7埋弧焊及电弧控制系统

埋弧焊及电弧控制系统7.1埋弧焊7.2熔化极电弧焊自动调节系统思考题：7.1埋弧焊一、SAW的特点埋弧焊：电弧在焊剂下面燃烧，熔渣隔离及弧光辐射。1、生产率高。

电流大，电弧的熔深能力和焊丝熔敷效率都大大提高。埋弧焊速度可达30～50m/h，而手工焊则不超过6～8m/h。2、保护效果好，焊缝质量高。

熔渣隔绝空气，电弧区主要成分是CO，焊缝金属中含氮量和含氧量大大降低。焊接参数可以通过自动调节保持稳定，对焊工技术水平要求不高，焊缝成分稳定，机械性能比较好。3、劳动条件好。

3无弧光辐射机械化自动焊接，劳动强度低。4、埋弧焊依靠焊剂保护，主要适用于水平位置焊缝焊接。7、SAW应用范围45、由于埋弧焊焊剂的成分主要是MnO、SiO2等金属及非金属氧化物，难以用来焊接铝、钛等氧化性强的金属及其合全。6、只适于长、直、平、厚焊缝的焊接。场所：造船、锅炉、化工容器、桥梁、起重机械及冶金机械制造材料：碳素结构钢、低合金结构钢、不锈钢、耐热钢及其复合钢材、耐磨耐蚀合金、镍基合金及铜合金等。二、SAW用焊丝和焊剂的配合1、焊剂焊剂的作用：产生渣和气防止焊缝氧化脱氧渗合金对焊剂的要求：保证电弧稳定燃烧S、P含量低合适的熔点和粘度对油、锈敏感性小吸湿性小，可多次使用焊剂分类：熔炼焊剂非熔炼焊剂粘结焊剂烧结焊剂熔炼焊剂：

将配方配置好的原材料进行加热熔化，加热达到1500～1600℃，在整个加热过程中，经矿石中碳酸盐分解，高价锰还原成MnO并与SiO2形成硅酸盐，以及硫酸烧损等过程，然后将熔炼好的焊剂倒入低于20℃的水中，使焊剂形成颗粒状，称湿法。或利用压缩空气将熔化的焊剂吹成颗粒，称干法。粘结焊剂：配料——干混——湿混——过筛——成形——低温烘干——高温烘干非熔炼焊剂可以加入大量铁合金或变质剂，以改善焊缝组织和性能。但合金容易吸潮，目前应用尚少。典型焊剂：HJ431高锰高硅低氟SiO2CaF2CaOMgOAl2O3MnOFeOSP40~443~6.5<5.55~7.5<434.5~38<1.8<0.10<0.102、焊丝

焊丝与SMAW同属一个国标，即合金用钢丝。为防锈，一般表面镀铜。典型焊丝：H08ACMn

SiCrNiSP<0.100.3~0.55<0.03<0.15<0.30<0.04<0.04焊丝直径1.6mm~6mm焊丝拉拔3、焊丝与焊剂的匹配焊剂型号成分类型用途配用焊丝颗粒度/mm适用电流种类HJ130无Mn高Si低F低碳钢、低合金钢H0Mn20.4-3交直流HJ131无Mn高Si低FNi基合金Ni基焊丝0.25-1.6交直流HJ150无Mn中Si中F轧辊堆焊2Cr13,3Cr2W80.25－3直流HJ172无Mn低Si高F高Cr铁素体相应钢种焊丝0.25－2直流HJ173无Mn低Si高FMn-Al高合金钢相应钢种焊丝0.25-2.5直流HJ230低Mn高Si低F低碳钢、低合金钢H08Mn2,H10Mn20.4-3交直流HJ250低Mn中Si中F低合金高强度钢相应钢种焊丝0.4-3直流HJ251低Mn中Si中F烛光体耐热钢Cr-Mo钢焊丝0.4-3直流HJ260低Mn高Si中F不锈钢、轧辊堆焊不锈钢焊丝0.25-2直流HJ330中Mn高Si低F重要低碳及低合金钢H08Mn2,H10Mn20.4-3交直流HJ350中Mn中Si中F重要低合金高强钢Mn-Mo,Mn-Si及含Ni高强钢焊丝0.4-3交直流HJ430高Mn高Si低F重要低碳及低合金钢H08A,H08MnA0.25-1.6交直流HJ431高Mn高Si低F重要低碳及低合金钢H08A,H08MnA0.4-3交直流HJ432高Mn高Si低F重要低碳及低合金钢（薄板）H08A0.25-1.6交直流HJ433高Mn高Si低F低碳钢H08A0.25-3交直流三、埋弧焊的冶金特点1、SAW冶金过程的一般特点1）空气不易侵入焊接区

熔池区保护效果好，空气难以进入，焊缝中含氮量低。2）冶金反应充分

熔池处于液态时间长，冶金充分，气孔、夹渣易析出3）焊缝金属化学成分稳定

自动焊，焊接参数稳定，单位时间内所熔化的金属和焊接的数量固定，焊缝成分稳定。2、低碳钢SAW熔池金属与熔渣之间的反应1）Si、Mn还原反应Mn：降低产生热裂纹的危险性，改善焊缝机械性能Si：镇静熔池，焊缝致密增Si、Mn

去S、P温度升高，式子向右反应2）影响Si、Mn过渡的因素①焊剂成分②Si、Mn原始浓度③焊剂碱度④焊剂规范3）碳的烧损*1、碳的剧烈氧化，搅拌熔池，减少氢气孔产生。*2、CO也会产生气孔，但熔池停留时间长，气孔倾向小。*3、限制碳含量，靠Si、Mn保证焊缝强度。4）杂质S、P的限制S：偏析、低温共晶、热裂P：冷裂措施：*1、限制来源。母材、焊丝、焊剂*2、熔池搅拌。部分S、P转移到熔渣5）去除熔池中氢的途径杜绝氢来源把氢结合成不溶于熔池的化合物焊丝、工件防锈、除锈焊丝镀铜焊剂烘干①HF焊剂中萤石②OH四、埋弧焊设备1、SAW焊机分类用途：专用通用送丝方式：等速变速电流：交流直流行走机构：小车式门架式悬臂式2、SAW焊机组成（1）、焊接小车1）送丝机头电机功率40～100W减速比：100～160压紧螺栓2）行走小车电机功率40～200W减速比：800～1000啮合机构行走轮绝缘3）机头调节机构自由度XYαβγ4）导电嘴

要求：导电良好且增加送丝阻力小（2）、焊接电源AC：BX2-1000DC:ZXG-1000（3）、控制系统电源外特性控制送丝电机及行走小车拖动控制程序自动控制（引弧、熄弧）五、埋弧焊工艺（一）、焊前准备1、坡口<14mm不开坡口14～22mmV形坡口22～50mmX形坡口重要焊缝U形坡口坡口角度55~60°加工方法：刨边机气割机炭弧气刨2、焊件清理锈蚀油污氧化皮水分手工：钢丝刷，风动、电动砂轮机械喷砂氧－乙炔烘烤3、装配装配间隙均匀高低平整不错边焊条材料与焊件材料相符点固在第一道焊缝背面，长度大于30mm直焊缝加引弧板、熄弧板（二）、焊接工艺及焊接规范1、平板对接焊缝进行第一道焊接时，保证一定的熔深成形方法：焊剂垫临时工艺垫板悬空焊(1)悬空焊接法不留间隙第一道焊缝熔深小于工件厚度一半反面焊缝熔深达到焊件厚度60～70%(2)焊剂垫法第一面熔深超过焊件厚度60～70％重要结构背面挑焊根（3）临时工艺垫板法2、角接焊缝（1）斜角焊大型焊件或别的原因不可翻转的角焊缝优点：对间隙敏感性小缺点：焊脚最大8mm焊丝与腹板夹角：15～45°（一般20～30°）（2）船形焊焊丝为垂直状态，熔池处于水平位置，容易保证焊缝质量间隙不能大于1.5mm7.2熔化极电弧焊自动调节系统一、SAW自动调节的必要性电弧燃烧点：电源外特性电弧静特性1、焊接规范参数的影响因素1）电弧静特性2）电源外特性送丝速度不均匀焊炬相对高度变化电弧气氛波动，E变化网压突变元器件发热要求：2、自动调节的要求1）稳定性2）动态品质

系统受干扰离开稳定状态，而在干扰停止后能恢复到稳定状态的能力。调节时间T超调量Δ振荡次数N3）静态误差

系统受干扰后回到新稳定工作状态后，被调量稳定值与原始值的差额。又称静态精度或准确度。二、电弧自身调节系统

在焊接过程中，焊丝等速送进，利用电源的固有电特性来调节焊丝的熔化速度，以控制电弧长度保持不变，从而达到焊接过程的稳定。1、电弧自身调节系统的静特性电弧自身调节系统的静特性方程电弧自身调节系统的静特性曲线由曲线可见：*1、长弧下，ku可忽略*2、短弧下，即为电弧的固有自调节作用。*3、送丝速度改变，曲线平移。*4、焊丝干伸长变化，曲线平移。电弧的稳定工作点O：电源外特性P电弧静特性l调节系统静特性vf2、电弧自身调节系统的调节过程某种原因电弧从l1缩短到l0工作点由O0到O1电弧向原来长度l0逐渐恢复

若弧长波动是在焊炬与工件表面相对距离不变情况下发生的，即焊丝干伸长无变化，则电弧可恢复到原来位置，调节过程完成后，无静态误差。3、电弧自身调节系统的调节精度电弧静特性：平缓降电源外特性P2的静态误差小

焊炬相对高度变化，焊丝干伸长变长，调节后，系统静特性则左移。1）弧长波动的影响电弧静特性：上升平电源外特性P2的弧压静态误差小微升电源外特性P3弧长静态误差小与电弧静特性夹角小的电源外特性引起的静态误差小2）网压波动的影响缓降电源外特性静态误差小。4、电弧自身调节系统的调节灵敏度（短弧）（长弧）影响因素：1）焊丝直径此调节方法适用于细丝埋弧焊2）电源外特性电弧静特性：平缓降电源外特性P2灵敏度高电弧静特性：上升微升电源外特性P1灵敏度高3）弧柱电场强度4）电弧长度短弧，灵敏度增大，但送丝速度允许范围很窄。5、等速丝电弧焊的电流、电压调节方法电弧自身调节系统：等速送丝系统＋平缓电源外特性适用于细丝SAW焊接三、电弧电压反馈调节系统

当弧长波动而引起焊接规范偏离原来的稳定值时，利用电弧电压作为反馈量，并通过一个专门的自动调节装置强迫送丝速度发生变化，又称均匀调节。1、弧压反馈调节器原理2、弧压反馈调节系统的静特性联解得：弧压反馈调节系统静特性方程弧压反馈调节系统静特性曲线由曲线可见：*3、由于ki

对β影响较小，大多情况可忽略不计*1、粗丝时*2、给定电压Ug增大，曲线上移；反之下移。*4、焊丝材料及保护气氛不同，β不同。3、弧压反馈调节系统的调节过程前者为弧压反馈调节后者为电弧自身调节由于弧压反馈调节作用要大得多4、弧压反馈调节系统的调节精度

1）弧长波动的影响由于ki影响很小，可忽略。2）网压波动的影响陡降电