文档介绍：埋弧焊基础知识
第四章埋弧焊
第一节埋弧焊的工作原理及特点
埋弧焊也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。
一、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联接。焊接回路包括焊接电源、联接电缆、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。
1—焊剂 2—焊丝(电极) 3—电弧 4—熔池 5—熔渣 6—焊缝 7—母材 8—渣壳
图4—1 埋弧焊焊缝形成过程示意图
埋弧焊有自动埋弧焊和半自动埋弧焊两种方式。前者的焊丝送进和电弧移动都由专门的机头自动完成,后者的焊丝送进由机械完成,电弧移动则由人工进行。焊接时,焊剂由漏斗铺撒在电弧的前方。焊接后,未被熔化的焊剂可用焊剂回收装置自动回收,或由人工清理回收。
二、埋弧焊的优点和缺点
(1)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。
(2)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/min。
(3)焊剂的存在不仅能隔开熔化金属与空气的接触,而且使熔池金属较慢凝固。液体金属与熔化的焊剂间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。
(4)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。
(5)自动焊接时,焊接参数可通过自动调节保持稳定。与手工电弧焊相比,焊接质量对焊工技艺水平的依赖程度可大大降低。
(6)没有电弧光辐射,劳动条件较好。
(1)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。
(2)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。
(3)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。
三、埋弧焊的适用范围
由于埋弧焊熔深大,生产率高,机械化操作的程度高,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。
第二节埋弧焊设备的结构和工作原理
一、埋弧焊电源
一般埋弧焊多采用粗焊丝,电弧具有水平的静特性曲线。按照前述电弧稳定燃烧的要求,电源应具有下降的外特性。在用细焊丝焊薄板时,电弧具有上升的静特性曲线,宜采用平特性电源。
埋弧焊电源可以用交流(弧焊变压器)、直流(弧焊发电机或弧焊整流器)或交直流并用。要根据具体的应用条件,如焊接电流范围、单丝焊或多丝焊、焊接速度、焊剂类型等选用。一般直流电源用于小电流范围、快速引弧、短焊缝、高速焊接,所采用焊剂的稳弧性较差及对焊接工艺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。当采用直流正接(焊丝接负极)时,焊丝的熔敷率最高;采用直流反接(焊丝接正极)时,焊缝熔深最大。
采用交流电源时,焊丝熔敷率及焊缝熔深介于直流正接和反接之间,而且电弧的磁偏吹最小。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。一般要求交流