埋弧焊焊丝为单丝(埋弧焊仅有单丝)

埋弧焊的原理是什么 ？

埋弧焊是利用电弧作为热源的焊接方法。埋弧焊时电弧是在一层颗粒状的可熔化焊剂覆盖下燃烧,电弧不外露,埋弧焊由此得名。所用的金属电极是不间断送进的光焊丝。

工作原理

图4—1是埋弧焊焊缝形成过程示意图。焊接电弧在焊丝与工件之间燃烧，电弧热将焊丝端部及电弧附近的母材和焊剂熔化。熔化的金属形成熔池，熔融的焊剂成为溶渣。熔池受熔渣和焊剂蒸汽的保护,不与空气接触。电弧向前移动时,电弧力将熔池中的液体金属推向熔池后方。在随后的冷却过程中,这部分液体金属凝固成焊缝。熔渣则凝固成渣壳,覆盖于焊缝表面。熔渣除了对熔池和焊缝金属起机械保护作用外,焊接过程中还与熔化金属发生冶金反应,从而影响焊缝金属的化学成分。

埋弧焊时,被焊工件与焊丝分别接在焊接电源的两极。焊丝通过与导电嘴的滑动接触与电源连接。焊接回路包括焊接电源、连接电缆、导电嘴、焊丝、电弧、熔池、工件等环节,焊丝端部在电弧热作用下不断熔化,因而焊丝应连续不断地送进，以保持焊接过程的稳定进行。焊丝的送进速度应与焊丝的熔化速度相平衡。焊丝一般由电动机驱动的送丝滚轮送进。随应用的不同,焊丝数目可以有单丝、双丝或多丝。有的应用中采用药芯焊丝代替实心焊丝,或是用钢带代替焊丝。

埋弧焊的优点和缺点

埋弧焊的主要优点

所用的焊接电流大，相应输入功率较大。加上焊剂和熔渣的隔热作用，热效率较高，熔深大。工件的坡口可较小，减少了填充金属量。单丝埋弧焊在工件不开坡口的情况下，一次可熔透20mm。

焊接速度高，以厚度8-10mm的钢板对接焊为例，单丝埋弧焊速度可达50-80cm/min，手工电弧焊则不超过10-13cm/mm。

焊剂的存在不仅能隔开融化金属与空气的接触，而且使熔池金属较慢凝固。液体金属与融化的焊剂有较多时间进行冶金反应，减少了焊缝中产生气孔、裂纹等缺陷的可能性。焊剂还可以向焊缝金属补充一些合金元素，提高焊缝金属的力学性能。

在有风的环境中焊接时，埋弧焊的保护效果比其他电弧焊方法好。

自动焊接时，焊接参数可通过自动调节保持稳定。与手工电弧相比，焊接质量对焊工技艺水平的依赖程度大大降低。

没有电弧光辐射，劳动条件较好。

埋弧焊的主要缺点

由于采用颗粒状焊剂，这种焊接方法一般只适用于平焊位置。其他位置焊接需采用特殊措施以保证焊剂能覆盖焊接区。

不能直接观察电弧与坡口的相对位置，如果没有采用焊缝自动跟踪装置，则容易焊偏。

埋弧焊电弧的电场强度较大，电流小于100A时电弧不稳，因而不适于焊接厚度小于1mm的薄板。

埋弧焊的使用范围

由于埋弧焊熔深大，生产率高，机械化操作的过程高，因而适于焊接中厚板结构的长焊缝。在造船、锅炉与压力容器、桥梁、起重机械、铁路车辆、工程机械、重型机械和冶金机械、核电站结构、海洋结构等制造部门有着广泛的应用，是当今焊接生产中最普遍使用的焊接方法之一。

埋弧焊除了用于金属结构中构件的连接外,还可在基体金属表面堆焊耐磨或耐腐蚀的合金层。

随着焊接冶金技术与焊接材料生产技术的发展,埋弧焊能焊的材料已从碳素结构钢发展到低合金结构钢、不锈钢、耐热钢等以及某些有色金属,如镍基合金、钛合金、铜合金等。

第四节、埋弧焊的操作技术和安全特点

一、埋弧焊的操作技术

(一)埋弧焊工艺参数

埋弧焊焊接规范主要有焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝直径等。

工艺参数主要有:焊丝伸出长度、电源种类和极性、装配间隙和坡口形式等。

选择埋弧焊焊接规范的原则是保证电弧稳定燃烧,焊缝形状尺寸符合要求,表面成形光洁整齐,内部无气孔、夹渣、裂纹、未焊透、焊瘤等缺陷。常用的选择方法有查表法、试验法、经验法、计算法。不管采用哪种方法所确定的参数,都必须在施焊中加以修正,达到最佳效果时方可连续焊接。

操作技术

对接直焊缝焊接技术

对接直焊缝的焊接方法有两种基本类型,即单面焊和双面焊。根据钢板厚度又可分为单层焊、多层焊,又有各种衬垫法和无衬垫法。

焊剂垫法埋弧自动焊。在焊接对接焊缝时,为了防止熔渣和熔池金属的泄漏,采用焊剂垫作为衬垫进行焊接。焊剂垫的焊剂与焊接用的焊剂相同。焊剂要与焊件背面贴紧,能够承受一定的均匀的托力。要选用较大的焊接规范,使工件熔透,以达到双面成形。

手工焊封底埋弧自动焊。对无法使用衬垫的焊缝,可先行用手工焊进行封底,然后再采用埋弧焊。

悬空焊。悬空焊一般用于无破口、无间隙的对接焊,它不用任何衬垫,装配间隙要求非常严格。为了保证焊透,正面焊时要焊透工件厚度的40%～50%,背面焊时必须保证焊透60%～70%。在实际操作中一般很难测出熔深,经常是靠焊接时观察熔池背面颜色来判断估计,所以要有一定的经验。

多层埋弧焊。对于较厚钢板,一次不能焊完的,可采用多层焊。第一层焊时,规范不要太大,既要保证焊透,又要避免裂纹等缺陷。每层焊缝的接头要错开,不可重叠。

埋弧焊的主要优点

埋弧自动焊接时，引燃电弧、送丝、电弧沿焊接方向移动及焊接收尾等过程完全由机械来完成。

埋弧自动焊过程如图2-11所示。

焊剂2由漏斗3流出后，均匀地堆敷在装配好的工件1上，焊丝4由送丝机构经送丝滚轮5和导电嘴6送入焊接电弧区。焊接电源的两端分别接在导电嘴和工件上。送丝机构、焊剂漏斗及控制盘通常都装在一台小车上以实现焊接电弧的移动。

焊接过程是通过操作控制盘上的按钮开关来实现自动控制的。焊接过程中，在工件被焊处覆盖着一层30－50mm厚的粒状焊剂，连续送进的焊丝在焊剂层下与焊件间产生电弧，电弧的热量使焊丝、工件和焊剂熔化，形成金属熔池，使它们与空气隔绝。随着焊机自动向前移动，电弧不断熔化前方的焊件金属、焊丝及焊剂，而熔池后方的边缘开始冷却凝固形成焊缝，液态熔渣随后也冷凝形成坚硬的渣壳。如图2-12所示。未熔化的焊剂可回收使用。

焊丝和焊剂在焊接时的作用与手工电弧焊的焊条芯、焊条药皮一样。焊接不同的材料应选择不同成分的焊丝和焊剂。如焊接低碳钢时常用H08A焊丝，配用高锰高硅型焊剂HJ431等。焊接电源通常采用容量较大的弧焊变压器。 埋弧自动焊的主要优点是：

（1）生产率高 埋弧焊的焊丝伸出长度（从导电嘴末端到电弧端部的焊丝长度）远较手工电弧焊的焊条短，一般在50mm左右，而且是光焊丝，不会因提高电流而造成焊条药皮发红问题，即可使用较大的电流（比手工焊大5－10倍），因此，熔深大，生产率较高。对于20mm以下的对接焊可以不开坡口，不留间隙，这就减少了填充金属的数量。

（2）焊缝质量高 对焊接熔池保护较完善，焊缝金属中杂质较少，只要焊接工艺选择恰当，较易获得稳定高质量的焊缝。

（3）劳动条件好 除了减轻手工操作的劳动强度外，电弧弧光埋在焊剂层下，没有弧光辐射，劳动条件较好。 埋弧自动焊至今仍然是工业生产中最常用的一种焊接方法。适于批量较大，较厚较长的直线及较大直径的环形焊缝的焊接。广泛应用于化工容器、锅炉、造船、桥梁等金属结构的制造。

这种方法也有不足之处，如不及手工焊灵活，一般只适合于水平位置或倾斜度不大的焊缝；工件边缘准备和装配质量要求较高、费工时；由于是埋弧操作，看不到熔池和焊缝形成过程，因此，必须严格控制焊接规范。

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埋弧焊分类

1）按电源种类：直流和交流

2）按电极数目：单丝和多丝（并列双丝埋弧焊 特点：双丝，一个电源，一套控制系统；优点：高的熔化效率，好的间隙搭接性，高的焊接速度。纵列双丝埋弧焊特点：二个焊丝，二个电源，两套控制系统；优点：熔化效率高，焊接速度快，焊缝成形好，机械性能好。带极埋弧焊 特点：带状电极，一个电源，一套控制系统；优点：熔深小，较高的堆焊能力，稀释率低，堆焊表面光滑。窄间隙埋弧焊 特征：单焊丝、单电源、一个控制系统；优点：减少相同材料厚度改善应力状态；缺点：对设备可靠性要求高、返修性差）

3）按电极形状：丝极和带极

埋弧焊特点：

特点：

1）生产效率高。埋弧焊所用焊接电流大，相应电流密度也大，见表4-1。同时，焊剂和熔渣具有隔热作用，电弧的熔透能力和焊丝的熔敷速度都大大提高。

以板厚8-10mm的钢板对接为例，单丝埋弧焊焊接速度可达30~50m/h，若采用双丝和多丝焊，速度还可以提高1倍以上，而焊条电弧焊接速度则不超过6~8m/h。同时由于埋弧焊热效率高，熔深大，单丝埋弧焊不开坡口一次熔深可达20mm。

2）焊接质量好。因为熔渣的保护，熔化金属不与空气接触，焊缝金属中含氮量低，而且熔池金属凝固较慢，液体金属和熔化焊剂间的冶金反应充分，减少了焊缝中产生气孔、裂纹的可能性。

焊剂还可以向焊缝过渡一些合金元素，调整化学成分，提高力学性能。自动焊时，焊接工艺参数通过自动调节保持稳定，对焊工操作技术要求不高，焊缝成形好，成分稳定，力学性能好，焊缝质量高。

3)劳动条件好。埋弧焊弧光不外露，没有弧光辐射，机械化的焊接方法减轻了手工操作强度。

4）埋弧焊采用颗粒状焊剂进行保护，一般只适用于平焊和角焊位置的焊接，其他位置的焊接，则需采用特殊装置来保证焊剂覆盖焊缝区。

5）焊接时不能直接观察电弧与坡口的相对位置，需要采用焊缝自动跟踪装置来保证焊炬对准焊缝不焊偏。

6)埋弧焊使用电流较大，电弧的电场强度较高，电流小于100A时，电弧稳定性较差，因此不适宜焊厚度小于1mm的薄件。

埋弧自动焊与焊条电弧焊相比有哪些特点?应用范围有何不同?

埋弧自动焊与焊条电弧焊相比具有以下特点：

1、生产效率高；

2、焊缝质量好；

3、劳动强度低，；

4、劳动条件好；

5、节省材料和电能。

应用范围：埋弧自动焊适用于中厚板的平焊（含转动焊）、角平焊和横焊。焊条电弧焊适用于任何空间位置的焊接。

埋弧焊，是电弧在焊剂层下燃烧，用机械自动引燃电弧并进行控制，自动完成焊丝的送进和电弧移动的一种电弧焊方法。

特点

焊接生产率高

埋弧自动焊所用焊接电流大，加上焊剂和熔渣的隔热作用，热效率高，熔深大，单丝埋弧焊在焊件不开坡口的情况下，一次可熔透20mm。焊接速度高，以厚度8-10mm的钢板对接焊为例，单丝埋弧焊速度可达50-80cm/min，手弧焊则不超过10-13cm/min。

焊接质量好

焊剂和熔渣的存在不仅防止空气中的氮、氧侵入熔池，而且熔池较慢凝固，使液态金属与融化的焊剂间有较多时间的冶金反应，减少了焊缝中产生气孔、裂纹等缺陷的可能性。焊剂还可以向焊缝渗合金，提高焊缝金属的力学性能。另外焊缝成型美观。

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