熔化焊接与热切割作业 - 埋弧焊基础知识

熔化焊接与热切割作业-埋弧焊基础知识一、埋弧焊概述（一）定义与原理埋弧焊是以连续送进的焊丝作为电极，在颗粒状焊剂层下引燃电弧，利用电弧热熔化焊丝、焊剂和母材而形成焊缝的熔焊方法，又称焊剂层下电弧焊。焊接时电弧在焊剂层下燃烧，部分焊剂熔化形成熔渣并覆盖在熔池表面；熔渣与未熔化的焊剂层共同隔绝空气，保护熔融金属。焊剂受热分解产生的气体在熔池周围形成封闭气腔，使电弧稳定燃烧，弧光不外露。（二）埋弧焊的特点主要优点生产效率高：可采用大电流焊接，熔深大，焊丝连续送进，单位时间的熔敷金属量远高于焊条电弧焊。焊缝质量稳定：焊接参数由设备自动控制，保护效果好，焊缝的化学成分和力学性能均匀。劳动条件好：电弧在焊剂层下燃烧，没有外露的弧光辐射，烟尘和有害气体较少。焊接材料利用率高：飞溅极小，没有焊条头浪费，焊丝利用率高。主要缺点焊接位置受限：一般只适用于平焊和平角焊位置。不适合薄板：焊接电流大，容易烧穿。不适合短小、不规则工件的焊接。设备较复杂，对坡口加工和装配质量要求较严，通常需加设引弧板和引出板。二、埋弧焊的分类按自动化程度分为自动埋弧焊和半自动埋弧焊，目前应用以自动埋弧焊为主。按焊接电源种类分为交流埋弧焊和直流埋弧焊。按焊丝数量分为单丝埋弧焊和多丝（双丝、三丝）埋弧焊。按填充形式分为普通埋弧焊和带极（板极）埋弧焊。按附加措施分为带磁控、热丝、窄间隙埋弧焊等。三、埋弧焊设备（一）焊接电源通常采用弧焊变压器、弧焊整流器或逆变式焊接电源，要求具有足够大的额定电流和适宜的外特性。可选用交流或直流，直流电源更便于控制熔深和焊缝成形。焊机外壳必须可靠接地或接零。（二）机头与行走机构行走机构带动机头或使工件按设定速度均匀移动，以保证焊接速度稳定。常见形式有焊车式、悬臂式、门架式和操作机式。（三）送丝与焊剂供给回收系统送丝机构连续、均匀地送进焊丝；焊剂漏斗在电弧前方铺撒焊剂，焊接后由焊剂回收装置回收未熔化的余剂。（四）控制系统控制引弧、送丝、行走、收弧以及各项焊接参数，保证焊接过程稳定和焊缝质量一致。四、焊接材料（一）焊丝埋弧焊使用实心光焊丝，盘绕供应。常用牌号有H08A、H08MnA、H10Mn2、H08Mn2Si等，其成分应与母材和焊剂相匹配。焊丝使用前应清除表面的油污、铁锈和水分，否则容易产生气孔等缺陷。（二）焊剂焊剂为颗粒状，其主要作用包括：隔绝空气、保护熔池金属；参与冶金反应，进行脱氧、脱硫和合金化；稳定电弧，改善焊缝成形。按制造方法，焊剂分为熔炼焊剂（如HJ431、HJ350）和烧结焊剂（如SJ101）；按化学成分可分为高锰高硅型、中锰中硅型、低锰型、无锰型等。焊剂使用前必须按规定烘干。受潮焊剂在焊接时会产生大量气孔。回收的焊剂应经过筛分、除去金属碎屑并烘干后方可重复使用，不得直接与新焊剂混用。（三）焊丝与焊剂的匹配焊丝与焊剂的组合共同决定焊缝金属的化学成分和力学性能，应根据母材种类、接头性能要求以及工艺条件进行选用。匹配不当会造成焊缝强度、韧性不足或产生裂纹。五、焊接工艺参数（一）焊接电流焊接电流是决定熔深和熔敷效率的主要参数。电流增大，熔深增加、熔敷效率提高；电流过大易产生咬边、烧穿并造成焊缝成形恶化。（二）电弧电压电弧电压主要影响熔宽和电弧长度。电压升高，焊缝熔宽增大、熔深略有减小；电压过高易产生咬边、气孔，并使脱渣困难。（三）焊接速度焊接速度影响热输入和焊缝成形。速度过快，熔深和熔宽减小，易产生未焊透和咬边；速度过慢，熔宽和余高增大，热影响区变宽，易造成烧穿和变形。（四）焊丝直径与伸出长度焊丝直径越大，可采用的焊接电流越大。焊丝伸出长度增大时，电阻热增加，焊丝熔化速度加快，熔深略有减小，生产中应控制在合理范围内并保持稳定。（五）焊剂层厚度焊剂层厚度一般为25～40毫米。厚度过小，保护效果不良，容易产生气孔；厚度过大，影响气体逸出并使焊缝表面成形变差。（六）坡口与装配中厚板常用V形、X形或U形坡口以减少填充金属量。坡口及两侧应清除油污、铁锈和水分，装配间隙应均匀、坡口角度应符合工艺要求。工艺参数对焊缝成形的影响参数增大后的主要影响焊接电流熔深增大，熔敷效率提高；过大易产生咬边、烧穿电弧电压熔宽增大，熔深略有减小；过高易产生咬边、气孔焊接速度焊缝变窄、熔深减小；过快易产生未焊透、咬边焊丝伸出长度电阻热增大，熔化速度加快，熔深略有减小六、引弧与收弧焊接始端和终端应加设引弧板和引出板，其材质应与母材相同或相近，焊后去除。引弧通常采用短路引弧或高频引弧，引弧后及时转入正常焊接状态。收弧时应填满弧坑，利用引出板把弧坑引出后再停止焊接，避免产生弧坑裂纹和气孔。七、典型焊接工艺（一）对接平焊对接平焊是最常用的形式。薄板可采用I形坡口，中厚板采用V形、X形或U形坡口。双面焊时，反面焊接前应进行清根处理，防止根部产生未焊透和夹渣。（二）角焊缝与船形焊角焊缝宜采用船形位置焊接，即将工件转成船形，使熔池接近水平状态，从而改善焊缝成形，避免产生咬边、焊瘤和未熔合。（三）环缝焊接焊接环形焊缝时，通常使工件旋转、焊头固定，或使焊头绕工件运动，使焊接位置尽可能保持在平焊附近，以获得稳定的焊缝成形。八、常见缺陷及防止措施缺陷主要成因防止措施气孔焊剂受潮，焊丝与母材表面有油污、铁锈、水分，焊剂层过薄，保护不良按要求烘干焊剂，清除焊丝与母材表面的油锈和水分，保证焊剂层厚度，回收焊剂处理后使用夹渣焊剂脱渣性差，焊接电流过小，焊接速度过快，层间清理不干净选用脱渣性好的焊剂，适当增大电流、降低焊速，逐层清理熔渣未焊透焊接电流过小，焊接速度过快，坡口角度和装配间隙过小适当增大电流、降低焊速，合理设计坡口并保证装配间隙咬边电弧电压过高，焊接速度过快，焊接电流过大调整电压和焊接速度，保持焊丝对中，控制电流裂纹焊丝焊剂匹配不当，热输入过大或过小，结构拘束应力大正确匹配焊丝与焊剂，控制热输入，合理安排焊接顺序，必要时预热或缓冷焊瘤与成形不良工艺参数不匹配，装配质量差，焊丝偏移优化参数配合，保证装配质量和焊丝对中九、适用范围与限制适用情况材料：碳钢、低合金钢、不锈钢、镍基合金等。结构与位置：中厚板的长直焊缝和环形焊缝，如压力容器、储罐、管道、桥梁、船舶、工程机械等。使用限制不宜用于薄板焊接和短小、不规则工件的焊接。不能实现全位置焊接，一般只适用于平焊和平角焊。对坡口加工、装配质量和焊接材料管理要求较高。一般不适合焊接铝、镁等易氧化金属。十、安全技术要点焊机外壳必须可靠接地或接零，焊接电缆绝缘良好，防止触电事故。焊接电流大，应注意防止电缆过热、接头松动以及飞溅灼伤。焊丝盘转动和送