1、埋埋 弧弧 焊焊（SAW）埋弧焊埋弧焊 一一 埋弧焊的原理及特点埋弧焊的原理及特点二二 埋弧焊的焊接材料与冶金过程埋弧焊的焊接材料与冶金过程三三 埋弧焊的设备埋弧焊的设备四四 埋弧焊焊接工艺埋弧焊焊接工艺山东建筑大学山东建筑大学 机电工程学院机电工程学院 埋弧焊埋弧焊(Submerged Arc Welding:SAW)(Submerged Arc Welding:SAW)是电弧在焊剂是电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法。这种方法是利用焊丝和层下燃烧进行焊接的方法。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
2、为填充金属，而焊剂则母材而形成焊缝的。焊丝作为填充金属，而焊剂则对焊接区起保护和合金化作用。由于焊接时电弧掩对焊接区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，电弧光不外露，因此被称为埋埋在焊剂层下燃烧，电弧光不外露，因此被称为埋弧焊。弧焊。第一节第一节 埋弧焊的原理及特点埋弧焊的原理及特点 一、埋弧焊的原理一、埋弧焊的原理山东建筑大学山东建筑大学 机电工程学院机电工程学院山东建筑大学山东建筑大学 机电工程学院机电工程学院埋弧焊的原理示意图埋弧焊的原理示意图埋弧焊埋弧焊山东建筑大学山东建筑大学 机电工程学院机电工程学院1优点优点 (1)焊接生产率高；焊接生产率高；(2)焊缝质量好；焊
3、缝质量好；(3)劳动条件好；劳动条件好；(4)焊接成本较低；焊接成本较低；(5)焊接范围广。焊接范围广。2缺点缺点（1）只适用于平焊或倾斜度不大的位置及角焊位置焊接，只适用于平焊或倾斜度不大的位置及角焊位置焊接，难以在空难以在空 间位置施焊；间位置施焊；（2）焊接时不能直接观察电弧与坡口的相对位置，容易产生焊偏及未）焊接时不能直接观察电弧与坡口的相对位置，容易产生焊偏及未焊透，不能及时调整工艺参数；焊透，不能及时调整工艺参数；（3）焊接设备比较复杂，维修保养工作量比较大；）焊接设备比较复杂，维修保养工作量比较大；（4）仅适用于直的长焊缝和环形焊缝焊接。）仅适用于直的长焊缝和环形焊缝焊接。二、埋
4、弧焊的特点二、埋弧焊的特点山东建筑大学山东建筑大学 机电工程学院机电工程学院1分类分类三、埋弧焊的分类及应用范围三、埋弧焊的分类及应用范围山东建筑大学山东建筑大学 机电工程学院机电工程学院2 2应用应用（1）焊缝类型和焊件厚度焊缝类型和焊件厚度 凡是焊缝可以保持在凡是焊缝可以保持在水平位置或倾斜度不大水平位置或倾斜度不大的焊件，不的焊件，不管是对接、角接和搭接接头，都可以用埋弧焊焊接。管是对接、角接和搭接接头，都可以用埋弧焊焊接。较厚的焊件较厚的焊件适于用埋弧焊焊接。目前，埋弧焊焊接的最适于用埋弧焊焊接。目前，埋弧焊焊接的最大厚度已达大厚度已达650mm。山东建筑大学山东建筑大学 机电工程学院
5、机电工程学院(2)(2)焊接材料种类焊接材料种类 适合埋弧焊的材料已从适合埋弧焊的材料已从碳素结构钢碳素结构钢发展到发展到低合金结构钢低合金结构钢、不不锈钢、耐热钢锈钢、耐热钢以及以及某些有色金属某些有色金属，如，如镍基合金、铜合金镍基合金、铜合金等。等。铸铁铸铁一般不能用埋弧焊焊接。一般不能用埋弧焊焊接。铝、镁及其合金铝、镁及其合金因没有适用的焊剂，目前还不能使用埋弧焊因没有适用的焊剂，目前还不能使用埋弧焊焊接。焊接。铅、锌铅、锌等低熔点金属材料也不适合用埋弧焊焊接。等低熔点金属材料也不适合用埋弧焊焊接。最能发挥埋弧焊快速、高效特点的生产领域，是最能发挥埋弧焊快速、高效特点的生产领域，是造船
6、、锅炉、造船、锅炉、化工容器、大型金属结构和工程机械化工容器、大型金属结构和工程机械等工业制造部门。等工业制造部门。山东建筑大学山东建筑大学 机电工程学院机电工程学院 一、埋弧焊的焊接材料及选用一、埋弧焊的焊接材料及选用 二、埋弧焊的冶金过程二、埋弧焊的冶金过程第二节第二节 埋弧焊的焊接材料与冶金过程埋弧焊的焊接材料与冶金过程山东建筑大学山东建筑大学 机电工程学院机电工程学院 1 1焊丝焊丝根据焊丝的成分和用途可将其分为根据焊丝的成分和用途可将其分为碳素结构钢碳素结构钢焊丝、合金结构钢焊丝焊丝、合金结构钢焊丝和和不锈钢焊丝不锈钢焊丝三大类。三大类。目前生产中已在应用目前生产中已在应用高合金钢焊
7、丝高合金钢焊丝、各种、各种有色有色金属焊丝金属焊丝和和堆焊用的特殊合金焊丝堆焊用的特殊合金焊丝等新品种焊等新品种焊丝。丝。山东建筑大学山东建筑大学 机电工程学院机电工程学院实芯焊丝牌号：实芯焊丝牌号：山东建筑大学山东建筑大学 机电工程学院机电工程学院 在选择埋弧焊用焊丝时，最主要的是考虑焊丝中在选择埋弧焊用焊丝时，最主要的是考虑焊丝中锰锰和和硅硅的含量。的含量。埋弧焊焊接埋弧焊焊接低碳钢低碳钢时，选用的焊丝牌号有时，选用的焊丝牌号有H08A、H08E、H08C、H15Mn等，其中以等，其中以H08A的应用的应用最为普遍。最为普遍。当焊件厚度较大或对力学性能的要求较高时，则当焊件厚度较大或对力学
8、性能的要求较高时，则可选用含可选用含Mn量较高的焊丝，如量较高的焊丝，如H10Mn2。埋弧焊常用的焊丝直径有埋弧焊常用的焊丝直径有2mm、3mm、4mm、5mm和和6mm五种五种 山东建筑大学山东建筑大学 机电工程学院机电工程学院 2 2焊剂焊剂焊剂在埋弧焊中的主要作用是焊剂在埋弧焊中的主要作用是造渣造渣，以，以隔绝空气隔绝空气对熔池金属的污染，对熔池金属的污染，控制焊缝金属的化学成分控制焊缝金属的化学成分，保证焊缝金属的力学性能，防止气孔、裂纹和夹保证焊缝金属的力学性能，防止气孔、裂纹和夹渣等缺陷的产生。渣等缺陷的产生。同时，考虑实施焊接工艺的需要，还要求焊剂具同时，考虑实施焊接工艺的需要，
9、还要求焊剂具有良好的有良好的稳弧性能稳弧性能，形成的熔渣应具有合适的，形成的熔渣应具有合适的密密度、粘度、熔点、颗粒度和透气性度、粘度、熔点、颗粒度和透气性，以保证焊缝，以保证焊缝获得获得良好的成形良好的成形，最后熔渣凝固形成的渣壳具有，最后熔渣凝固形成的渣壳具有良好的脱渣性能良好的脱渣性能。山东建筑大学山东建筑大学 机电工程学院机电工程学院 按制造方法按制造方法可将焊剂分为可将焊剂分为熔炼焊剂、烧结焊剂熔炼焊剂、烧结焊剂和和粘结焊剂粘结焊剂三大三大类。类。熔炼焊剂熔炼焊剂是按配方比例将原料干混均匀后入炉是按配方比例将原料干混均匀后入炉1500150016001600熔熔炼，然后经过水冷粒化、
10、烘干、筛选而成为成品的焊剂；炼，然后经过水冷粒化、烘干、筛选而成为成品的焊剂；烧结焊剂烧结焊剂和和粘结焊剂粘结焊剂都属于都属于非熔炼焊剂非熔炼焊剂，都是将原料粉按配方，都是将原料粉按配方比例混拌均匀后，加入粘结剂调制成湿料，再经烘干、粉碎、比例混拌均匀后，加入粘结剂调制成湿料，再经烘干、粉碎、筛选而成。筛选而成。烧结焊剂烧结焊剂是在是在40040010001000温度下烘干温度下烘干(烧结烧结)而成的；而而成的；而粘结粘结焊剂焊剂则是则是在在350350400400的较低温度下烘干而成的。的较低温度下烘干而成的。非熔炼焊剂非熔炼焊剂可以可以通过焊剂向焊缝过渡大量合金成分通过焊剂向焊缝过渡大量合
11、金成分，补充焊丝，补充焊丝中合金元素的烧损，常用来焊接高合金钢或进行堆焊。中合金元素的烧损，常用来焊接高合金钢或进行堆焊。烧结焊剂脱渣性能好烧结焊剂脱渣性能好，所以大厚度焊件窄间隙埋弧焊时均用烧，所以大厚度焊件窄间隙埋弧焊时均用烧结焊剂。结焊剂。2 2焊剂分类焊剂分类山东建筑大学山东建筑大学 机电工程学院机电工程学院按成分分类：按成分分类：MnO：无锰焊剂：无锰焊剂 MnO30%SiO2：低硅焊剂低硅焊剂 SiO230%CaF2：低氟焊剂低氟焊剂 CaF230%2焊剂焊剂(续续)山东建筑大学山东建筑大学 机电工程学院机电工程学院焊剂牌号焊剂牌号 焊剂焊剂XYZ X-表示表示MnO含量，含量，1
12、-无锰、无锰、2-低锰、低锰、3-中锰、中锰、4-高锰；高锰；Y-表示表示CaF2、SiO2 含量，含量，1、2、3表示低表示低F（1-低低Si、2-中中Si、3-高高Si），），4、5、6表示中表示中F（4-低低Si、5-中中Si、6-高高Si），），7、8表示高表示高F（7-低低Si、8-中中Si）；）；Z-表示同一类型焊剂不同牌号，按表示同一类型焊剂不同牌号，按1、299顺序排列；顺序排列；如焊剂如焊剂431高锰高硅低氟焊剂高锰高硅低氟焊剂2焊剂焊剂(续续)山东建筑大学山东建筑大学 机电工程学院机电工程学院 3 3焊剂和焊丝的选用与配合焊剂和焊丝的选用与配合 在焊接在焊接低碳钢低碳钢和强
13、度等级较低的合金钢时，选配和强度等级较低的合金钢时，选配焊剂和焊丝通常焊剂和焊丝通常以满足力学性能要求为主以满足力学性能要求为主，使，使焊焊缝强度达到与母材等强度缝强度达到与母材等强度，同时要满足其他力学，同时要满足其他力学性能指标要求。性能指标要求。用用高锰高硅焊剂（如高锰高硅焊剂（如HJ431)配合配合低碳钢焊丝（如低碳钢焊丝（如H08A)或或含锰焊丝含锰焊丝(H08MnA)；用用无锰高硅无锰高硅(HJ130)或或低锰中硅焊剂低锰中硅焊剂配合配合高锰焊丝高锰焊丝(H10Mn2)。山东建筑大学山东建筑大学 机电工程学院机电工程学院 焊接焊接低合金高强度钢低合金高强度钢时，除要使焊缝与母材等强
14、度时，除要使焊缝与母材等强度外，还要特别注意提高焊缝的塑性和韧性，一般选外，还要特别注意提高焊缝的塑性和韧性，一般选用用中锰中硅（中锰中硅（HJ350）或低锰中硅焊剂（）或低锰中硅焊剂（HJ250）配合相应钢种焊丝。配合相应钢种焊丝。焊接焊接低温钢、耐热钢低温钢、耐热钢和和耐蚀钢耐蚀钢时，选择的焊剂和焊时，选择的焊剂和焊丝首先要丝首先要保证焊缝具有与母材相同或相近的耐低温保证焊缝具有与母材相同或相近的耐低温或耐热、耐腐蚀性能或耐热、耐腐蚀性能，为此可选用，为此可选用中硅中硅或或低硅型焊低硅型焊剂剂与与相应的合金钢焊丝配合相应的合金钢焊丝配合。3焊剂和焊丝的选用与配合（续）焊剂和焊丝的选用与配合
15、（续）山东建筑大学山东建筑大学 机电工程学院机电工程学院焊接焊接奥氏体不锈钢等奥氏体不锈钢等高合金钢时，主要是高合金钢时，主要是保证焊缝保证焊缝与母材有相近的化学成分与母材有相近的化学成分，同时满足力学性能和抗，同时满足力学性能和抗裂性能等方面的要求。由于在焊接过程中，铬、钼裂性能等方面的要求。由于在焊接过程中，铬、钼等主要合金元素会烧损，应选用等主要合金元素会烧损，应选用合金含量比母材高合金含量比母材高的焊丝的焊丝；焊剂要选用碱度高的中硅或低硅焊剂焊剂要选用碱度高的中硅或低硅焊剂，防，防止焊缝增硅而使性能下降。止焊缝增硅而使性能下降。3 3焊剂和焊丝的选用与配合（续）焊剂和焊丝的选用与配合（
16、续）山东建筑大学山东建筑大学 机电工程学院机电工程学院 (一一)冶金过程的特点冶金过程的特点 1.焊缝保护效果好焊缝保护效果好 埋弧焊是焊剂熔化形成液态熔渣埋弧焊是焊剂熔化形成液态熔渣膜围绕电弧空间，可有效阻止空气侵入焊接区，故埋弧膜围绕电弧空间，可有效阻止空气侵入焊接区，故埋弧焊焊缝金属的塑性良好，具有较高的致密性和纯度；焊焊缝金属的塑性良好，具有较高的致密性和纯度；2冶金反应充分冶金反应充分 气体和杂质易析出，不易产生气孔、气体和杂质易析出，不易产生气孔、夹渣等缺陷；夹渣等缺陷；3焊缝化学成分稳定焊缝化学成分稳定 焊接参数相对稳定，焊接反应焊接参数相对稳定，焊接反应进行的程度比较一致，焊缝
17、金属成分均匀。进行的程度比较一致，焊缝金属成分均匀。4焊缝组织易粗化焊缝组织易粗化 焊接电流大、热输入大。焊接电流大、热输入大。二、埋弧焊的冶金过程二、埋弧焊的冶金过程山东建筑大学山东建筑大学 机电工程学院机电工程学院 (二二)低碳钢埋弧焊时的主要冶金反应低碳钢埋弧焊时的主要冶金反应 对于对于低碳钢低碳钢埋弧焊来说，最主要的冶金反应有：埋弧焊来说，最主要的冶金反应有：硅、锰的还原；硅、锰的还原；碳的烧损；碳的烧损；焊缝中氢和硫、磷含量的控制焊缝中氢和硫、磷含量的控制。山东建筑大学山东建筑大学 机电工程学院机电工程学院 1焊缝中硅、锰的还原反应焊缝中硅、锰的还原反应硅、锰硅、锰是低碳钢焊缝金属中
18、最重要的合金元素。是低碳钢焊缝金属中最重要的合金元素。锰锰可以可以降低焊缝中产生热裂纹降低焊缝中产生热裂纹的危险性，的危险性，提高提高焊缝的强度和韧性焊缝的强度和韧性；硅硅可可镇静焊接熔池镇静焊接熔池，加快加快其其脱氧脱氧过程，并过程，并保证保证焊缝金属的致密性焊缝金属的致密性。因此，必须有效控制熔池的冶金过程，保证焊因此，必须有效控制熔池的冶金过程，保证焊缝金属中适当的缝金属中适当的硅、锰硅、锰含量。含量。山东建筑大学山东建筑大学 机电工程学院机电工程学院 1焊缝中硅、锰的还原反应焊缝中硅、锰的还原反应低碳钢埋弧焊时，主要采用低碳钢埋弧焊时，主要采用高锰高硅低氟高锰高硅低氟型熔型熔炼焊剂炼焊
19、剂“HJ430”和和“HJ431”并配用并配用H08A型型焊焊丝。焊剂的主要成分是丝。焊剂的主要成分是MnO和和SiO2，它们的渣，它们的渣系为系为MnOSiO2。因此焊接时在熔渣与液态金。因此焊接时在熔渣与液态金属间将会发生如下反应：属间将会发生如下反应：2Fe+(SiO2)2(FeO)+Si Fe+(MnO)(FeO)+Mn 山东建筑大学山东建筑大学 机电工程学院机电工程学院 2埋弧焊时碳的氧化烧损埋弧焊时碳的氧化烧损低碳钢埋弧焊时，由于使用的熔炼焊剂中不低碳钢埋弧焊时，由于使用的熔炼焊剂中不含碳元素，因而碳只能从焊丝及母材进入焊含碳元素，因而碳只能从焊丝及母材进入焊接熔池。焊丝熔滴中的碳
20、在过渡过程中发生接熔池。焊丝熔滴中的碳在过渡过程中发生非常剧烈的氧化反应：非常剧烈的氧化反应：CO=CO山东建筑大学山东建筑大学 机电工程学院机电工程学院 3硫、磷杂质的限制硫、磷杂质的限制 焊缝含焊缝含硫量增加硫量增加时会造成时会造成偏析形成低温共晶，使产生偏析形成低温共晶，使产生热裂纹的倾向增大热裂纹的倾向增大；焊缝焊缝含磷量增加含磷量增加时会时会引起金属的冷脆性，降低其冲击引起金属的冷脆性，降低其冲击韧度韧度。因此必须因此必须限制焊接材料中硫、磷的含量并控制其过渡限制焊接材料中硫、磷的含量并控制其过渡。低碳钢用焊丝低碳钢用焊丝 w(P、S)0.040%,焊剂焊剂 w(P、S)0.01%.
21、山东建筑大学山东建筑大学 机电工程学院机电工程学院 4熔池中的去氢反应熔池中的去氢反应 埋弧焊时对氢的敏感性比较大，埋弧焊时对氢的敏感性比较大，氢是埋弧焊时产生氢是埋弧焊时产生气孔气孔和和冷裂纹冷裂纹的主要原因。的主要原因。防止气孔和冷裂纹的重要措施就是防止气孔和冷裂纹的重要措施就是去除熔池中的氢去除熔池中的氢。去氢的途径主要有两条：一是去氢的途径主要有两条：一是杜绝氢的来源杜绝氢的来源，这就，这就要求清除焊丝和焊件表面的水分、铁锈、油和其他要求清除焊丝和焊件表面的水分、铁锈、油和其他污物，并按要求烘干焊剂；二是污物，并按要求烘干焊剂；二是通过冶金手段去除通过冶金手段去除已混入熔池中的氢，一种
22、是形成已混入熔池中的氢，一种是形成HF,一种是形成一种是形成OH。山东建筑大学山东建筑大学 机电工程学院机电工程学院一、埋弧焊机的功能和分类一、埋弧焊机的功能和分类二、埋弧焊机的结构特点二、埋弧焊机的结构特点第三节第三节 埋弧焊的设备埋弧焊的设备山东建筑大学山东建筑大学 机电工程学院机电工程学院1埋弧焊机的主要功能埋弧焊机的主要功能 1)建立焊接电弧，并向电弧供给电能；建立焊接电弧，并向电弧供给电能；2)连续不断地向焊接区送进焊丝，并自动保持确连续不断地向焊接区送进焊丝，并自动保持确 定的弧长和焊接工艺参数不变，使电弧稳定燃定的弧长和焊接工艺参数不变，使电弧稳定燃 烧；烧；3)使电弧沿接缝移动
23、，并保持确定的行走速度；使电弧沿接缝移动，并保持确定的行走速度；4)在电弧前方不断地向焊接区铺撒焊剂；在电弧前方不断地向焊接区铺撒焊剂；5)控制焊机的引弧、焊接和熄弧停机的操作过程。控制焊机的引弧、焊接和熄弧停机的操作过程。一、埋弧焊机的功能和分类一、埋弧焊机的功能和分类山东建筑大学山东建筑大学 机电工程学院机电工程学院2埋弧焊机的分类埋弧焊机的分类常用的埋弧焊机有常用的埋弧焊机有等速送丝式等速送丝式和和变速送丝式变速送丝式两两种类型。种类型。常见的有常见的有小车式、悬挂式、车床式、悬臂式小车式、悬挂式、车床式、悬臂式和和门架式门架式等。等。山东建筑大学山东建筑大学 机电工程学院机电工程学院埋
24、弧焊机的形式埋弧焊机的形式山东建筑大学山东建筑大学 机电工程学院机电工程学院山东建筑大学山东建筑大学 机电工程学院机电工程学院小车式埋弧焊机小车式埋弧焊机山东建筑大学山东建筑大学 机电工程学院机电工程学院山大奥太逆变式埋弧焊机山大奥太逆变式埋弧焊机门架式自动埋弧焊机门架式自动埋弧焊机龙门式埋弧焊机龙门式埋弧焊机悬臂式埋弧焊机悬臂式埋弧焊机埋弧焊机主要由埋弧焊机主要由送丝机构送丝机构、行走机构行走机构、机头调整机机头调整机构构、焊接电源焊接电源和和控制系统控制系统等部分组成等部分组成。二、埋弧焊机的结构特点二、埋弧焊机的结构特点焊接电源焊接电源送丝机构送丝机构行走机构行走机构控制系统控制系统机头
25、调整机头调整机构机构1送丝机构送丝机构 送丝机构包括送丝机构包括送丝电动机送丝电动机及及传动系统传动系统、送丝滚轮送丝滚轮和和矫直矫直滚轮滚轮等，有等，有直流电动机拖动直流电动机拖动和和交流电动机拖动交流电动机拖动两种形式两种形式。山东建筑大学山东建筑大学 机电工程学院机电工程学院2焊车行走机构焊车行走机构焊车行走机构包括焊车行走机构包括行走电动机及传动系统、行走电动机及传动系统、行走轮及离合器行走轮及离合器等。等。山东建筑大学山东建筑大学 机电工程学院机电工程学院 3焊接电源焊接电源 埋弧焊机可配用埋弧焊机可配用交流交流或或直流直流弧焊电源。弧焊电源。采用采用直流电源直流电源焊接，能更好地控
26、制焊道形状、熔深和焊接速度，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。通常也更容易引燃电弧。通常直流电源直流电源适用于小电流、快速引弧、适用于小电流、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。采用稳定性有较高要求的场合。采用直流电源直流电源时，时，正接正接时焊丝的熔时焊丝的熔敷效率高；敷效率高；反接反接时焊缝熔深大。时焊缝熔深大。采用采用交流电源交流电源时，焊丝熔敷效率及焊缝熔深介于直流正接与反时，焊丝熔敷效率及焊缝熔深介于直流正接与反接之间，而且电弧的磁偏吹最小。接之间，而
27、且电弧的磁偏吹最小。交流交流电源多用于电源多用于大电流埋弧焊大电流埋弧焊和和采用直流时磁偏吹严重采用直流时磁偏吹严重的场合。的场合。埋弧焊电源的额定电流在埋弧焊电源的额定电流在5002000A之间之间(一般为一般为1000A)，负，负载持续率为载持续率为100。山东建筑大学山东建筑大学 机电工程学院机电工程学院 4控制系统控制系统 常用的埋弧焊机控制系统包括：常用的埋弧焊机控制系统包括：送丝拖送丝拖动控制动控制、行走拖动控制行走拖动控制、引弧引弧和和熄弧的熄弧的自动控制自动控制等。等。大型专用焊机还包括横臂升降、收缩、大型专用焊机还包括横臂升降、收缩、主柱旋转、焊剂回收等控制系统。主柱旋转、焊
28、剂回收等控制系统。山东建筑大学山东建筑大学 机电工程学院机电工程学院埋弧焊机还有埋弧焊机还有导电嘴、送丝滚轮、焊丝导电嘴、送丝滚轮、焊丝盘、焊剂漏斗及焊剂回收器、电缆滑动盘、焊剂漏斗及焊剂回收器、电缆滑动支承架、导向滚轮支承架、导向滚轮等易损件和辅助装置。等易损件和辅助装置。山东建筑大学山东建筑大学 机电工程学院机电工程学院1.焊前准备焊前准备2.焊接参数的选择焊接参数的选择3.埋弧焊的其它焊接方法埋弧焊的其它焊接方法第四节第四节 埋弧焊焊接工艺埋弧焊焊接工艺山东建筑大学山东建筑大学 机电工程学院机电工程学院1.焊前准备焊前准备1）坡口加工）坡口加工 坡口加工要求按坡口加工要求按GB 9861
29、988执行，执行，以保证焊缝根部不出现未焊透或夹渣，并减少填充以保证焊缝根部不出现未焊透或夹渣，并减少填充金属量。坡口的加工可使用刨边机、机械化或半机金属量。坡口的加工可使用刨边机、机械化或半机械化气割机、碳弧气刨等。械化气割机、碳弧气刨等。2）待焊部位的清理）待焊部位的清理 焊件清理主要是去除锈蚀、油焊件清理主要是去除锈蚀、油污及水分，防止气孔的产生。一般用喷砂、喷丸方污及水分，防止气孔的产生。一般用喷砂、喷丸方法或手工清除，必要时用火焰烘烤待焊部位。在焊法或手工清除，必要时用火焰烘烤待焊部位。在焊前应将坡口及坡口两侧各前应将坡口及坡口两侧各20mm区域内及待焊部位区域内及待焊部位的表面铁锈
30、、氧化皮、油污等清理干净。的表面铁锈、氧化皮、油污等清理干净。山东建筑大学山东建筑大学 机电工程学院机电工程学院1.焊前准备焊前准备（续）（续）3）焊接的装配）焊接的装配 装配焊件时要保证间隙均匀，高低平整，装配焊件时要保证间隙均匀，高低平整，错边量小，定位焊缝长度一般大于错边量小，定位焊缝长度一般大于30mm，并且定位焊缝质，并且定位焊缝质量与主焊缝质量要求一致。必要时采用专用工装、卡具。量与主焊缝质量要求一致。必要时采用专用工装、卡具。对直缝焊件的装配，在焊缝两端要加装引弧板和引出板，待对直缝焊件的装配，在焊缝两端要加装引弧板和引出板，待焊后再割掉，其目的是使焊接接头的始端和末端获得正常尺
31、焊后再割掉，其目的是使焊接接头的始端和末端获得正常尺寸的焊缝截面，而且还可除去引弧和收尾容易出现的缺陷。寸的焊缝截面，而且还可除去引弧和收尾容易出现的缺陷。4）焊接材料的处理）焊接材料的处理 埋弧焊用的焊丝和焊剂对焊缝金属的埋弧焊用的焊丝和焊剂对焊缝金属的成分、组织和性能影响极大。因此焊接前必须清除焊丝表面成分、组织和性能影响极大。因此焊接前必须清除焊丝表面的氧化皮、铁锈及油污等。焊剂保存时要注意防潮，使用前的氧化皮、铁锈及油污等。焊剂保存时要注意防潮，使用前必须按规定的温度烘干待用。必须按规定的温度烘干待用。山东建筑大学山东建筑大学 机电工程学院机电工程学院2.焊接参数的选择焊接参数的选择
32、1）焊接电流）焊接电流 是是决定熔深决定熔深的主要因素。在一定范围内，的主要因素。在一定范围内，焊接电流焊接电流增加，焊缝的熔深和余高都增加增加，焊缝的熔深和余高都增加，而焊缝的宽度增加不大。，而焊缝的宽度增加不大。一般在增大电流的同时要提高电弧电压。一般在增大电流的同时要提高电弧电压。山东建筑大学山东建筑大学 机电工程学院机电工程学院(a)800A (b)1200A (c)1600A 40V 30cm/min 2.焊接参数的选择焊接参数的选择2）焊接电压）焊接电压 是是决定熔宽决定熔宽的主要因素。电弧电压增加时，弧长增加，的主要因素。电弧电压增加时，弧长增加，熔深减小，焊缝变宽，余高减小，焊
33、接电压过大时，电弧不熔深减小，焊缝变宽，余高减小，焊接电压过大时，电弧不稳，严重时会产生咬边和气孔等缺陷。稳，严重时会产生咬边和气孔等缺陷。山东建筑大学山东建筑大学 机电工程学院机电工程学院(a)30V (b)40V (c)50V(a)30V (b)40V (c)50V(平板焊接平板焊接,焊丝直径焊丝直径4.8mm,4.8mm,熔炼型焊剂熔炼型焊剂,1200A,30cm/min),1200A,30cm/min)3）焊接速度）焊接速度 焊接速度增加时，开始熔深略有增加，而熔焊接速度增加时，开始熔深略有增加，而熔宽相应减小，当速度增大到一定值后，熔深和熔宽都随速度宽相应减小，当速度增大到一定值后，
34、熔深和熔宽都随速度增加而减小，但焊速过高会产生咬边、未焊透、电弧偏吹和增加而减小，但焊速过高会产生咬边、未焊透、电弧偏吹和气孔等缺陷。焊缝余高大而窄，成形不好。气孔等缺陷。焊缝余高大而窄，成形不好。2.焊接参数的选择焊接参数的选择山东建筑大学山东建筑大学 机电工程学院机电工程学院(a)30cm/min (b)60cm/min (c)90cm/min(a)30cm/min (b)60cm/min (c)90cm/min焊接速度对焊缝形状的作用焊接速度对焊缝形状的作用(平板焊接平板焊接,焊丝直径焊丝直径4.8mm,4.8mm,熔炼型焊剂熔炼型焊剂,1200A,40V),1200A,40V)4）焊丝
35、直径）焊丝直径 当其他参数不变时，焊丝直径增大，电流密度减小，电当其他参数不变时，焊丝直径增大，电流密度减小，电弧吹力减弱，电弧摆动加剧，使焊缝的熔宽增加而熔深略减小；焊丝直弧吹力减弱，电弧摆动加剧，使焊缝的熔宽增加而熔深略减小；焊丝直径减小时，电流密度增大，电弧吹力加强，使焊缝的熔探增大。所以采径减小时，电流密度增大，电弧吹力加强，使焊缝的熔探增大。所以采用相同的电流施焊时，小直径焊丝可获得较大的熔深。用相同的电流施焊时，小直径焊丝可获得较大的熔深。5）焊丝倾角）焊丝倾角一般不使焊丝倾斜一般不使焊丝倾斜 6）焊件位置）焊件位置焊接倾角一般不宜大于焊接倾角一般不宜大于6 8 2.焊接参数的选择
36、焊接参数的选择山东建筑大学山东建筑大学 机电工程学院机电工程学院(a)(a)丝径丝径3.2mm (b)3.2mm (b)丝径丝径4.8mm (c)4.8mm (c)丝径丝径6.4mm6.4mm焊丝直径对焊缝形状的作用焊丝直径对焊缝形状的作用(平板焊接平板焊接,800A,35V,30cm/min),800A,35V,30cm/min)3.成型工艺成型工艺 1、平板对接、平板对接可采用单面焊双面成形，也可采用双面焊。可采用单面焊双面成形，也可采用双面焊。1）单面焊双面成形）单面焊双面成形 适于厚度为适于厚度为20 mm以下的工件，一般不开坡口，留较大间以下的工件，一般不开坡口，留较大间隙。隙。强制
37、成型：利用铜衬垫、焊剂垫承托熔池。强制成型：利用铜衬垫、焊剂垫承托熔池。优点：优点：不用反转工件，一次将工件焊好，焊接生产率较不用反转工件，一次将工件焊好，焊接生产率较高。高。缺点：缺点：焊接热输入大，焊缝及热影响区晶粒粗大，接头韧焊接热输入大，焊缝及热影响区晶粒粗大，接头韧性很差。板厚越大，该问题越严重。性很差。板厚越大，该问题越严重。山东建筑大学山东建筑大学 机电工程学院机电工程学院3.成型工艺成型工艺 2）双面焊）双面焊（1）悬空焊接法）悬空焊接法 工艺要点：工艺要点：a）工件背面不加衬垫，不需要任何辅助设备和装置。）工件背面不加衬垫，不需要任何辅助设备和装置。b）严格控制间隙，以防止液
38、态金属从间隙中流失或烧穿；一）严格控制间隙，以防止液态金属从间隙中流失或烧穿；一般不留间隙或间隙般不留间隙或间隙 1mm。c）焊接正面的工艺参数应较小，熔深小于焊件厚度的一半；）焊接正面的工艺参数应较小，熔深小于焊件厚度的一半；d）翻转工件后再焊反面，为保证焊透，适当增大焊接电流，）翻转工件后再焊反面，为保证焊透，适当增大焊接电流，保证熔深达到焊件厚度的保证熔深达到焊件厚度的60%70%。山东建筑大学山东建筑大学 机电工程学院机电工程学院3.成型工艺成型工艺 2）双面焊）双面焊（2）焊剂垫法：采用焊剂垫承托熔池）焊剂垫法：采用焊剂垫承托熔池 工艺要点：工艺要点：a）焊前应根据工件厚度预留一定间
39、隙或开坡口；）焊前应根据工件厚度预留一定间隙或开坡口；b）焊正面焊缝时，工艺参数必须保证使熔深大于工件厚度的）焊正面焊缝时，工艺参数必须保证使熔深大于工件厚度的60%70%。c）焊反面前应首先挑焊根，采用与正面相同的规范或稍小）焊反面前应首先挑焊根，采用与正面相同的规范或稍小的规范进行焊接。的规范进行焊接。d）工件下面的焊剂在整个焊缝长度上与工件紧密贴合，并）工件下面的焊剂在整个焊缝长度上与工件紧密贴合，并且压力均匀。若背面的焊剂过松，会引起漏渣或液态金属下且压力均匀。若背面的焊剂过松，会引起漏渣或液态金属下淌。淌。山东建筑大学山东建筑大学 机电工程学院机电工程学院r2550铜 垫 板压 板b
40、h焊剂铜衬垫焊剂铜衬垫临时工艺衬垫临时工艺衬垫气压式气压式自重式自重式3.成型工艺成型工艺2）双面焊）双面焊（3）临时工艺垫板法：）临时工艺垫板法：特点与焊接垫法类似。特点与焊接垫法类似。焊接反面前，需去除临时工艺垫板并挑焊根后再进焊接反面前，需去除临时工艺垫板并挑焊根后再进行焊接。行焊接。山东建筑大学山东建筑大学 机电工程学院机电工程学院2、角接焊缝的焊接、角接焊缝的焊接角接焊缝有两种焊接方法：角接焊缝有两种焊接方法：斜角焊：斜角焊：两个工件中有一个位于水平两个工件中有一个位于水平位置而熔池不在水平位置。位置而熔池不在水平位置。船形焊：船形焊：熔池位于水平位置。后者具熔池位于水平位置。后者具
41、有较好的工艺性能，因此，应尽可能利用有较好的工艺性能，因此，应尽可能利用该方法。该方法。山东建筑大学山东建筑大学 机电工程学院机电工程学院2、角接焊缝的焊接、角接焊缝的焊接船形焊船形焊 焊丝处于竖直位置，熔池处于水平位置，最有利焊丝处于竖直位置，熔池处于水平位置，最有利于焊缝成形，不易产生咬边或满溢等缺陷。焊脚于焊缝成形，不易产生咬边或满溢等缺陷。焊脚相等时，两个工件与垂直位置成相等时，两个工件与垂直位置成45。要求：要求：（1）将间隙尺寸控制在）将间隙尺寸控制在1.5 mm以下，否则易出以下，否则易出现烧穿或焊漏现象。如果无法控制间隙，则应采现烧穿或焊漏现象。如果无法控制间隙，则应采用适当的
42、防漏措施。用适当的防漏措施。（2）电弧电压不宜太高，以免产生咬边。）电弧电压不宜太高，以免产生咬边。山东建筑大学山东建筑大学 机电工程学院机电工程学院细 粒 焊 剂手 工 预 焊 缝铜 垫 板细 粒 焊 剂钢 管焊 剂石 棉 绳船形焊工艺方案船形焊工艺方案2、角接焊缝的焊接、角接焊缝的焊接斜角焊斜角焊 工件不能反转至船形位置时，才采用斜角焊法。这种方法工件不能反转至船形位置时，才采用斜角焊法。这种方法的优点是对间隙不敏感，缺点是对单道焊焊脚及焊丝位置的优点是对间隙不敏感，缺点是对单道焊焊脚及焊丝位置要求很严格。该方法的工艺要求如下：要求很严格。该方法的工艺要求如下：（1）单道焊焊脚不得大于）单
43、道焊焊脚不得大于8mm，以防止咬边。当要求焊，以防止咬边。当要求焊脚大于脚大于8mm时，应采用多层焊或多层多道焊。时，应采用多层焊或多层多道焊。（2）焊丝偏角）焊丝偏角 应适当，一般应在应适当，一般应在2030 之间，否则易之间，否则易产生咬边及腹板未焊合缺陷。产生咬边及腹板未焊合缺陷。（3）电弧电压不宜太高，以防熔渣流溢。）电弧电压不宜太高，以防熔渣流溢。山东建筑大学山东建筑大学 机电工程学院机电工程学院20-3003、环缝的焊接、环缝的焊接 锅炉及压力容器上的筒节与筒节以及筒节与封头间的对接锅炉及压力容器上的筒节与筒节以及筒节与封头间的对接环缝。焊接时焊头固定，通过筒体在滚轮架上转动来完成
44、整环缝。焊接时焊头固定，通过筒体在滚轮架上转动来完成整条焊缝的焊接。一般采用双面焊。条焊缝的焊接。一般采用双面焊。由于在焊接过程中熔池的位置不断发生变化，为了防止熔由于在焊接过程中熔池的位置不断发生变化，为了防止熔池金属的流溢，保证焊缝成形，焊丝应偏离通过圆筒中心的池金属的流溢，保证焊缝成形，焊丝应偏离通过圆筒中心的垂直面一段距离，这个距离叫偏移量，一般用垂直面一段距离，这个距离叫偏移量，一般用e表示。偏移表示。偏移量应与旋转方向相反，其大小应能保证使熔池在旋转到水平量应与旋转方向相反，其大小应能保证使熔池在旋转到水平位置时凝固成焊缝，以反之溶池金属流溢。位置时凝固成焊缝，以反之溶池金属流溢。
45、偏移量的大小取决于：偏移量的大小取决于：工件的直径工件的直径;工件转速工件转速;工件厚度工件厚度.山东建筑大学山东建筑大学 机电工程学院机电工程学院123543、环缝的焊接、环缝的焊接 工件的直径越大，焊接速度越大，偏移量也应越大。应注意工件的直径越大，焊接速度越大，偏移量也应越大。应注意的是，对厚壁圆筒形工件进行多层焊时，虽然滚轮架的速度的是，对厚壁圆筒形工件进行多层焊时，虽然滚轮架的速度不变，但随着焊缝厚度的增加，焊内环缝时焊速逐层减小，不变，但随着焊缝厚度的增加，焊内环缝时焊速逐层减小，因此应逐层减小偏移量；焊外环缝时，焊速逐层递增，因此因此应逐层减小偏移量；焊外环缝时，焊速逐层递增，因
46、此应逐层加大偏移量。应逐层加大偏移量。山东建筑大学山东建筑大学 机电工程学院机电工程学院e一、多丝埋弧焊（一、多丝埋弧焊（Multiple Wire Submerged Arc Welding）利用多根焊丝、多个电弧进行焊接的一种方法。利用多根焊丝、多个电弧进行焊接的一种方法。1、特点、特点 焊接速度高焊接速度高 焊接质量好焊接质量好 2、分类、分类 根据所用焊丝的数量可分为：根据所用焊丝的数量可分为：双丝埋弧焊双丝埋弧焊 应用最广泛应用最广泛 多丝埋弧焊，目前最多用到多丝埋弧焊，目前最多用到14根焊丝根焊丝 双丝埋弧焊时一般采用两个独立电源，有时也采用一个双丝埋弧焊时一般采用两个独立电源，有
47、时也采用一个电源。前者较复杂，但两个电弧都可单独调节功率，且可采电源。前者较复杂，但两个电弧都可单独调节功率，且可采用不同的电流种类和极性，获理想的焊缝成形。后者设备简用不同的电流种类和极性，获理想的焊缝成形。后者设备简单，但每一个电弧功率难于单独调节。单，但每一个电弧功率难于单独调节。埋弧焊的其它焊接方法埋弧焊的其它焊接方法一、多丝埋弧焊（一、多丝埋弧焊（Multiple Wire Submerged Arc Welding）根据焊丝排列方式根据焊丝排列方式纵列纵列即沿焊接方向纵向顺序排列即沿焊接方向纵向顺序排列横列横列克服坡口的不均匀性，提高焊缝质量克服坡口的不均匀性，提高焊缝质量 一般采
48、用纵列，两个焊丝间的距离在一般采用纵列，两个焊丝间的距离在10 mm 10 mm 30 mm30 mm之之间时，两个电弧形成一个熔池、一个气泡，大于该范围时，间时，两个电弧形成一个熔池、一个气泡，大于该范围时，形成两个熔池，两个气泡。形成两个熔池，两个气泡。导前电弧：采用较大的电流及较小的电压，目的在于保导前电弧：采用较大的电流及较小的电压，目的在于保证足够的熔深。证足够的熔深。后续电弧：采用较小的电流及较大的电压，目的在于焊后续电弧：采用较小的电流及较大的电压，目的在于焊缝具有适当的熔宽，改善焊缝成形缝具有适当的熔宽，改善焊缝成形,焊接缺陷（咬边、未熔焊接缺陷（咬边、未熔合等）。合等）。埋弧
49、焊的其它焊接方法埋弧焊的其它焊接方法纵列双弧纵列双弧 两个电弧的间距较大（大于两个电弧的间距较大（大于100mm）时，形成两个）时，形成两个熔池。每个电弧都形成各自的熔池。焊接时，后导电弧首熔池。每个电弧都形成各自的熔池。焊接时，后导电弧首先冲开已被前一电弧熔化而尚未凝固的熔渣层，然后作用先冲开已被前一电弧熔化而尚未凝固的熔渣层，然后作用在被前导电弧熔化并已凝固的焊道上，使其重新熔化。此在被前导电弧熔化并已凝固的焊道上，使其重新熔化。此方法适合于水平位置平板拼接的单面焊双面成型工艺。方法适合于水平位置平板拼接的单面焊双面成型工艺。二、带极埋弧焊二、带极埋弧焊(Strip electrode S
50、ubmerged Arc Welding)利用矩形截面钢带代替圆截面焊丝作电极。焊接时弧利用矩形截面钢带代替圆截面焊丝作电极。焊接时弧根沿带极的宽度方向快速往返运动，均匀加热带极。这种方根沿带极的宽度方向快速往返运动，均匀加热带极。这种方法最初用于埋弧堆焊，后来也用于焊接。法最初用于埋弧堆焊，后来也用于焊接。（一）带极埋弧焊的特点（一）带极埋弧焊的特点1）熔敷速度大，效率高）熔敷速度大，效率高圆截面焊丝：电流很大时，焊缝熔深增大、圆截面焊丝：电流很大时，焊缝熔深增大、焊缝的形状系数减小，易导至裂纹、咬边等。焊缝的形状系数减小，易导至裂纹、咬边等。带极：电弧的加热宽度增大，采用更大焊接电带极：电
