压的不紧3.焊丝输送滚轮磨损过大4.导电嘴与焊丝接触不良5.焊丝未清理6.焊丝盘内焊丝太乱7.网路电源波动太大8.焊丝输送机构有故障1.调整焊接参数2.调整压紧滚轮压力3.换新4.清理导电嘴或换新5.清理焊丝6.重盘焊丝7.检查原因并改进
15、8.检查并修复 焊接过程中焊剂停止输送或输送不均匀1.焊剂漏斗开关处被结块的焊剂堵塞。2.导电嘴未置于焊剂漏斗中间1.清理焊剂漏斗2.检查并调整 电源接通，按下启动按钮即使熔断器熔断1.控制线路短路2.变压器一次线圈断路1修复2修复4埋弧焊的焊接材料与冶金过程 埋弧焊的焊接材料及选用 焊剂焊剂的作用主要有三大作用：保护作用 埋弧焊过程中，电弧热使部分焊剂熔化产生熔渣和大量气体，有效地隔绝空气，保护焊丝末端、熔滴、熔池和及高温区金属，防止焊缝金属氧化、氮化及合金元素的烧损和蒸发，并使电弧过程稳定。冶金作用 焊剂还可起脱氧和渗合金的作用，与焊丝恰当配合使焊缝金属获得所需要的化学成分和力学性能。改善
16、焊接工艺性能 在埋弧焊过程中，使电弧能稳定地连续燃烧，获得成形美观的焊缝。为保证埋弧自动焊焊缝质量，对焊剂的基本要求是：具有良好的稳弧性，保证电弧的稳定燃烧；硫、磷含量要低，对锈、油及其它杂质的敏感性要小，以利防止焊缝中产生裂纹和气孔等缺陷；焊剂还要有合适的熔点，熔渣要有适当的粘度，且又具有良好的脱渣性，以保障焊缝成形良好；焊剂在焊接过程中析出的有害气体应尽可能少；具有恰当粒度和足够的颗粒结合强度，吸潮性要小，以利焊剂重复使用。焊剂的分类及牌号按制造方法分熔炼焊剂和烧结焊剂两大类。熔炼焊剂是将按配比混合的原材料经火焰或电弧加热熔炼后，经过水冷粒化、烘干、筛选而制成的。熔炼焊剂的优点是成分均匀、
17、颗粒强度高、吸水性小、易储存；缺点是焊剂中无法加入脱氧剂和铁合金，因为熔炼过程烧损非常严重。烧结焊剂又称非熔炼焊剂，其制作过程为配料干混、加水玻璃湿混、过筛、成形，经400以下低温烧结或400一1000高温烧结。低温烧结焊剂也称粘结焊剂。由于未经熔化，烧结焊剂中可以加入足量铁合金来改善焊缝组织和性能，脱渣性能较好，但有易吸潮等缺点。焊丝埋弧焊焊丝的作用 一是作为填充金属，成为焊缝金属的组成部分；一是作为电弧的电极参与导电，产生电弧；另一作用是想焊缝过度合金元素，参与冶金反应，使焊缝金属获得所需要的化学成分和力学性能。埋弧焊焊丝的分类 根据焊丝的成分和用途可分为钢焊丝（包括碳素结构钢焊丝和合金结
18、构钢焊丝）和不锈钢焊丝两大类，其钢种、牌号及成分见国标GB/T149571994熔化焊用钢丝和GB/T42412006焊接用不锈钢盘条。随着埋弧焊所焊金属种类的增多，焊丝的品种也在增加，如高合金钢焊丝、各种有色金属焊丝和堆焊用的特殊合金焊丝等。埋弧焊焊丝的选用 在用埋弧焊焊接碳素结构钢和某些低合金结构钢选用焊丝时，最主要是考虑焊丝中锰和硅的含量。应考虑焊丝向熔敷金属中过渡的锰和硅对熔敷金属力学性能的影响。常选用的焊丝牌号有H08、H08A、H08Mn、H08MnA、H10Mn2A、H15Mn等焊丝中w（C）不超过0.12%，否则会降低焊缝的塑性和韧性，并增加焊缝金属产生热裂纹的倾向。焊接合金钢
19、及不锈钢等合金含量较高的材料时，应选用与母材成分相同或相近的焊丝，或性能上可满足材料要求的焊丝。为适应焊接不同厚度材料的要求，同一牌号焊丝可加工成不同直径，埋弧焊常用焊丝直径为1.66mm。埋弧焊焊丝的保管不同牌号焊丝应注意分类保管，防止混用、错用。使用前注意清除铁锈及油污。焊丝一般成卷供应，使用时要盘卷到焊丝盘上，在盘卷和清理过程中，要防止焊丝产生局部小弯曲或在焊丝盘中相互套叠。否则，会影响焊接时正常送进焊丝，破坏焊接过程的稳定，严重时会使焊接过程中断。有些焊丝表面镀有一薄层铜，可防止焊丝生锈并使导电良好，存放时应尽量保持铜镀层完好。焊丝和焊剂的选配 为获得高质量埋弧焊接头，又尽可能降低成本
20、，正确选配焊丝和焊剂是十分重要的。低碳钢和强度等级较低的合金钢埋弧焊时，焊丝和焊剂的选配原则通常以满足力学性能要求为主，是焊缝与母材等强，同时要满足其他力学性能指标。可选用高锰高硅型焊剂，配用H08MnA焊丝，或选用低锰、无锰型焊剂，配用H08MnA、H10Mn2焊丝，也可选用硅锰型烧结焊剂，配用H08A焊丝。低合金高强度钢埋弧焊选配焊丝与焊剂时，除满足等强要求外，还要特别注意焊缝的塑性和韧性。可选用中锰中硅或低锰中硅型焊剂，配用适当强度的低合金高强度钢焊丝。也可选用硅锰型烷结焊剂，配用H08A焊丝。耐热钢、低温钢、耐蚀钢埋弧焊时，选配焊丝与焊剂首先应保证焊缝具有与母材相同或相近的耐热、低温、
21、耐蚀钢性能。应选用无锰或低锰、中硅或低硅型熔炼焊剂，或者选用高碱度烧结焊剂配用相近钢种的合金钢焊丝。铁素体、奥氏体等高合金钢埋弧焊时，选配焊丝与焊剂首先要保证焊缝与母材有相近的化学成分，同时满足力学性能和抗裂性能等方面的要求。般选用高强度烧结焊剂或无锰中硅中氟、无锰低硅高氟焊剂，配用适当的焊丝。有些焊剂特别适合于环缝、高速焊、堆焊等特殊场合。钢种焊丝牌号焊剂牌号Q235A、B、C、D级H08A、H08MnAHJ43115、20、25、20gH08MnA、H10Mn2HJ431、HJ330Q295（09Mn2、09MnV、09MnNb）H08A、H08MnAHJ431Q345(16Mn、14Mn
22、Nb)H08MnA、H10Mn2、H08MnSi 厚板深坡口H10Mn2HJ431 HJ350Q390（15MnV）Q390（15MnTi、16MnNb）H08MnA、H10Mn2、H08MnSi厚板深坡口H08MnMoAHJ431 HJ350、HJ250Q420（15MnVN）Q420（14MnVTiRE）H08MnMoAH08MnVTiAHJ431 HJ350Q420（15MnVN）14MnMoNiH08Mn2MoAH08Mn2MoVAHJ250 HJ35030CrMnSiAH20CrMoAH18CrMoAHJ431HJ26030CrMnSiNi2AH18CrMoAHJ26035 CrMo
23、AH20CrMoAHJ26012CrMoH12CrMoHJ260、HJ25015CrMoH15CrMo12Cr2Mo1H08CrMoA0Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9TiH0Cr21Ni10H0Cr20Ni10TiHJ151N6 HJ151 SJ60800Cr18Ni10NH0Cr20Ni10TiHJ26000Cr17Ni13 Mo2N00Cr17Ni14 Mo2H00Cr19Ni12 Mo3HJ260HJ151 SJ6080Cr18Ni12 Mo3TiH0Cr20Ni14 Mo3HJ260,HJ151,SJ6010Cr131Cr13H0Cr14HJ2602Cr13H1Cr13HJ260
24、埋弧焊的冶金过程 埋弧焊冶金过程的一般特点 p 空气不易侵入电弧区 p 冶金反应充分 p 焊缝金属的合金成分易于控制 p 焊缝金属纯度较高且化学成分稳定均匀 低碳钢埋弧焊的主要治金反应 锰、硅的还原反应 2Fe(Si02)2(FeO)十Si Fe十(MnO)(FeO)十Mn碳的烧损 C十OCO 脱氢反应为了防止埋弧焊缝中出现氢气孔，首先要杜绝氢的来源，所以焊丝和焊缝坡口的除锈、油及其它污染物是不可忽视的重要途径，并按要求烘干焊剂；其次是通过适当冶金反应使氢结合成不溶于熔池的化合物HF，为此在焊剂中加入CaF2。电弧高温下氢与氧也可生成稳定化合物OH，它不溶于熔池，有利于消除氢气孔。低碳钢埋弧焊
25、的主要治金反应 硫、磷的限制 为防止从熔渣向液态金属过渡S、P，并引起焊缝热裂或冷脆，焊剂中的S、P含量均应限制在0.10以下。1埋弧焊准备工作 劳动保护与焊条电弧焊基本一样，只是不需要面罩和护目镜。设备的检查与调试焊前应检查设备连接的动力线、焊接电缆接头是否松动，接地线是否连接妥当；检查焊接小车、焊接操作架、滚轮架等运行是否正常；检查各种开关、按钮是否正常；检查各个仪表指示是否正常，并根据焊接工艺预调好焊接参数；最重要的是检查送丝机构是否正常，检查导电嘴的磨损情况，是否能可靠夹持焊丝使导电正常保持焊接参数平稳。一切都检查无误后，再按焊机的操作顺序进行焊接操作。项目实施项目实施 焊接材料的准备
26、严格清理焊丝表面的油、锈、水，以免造成焊接气孔。检查焊丝盘中的焊丝是否有序盘绕，数量能否够用焊接一道完整焊缝，否则应及时更换。焊剂在运输及储存过程中容易吸潮，在使用前必须按规定烘干。熔炼焊剂要求在200250烘干并保温12小时；烧结焊剂要求在300400烘干并保温2小时。烘干后应立即使用，回收利用的焊剂应过筛清除焊渣及杂质后才能重新使用。焊件的准备 焊接接头设计与坡口加工焊接接头设计埋弧焊接头应是根据结构特点(主要是焊件厚度)、材质特点和埋弧焊工艺特点综合进行设计。每一种接头的焊缝坡口的基本形式和尺寸现己标准化，不同厚度的焊接接头坡口形式应按标准GBT985.22008埋弧焊的推荐坡口进行选用
27、。坡口加工坡口的加工可以用机械方法和热切割方法进行。机械加工的坡口，加工后坡口处要去油污，热切割后要去熔渣。埋弧焊的坡口要求加工精度较高。焊前和层间的清理在焊接前须将坡口和焊接部位表面的锈蚀、油污、氧化皮、水分及其他对焊接有害物质清除干净方法可以是手工清除如用钢丝刷、风动或电动的手提砂轮或钢丝轮等；也可用机械清除，如喷砂(丸)等，或用气体火焰烘烤法。在焊接下一焊道之前，必须将前一焊道的熔渣、表面缺陷、弧坑以及焊接残余物，用刷、磨、挫、凿等方法去除掉。组装和定位焊接头组装 接头组装是指组合件或分组件的装配，它直接影响焊缝质量、强度和变形。当厚板埋弧焊时需严格控制组装质量，接头必须均匀地对准，并具
28、有均匀的根部间隙，应严格控制错边和间隙的偏差。当出现局部间隙过大时。可用性能相近的焊条电弧焊修补。不允许随便塞进金属垫片或焊条头等。为防止开裂，应尽量避免强行组装后进行定位焊。定位焊 定位焊是为装配和固定焊件接头的位置而进行的焊接。通常由焊条电弧焊来完成使用与母材性能相接近而抗裂抗气孔性能好的焊条。焊缝的位置一般在第一道埋弧焊缝的背面，板厚25mm的定位焊缝长5070mm，间距300500mm，板厚大于25mm，其焊缝长70100mm，间距 200300mm。施焊时注意防止钢板变形，对高强度钢、低温钢易产生焊缝裂纹，焊前要预热。焊后需清渣，有缺陷的定位焊缝在埋弧前必须除掉，还必须保证埋弧焊也能
29、将定位焊缝完全熔化。引弧板与引出板为了在焊接接头始端和末端获得正常尺寸的焊缝截面，在直缝始、末端焊前装配一块金属板，开始焊接用的板称引弧板，结束焊接用的板称引出板，如果焊件带有焊接焊接试板，应将其与工件装配在一起施焊，焊完后再把它们割掉，如图所示。通常始焊和终焊处最易产生焊接缺陷，如焊瘤、弧坑等，使用引弧板和引出板就是把焊缝两端向外延长，避免这些缺陷落在接头的始末端，从而保证了整条焊缝质量稳定均匀。引弧板和引出板宜用与母材同质材料，以免影响焊缝化学成分，其坡口形状和尺寸也应与母材相同。引弧板和引出板尺寸的确定，是在长度方面要足以保证工件的焊缝金属在接头的两端有合适的形状，宽度方向足以支托所需的
30、焊剂。项目实施项目实施 焊接衬垫与打底焊焊接村垫 为了防止烧穿、保证接头根部焊透和焊缝背面成形，沿接头背面预置的一种衬托装置称焊接衬垫。按使用时间分，埋弧焊接用的衬垫有可拆的和永久的，前者属临时性衬垫，焊后须拆除掉；后者与接头焊成一体，焊后不拆除。项目实施项目实施 永久衬垫 永久衬垫是用与母材相同的材料制成的板条或钢带，简称垫板。在装配间隙过大时，如安装现场，最后合拢的接缝其间隙不易控制情况下，可采用这种衬垫目的是为了防止烧穿，同时也便于装配；在单面焊时，焊后无法从背而拆除衬垫的情况下也可采用。垫板的厚度视母板厚度而定，一般在310mm之间，其宽度在2050mm之间。为了固定垫板，须采用短的断
31、续定位焊；垫板与母材板边须紧贴，否则根部易产生夹渣。不等厚板对接时可用锁边坡口，如图所示，其作用与垫板相同。项目实施项目实施 永久衬垫成为接头的组成部分使接头应力分布复杂化，主要在根部存在应力集中。垫板与母材之间存在缝隙，易积垢纳污引起腐蚀，重要的结构一般不用。项目实施项目实施 可拆衬垫 根据用途和焊接工艺而采用各种形式的可拆衬垫，平板对接时应用最多的是焊剂垫和焊剂铜垫，其次是移动式水冷铜衬垫和热固化焊剂垫。（1）焊剂垫 双面埋弧焊焊接正面第一道焊缝时，在其背面常使用焊剂垫以防止烧穿和泄漏。如图所示是其中两种结构形式，适用于批量较大，厚度在14mm以上的钢板对接。单件小批生产时，可使用较为简易
32、的临时性工艺垫，如图。进行反面焊时须把临时工艺垫去掉。项目实施项目实施 焊剂垫结构焊剂垫结构 临时工艺垫结构临时工艺垫结构项目实施项目实施 单面焊用的焊剂垫必须既要防止焊接时烧穿，还要保证背面焊道强制成形。这就要求焊剂垫上托力适当且沿焊缝分布均匀。项目实施项目实施（2）焊剂铜垫 单面焊背面成形埋弧焊工艺常使用的衬垫之一，是在铜垫表面上撒上一层约38mm焊剂的装置，如图所示。铜垫应带沟槽，其形状和尺寸见表。沟槽起强制焊缝背面成形作用，而焊剂起保护铜垫作用，其颗粒宜细些，牌号可与焊正式焊缝用的相同。这种装置对焊剂上托力均匀与否要求不高。焊件厚度焊件厚度槽宽槽宽槽深槽深槽曲率半径槽曲率半径46102
33、.57.068123.07.5810143.5 9.51214184.012项目实施项目实施（3）水冷铜垫 铜热导率较高，直接用作衬垫有利于防止焊缝金属与衬垫熔合。铜衬垫应具有较大的体积，以散失较多热量防止熔敷第一焊道时发生熔化。在批量生产中应做成能通冷却水的铜衬垫，以排除在连续焊接时积累的热量。铜衬垫上可以开成形槽以控制焊缝背面的形状和余高。不管有无水冷却焊接时不许电弧接触铜衬垫。长焊缝焊接可以做成移动式的水冷铜垫，如图所示。它是一短的水冷铜滑块，其长度以焊接熔池底部能凝固不焊漏为宜，把它装在焊件接缝的背面，位于电弧下方，靠焊接小车上的拉紧弹簧，通过焊件的装配间隙(一般36mm之间)将其强制
34、紧贴在焊缝背面。随同电弧一起移动，强制焊缝背面成形。这种装置适用于焊接620mm板厚的平对接接头。其优点是一次焊成双面成形，使生产效率提高，缺点是铜衬垫磨损较大、填充金属消耗多。项目实施项目实施（3）水冷铜垫 移动式水冷铜垫移动式水冷铜垫1铜滑块；铜滑块；2工件；工件；3拉片；拉片；4拉紧滚轮架；拉紧滚轮架；5滚轮；滚轮；6夹紧调节装置；夹紧调节装置；7顶杆顶杆 项目实施项目实施（4）热固化焊剂衬垫 热固化焊剂衬垫实际上就是在一般焊剂中加入一定比例的热固化物质做成具有一定刚性但可挠曲的板条。适用于具有曲面的板对接焊，使用时把它紧贴在接缝的底面，焊接时一般不熔化，故对熔池起着承托作用并帮助焊缝成
35、形。如图a所示是这种衬垫的构造，每一条衬垫长度约600mm，如图b所示是衬垫的承托奖置示意图，靠磁铁夹具进行固定。热固化焊剂垫构造和装配示意图热固化焊剂垫构造和装配示意图1双面粘贴带双面粘贴带 2热收缩薄膜热收缩薄膜 3玻璃纤维布玻璃纤维布 4热固化焊剂热固化焊剂 5石棉布石棉布6弹性垫弹性垫 7焊件焊件 8焊剂垫焊剂垫 9磁铁磁铁 10托板托板 11调节螺钉调节螺钉 项目实施项目实施 打底焊道焊接有坡口的对接接头时，在接头根部焊接的第一条焊道，称打底焊道。使用打底焊道的主要目的是保证理弧焊能焊透而又不至于烧穿。其作用与焊接衬垫基本相同。通常是在难以接近、接头熔透或装配不良、焊件翻转困难而又不
36、便使用其他衬垫方法时使用。焊接方法可以是焊条电弧焊、等离子弧焊或TIG焊等。使用的焊条或填充焊丝必须使其焊缝金属具有相似于埋弧焊焊缝金属的化学成分和性能。焊完打底焊道之后，须打磨或刨削接头根部，以保证在无缺陷的清洁金属上熔敷第一道正面埋弧焊缝。如果打底焊道的质量符合要求，则可保留作为整个接头的一部分。焊接质量要求高时，应将打底焊道除掉。然后再焊上永久性的埋弧焊缝。项目实施项目实施 2焊接工艺参数的选择影响焊缝形状及尺寸的工艺参数包括：焊接参数、工艺因素和结构因素等三方面。焊接参数埋弧焊的焊接参数主要是焊接电流、电弧电压和焊接速度等。焊接电流 熔深H几乎与焊接电流成正比，其余条件相同时，减小焊丝
37、直径，可使熔深增加而缝宽减小。为了获得合理的焊缝成形通常在提高焊接电流的同时，相应地也提高电弧电压。项目实施项目实施 电弧电压 在其他条件不变的情况下，电弧电压与电弧长度有正比关系。埋弧焊接过程中为了电弧燃烧稳定总要求保持一定的电弧长度，若弧长比稳定的弧长偏短，意味着电弧电压相对于焊接电流偏低，这时焊缝变窄而余高增加；若弧长过长，即电弧电压偏高这时电弧出现不稳定，缝宽变大，余高变小，甚至出现咬边。在实际生产中焊接电流增加时，电弧电压也相应增加，或熔深增加的同时，熔宽也相应增加。项目实施项目实施 焊接速度 提高焊接速度则单位长度焊缝上输入热量减小，加入的填充金属量也减少，于是熔深减小、余高降低和
38、焊道变窄。过快的焊接速度减弱了填充金属与母材之间的熔合并加剧咬边、电弧偏吹、气孔和焊道形状不规则的倾向。较慢的焊速使气体有足够时间从正在凝固的熔化金属中逸出，从而减少气孔倾向。但过低的焊速又会形成的凹形焊道，引起焊道波纹粗糙和夹渣，实际生产中为了提高生产率，在提高焊接速度的同时必须加大电弧的功率(即同时加大焊接电流和电弧电压)，才能保证稳定的熔深和熔宽。项目实施项目实施 工艺因素主要指焊丝倾角、焊件斜度和焊剂层的宽度与厚度等对焊缝成形的影响。焊丝倾角通常认为焊丝垂直水平面的焊接为正常状态，若焊丝在前进方向上偏离垂线如产生前倾或后倾，其焊缝形状是不同的，后倾焊熔深减小，熔宽增加，余高减少前倾恰相
39、反。项目实施项目实施 焊件斜度是指焊件倾斜后使焊缝轴线不处在水平线上，出现了俗称的上坡焊或下坡焊。上坡焊随着斜角增加重力引起熔池向后流动，母材的边缘熔化并流向中间，熔深和熔宽减小，余高加大。当倾斜度角6。12。，则余高过大，两侧出现咬边，成形明显恶化。应避免上坡焊，或限制倾角小于6。下坡焊效果与上坡焊相反，若过大，焊缝中间表面下凹，熔深减小，熔宽加大，就会出现未焊透、未熔合和焊瘤等缺陷。在焊接圆筒状工件的内、外环经时，一般都采用下坡焊，以减少烧穿的可能性，并改善焊缝成形。厚l3mm薄板高速焊接，15一18下坡焊效果好。随着板厚增加，下坡焊斜角相应减少以加大熔深。侧面倾斜也对焊缝形状造成影响，一
40、般侧向焊件斜度应限制在3内。项目实施项目实施 焊剂层厚度 当正常焊接条件下，被熔化焊剂的重量约与被熔化的焊丝的重量相等。焊剂层太薄时，则电弧露出，保护不良，焊缝熔深浅，易生气孔和裂纹等缺陷。过厚则熔深大于正常值，且出现峰形焊道。在同样条件下用烧结焊剂焊的熔深浅，熔宽大，其熔深仅为熔炼焊剂的70一90。焊剂粗细 焊剂粒度增大时，熔深和余高略减而熔宽略增，即焊缝成形系数和余高系数增大，而熔合比稍减。项目实施项目实施 焊丝直径在其他工艺参数不变的情况下减小焊丝直径，意味着焊接电流密度增加，电弧窄因而焊缝熔深增加，宽深比减小。极性直流正极性(焊件接正极)焊缝的熔深和熔宽比直流反接的小，而交流电介于两者
41、之间。项目实施项目实施 综合上述各焊接工艺参数对焊缝形状的影响见下表。综合上述各焊接工艺参数对焊缝形状的影响见下表。焊缝焊缝特征特征下列各项值增大时焊缝特征的变化下列各项值增大时焊缝特征的变化焊接焊接电流电流1500A焊丝焊丝直径直径电弧电压电弧电压（V）焊接速度焊接速度/mh-1焊丝焊丝后倾后倾角度角度焊件倾斜角焊件倾斜角间隙和坡口间隙和坡口焊剂粒度焊剂粒度22343560104040100下坡焊下坡焊上坡焊上坡焊熔深熔深S剧增剧增减减稍增稍增稍减稍减稍增稍增减减剧减剧减减减稍增稍增几乎不变几乎不变稍减稍减熔宽熔宽c稍增稍增增增增增剧增剧增（正（正接例接例外）外）减减增增增增稍减稍减几乎不变
42、几乎不变稍增稍增余高余高h剧增剧增减减减减稍增稍增减减减减增增减减稍减稍减焊缝成焊缝成形系数形系数剧减剧减增增增增剧增剧增（正（正接例接例外）外）减减稍减稍减剧减剧减增增减减几乎不变几乎不变增增余高余高系数系数剧减剧减增增增增剧增剧增（正（正接例接例外外减减剧增剧增增增减减增增增增母材母材熔合比熔合比剧增剧增减减稍增稍增几乎几乎不变不变剧增剧增增增减减减减稍增稍增减减稍减稍减项目实施项目实施 结构因素主要指接头形式、坡口形状、装配间隙和工件厚度等对焊缝形状和尺寸的影响。增大坡口深度或宽度、或增大装配间隙时，则相当于焊缝位置下沉，其熔深略增，熔宽略减，余高和熔合比则明显减小。因此，可以通过改变坡
43、口的形状、尺寸和装配间隙来调整焊缝金属成分和控制焊结余高工件厚度t和散热条件对焊缝形状也有影响，当熔深H(0.70.8)t时，则板厚与工件散热条件对熔深影响很小，但散热条件对熔宽从余高有明显影响。用同样的工艺参数在冷态厚板上施焊时，所得的焊缝比在中等厚度板上施焊时的熔宽较小而余高较大。项目实施项目实施 3 埋弧焊技术 自动埋弧焊接常规工艺与技术 熔深大是自动理弧焊接的基本特点，若不开坡口不留间隙对接单面焊，一次能熔透14mm以下的焊件，若留56mm间隙就可熔透20mm以下的焊件。因此，可按焊件厚度和对焊透的要求决定是采用单面焊还是双面焊，是开坡口焊还是不开坡口焊。项目实施项目实施 对接焊缝单面
44、焊(工艺)当焊件翻转有困难或背面不可达而无法进行施焊的情况下须作单面焊。无须焊透的焊接工艺最为简单，可通过调节焊接工艺参数、坡口形状与尺寸以及装配间隙大小来控制所需的熔深，是否使用焊接衬垫则由装配间隙大小来决定。要求焊透的单面焊必须使用焊接衬垫，使用焊接衬势的方式与方法前面已讲述过。应根据焊件的重要性和背面可达程度而选用。项目实施项目实施 焊剂垫上单面焊双面成形的埋弧焊工艺参数焊剂垫上单面焊双面成形的埋弧焊工艺参数 钢板厚度钢板厚度（mm）装配间隙装配间隙(mm)焊丝直径焊丝直径(mm)焊接电流焊接电流(A)电弧电压电弧电压(V)焊接速度焊接速度(m.h-1)焊剂垫压焊剂垫压力力(MPa)20
45、1.01.6120242843.50.08301.5232753004004252830252844700.08401.5243754005255502830283040500.100.15502.5244254505756253234283035460.100.15603.024475600650323428323040.50.100.15703.046507003034370.100.15803.547257753036340.100.15项目实施项目实施 焊剂焊剂铜垫单面焊双面成形的埋弧焊工艺参数铜垫单面焊双面成形的埋弧焊工艺参数 钢板厚度（mm）装配间隙(mm)焊丝直径(mm)焊接电流
46、(A)电弧电压(V)焊接速度(m.h-1)3233804202729474234450500293140.55234520560313337.5634550600333537.5734640680353734.583446807203537329344720780363827.51044780820384027.512548509003941231454880920394121.5项目实施项目实施 对接焊缝双面焊工件厚度超过12mm的对接接头，通常采用双面埋弧焊，不开坡口可焊到厚20mm左右，若预留间隙，厚度可达50mm。埋弧焊焊接第一面时，为防止焊缝烧穿或流溢，应采取一定措施，根据所用的措施
47、不同可分为：悬空焊、在焊剂垫上焊和临时工艺垫焊等方法。悬空焊一般不留间隙或间隙不大于1mm。第一面焊接时焊接参数不能太大，熔深应小于或等于焊件厚度的一半，反面焊接的熔深要求达到焊件厚度的60一70，以保证完全焊透。项目实施项目实施 在焊剂垫上焊焊接第一面时，采用预留间隙不开坡口的方法最经济，应尽量采用。所用的焊接工艺参数应保证第一面的熔深达到焊件厚度的6070，待翻转焊件焊反面焊缝时，采用同样的焊接工艺参数即能保证完全焊透。焊反面焊缝前是否对正面焊缝清根，根据对焊缝质量的要求而定。项目实施项目实施 预留间隙双面埋弧焊的焊接工艺参数预留间隙双面埋弧焊的焊接工艺参数 项目实施项目实施 开坡口双面埋
48、弧焊的焊接工艺参数开坡口双面埋弧焊的焊接工艺参数 项目实施项目实施 在临时工艺垫上焊通常是单件或小批生产时，不开坡口预留间隙对接双面焊时使用临时性工艺垫。若正反而采用相同焊接丁艺参数，为了保证焊透则要求每一面焊接时熔深达板厚的60一70。反面焊之前应清除间隙内的焊剂或焊渣。项目实施项目实施 角焊缝的埋弧焊接工艺焊接T形接头、搭接接头和角接接头的角焊缝时，最理想的焊接方法是船形焊，其次是横角焊。船形焊是把角焊缝处于平焊位置进行焊接的方法，相当于开90V形坡口平对焊，如图所示，通常采用左右对称的平焊(角焊缝两边与垂线各成45)适于焊脚尺寸大于8mm的角焊缝的埋弧焊接。一般间隙不超过l1.5mm，否
49、则必须采取衬垫以防烧穿或铁水和熔渣流失的措施。项目实施项目实施 船形焊项目实施项目实施 横角焊焊脚尺寸小于8mm可采用横角焊或者当焊件的角焊缝不可能或不便于采用船形焊时，也可采用横角焊，如图所示。这种焊接方法有装配间隙也不会引起铁水或熔渣的流淌，但焊丝的位置对角焊缝成形和尺寸有很大影响。一般偏角在3040之间，每一道横角焊缝截面积一般不超过4050mm2。相当于焊脚尺寸不超过8mm8mm，否则会产生金属溢流和咬边。大焊脚尺寸的须用多道焊。项目实施项目实施 表为横角焊的工艺参数。项目实施项目实施 筒体对接环缝焊锅炉、压力容器和管道等多为圆柱形筒体，简体之间对接的环焊缝常采用自功埋弧焊来完成，一般
50、都要求焊透。若双面焊，则先焊内环缝后焊外环缝。焊接内环缝时，焊接接头须在简体内部施焊，在背(外)面采用焊剂垫，如图所示是其中一种的意示图。内环缝埋弧焊焊接示意图内环缝埋弧焊焊接示意图1焊丝焊丝 2焊件焊件 3辊轮辊轮 4焊剂垫焊剂垫 5传动带传动带 项目实施项目实施 在焊接外环缝之前，必须对已焊内环缝清根，最常用的方法是碳弧气刨，既可清除残渣和根部缺陷，还开出沟槽，像坡口一样保证熔透和改善焊缝成形。外环缝的焊接是机头在筒体外面上方进行，无需焊接衬垫，如图所示。为了保证内外环缝成形良好和焊透，使焊接熔池和熔渣有足够的凝固时间，焊接时，焊丝都应根据筒体直径大小，在逆筒体转动方向偏离中形心垂线一个距
