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1、埋弧焊問題及解決 埋弧焊是目前廣泛使用的一種生產(chǎn)效率較高的機(jī)械化焊接方法。它與焊條電弧焊相比，雖然靈活性差一些，但焊接質(zhì)量好、效率高、成本低，勞動(dòng)條件好。 1 埋弧焊的原理及特點(diǎn) 一、埋弧焊的過程及原理 埋弧焊是利用焊絲與工件之間在焊劑層下燃燒的電弧產(chǎn)生熱量，熔化焊絲、焊劑和母材金屬而形成焊縫的熔化極電弧焊方法。由于焊接時(shí)電弧掩埋在焊劑層下燃燒，電弧光不外露，因此被稱為埋弧焊。 二、埋弧焊的特點(diǎn) 1．埋弧焊的主要優(yōu)點(diǎn)：（1）焊接生產(chǎn)率高；（2）焊縫質(zhì)量好；（3）焊接成本較低；（4）勞動(dòng)條件好； 2．埋弧焊的主要缺點(diǎn)：（1）難以在空間位置施焊；（2）對(duì)工件裝配質(zhì)量要求高；

2、（3）不適合焊接薄板和短焊縫。 三、埋弧焊的分類及應(yīng)用范圍 埋弧焊的應(yīng)用范圍 （1）焊縫類型和焊件厚度 凡是焊縫可以保持在水平位置、或傾斜度不大的工件，不管是對(duì)接、角接和搭接接頭，都可以用埋弧焊焊接，如平板的拼接縫、圓筒形工件的縱縫和環(huán)縫、各種焊接結(jié)構(gòu)中的角縫和搭接縫等。 埋弧焊可焊接的焊件厚度范圍很大。除了厚度在5mm以下的焊件由于容易燒穿，埋弧焊用得不多外，較厚的焊件都適于用埋弧焊焊接。目前，埋弧焊焊接的最大厚度已達(dá)650mm。 （2）焊接材料種類 隨著焊接冶金技術(shù)和焊接材料生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，適合埋弧焊的材料已從碳素結(jié)構(gòu)鋼發(fā)展到低合金結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼、耐熱鋼以及某些有色金

3、屬，如鎳基合金、銅合金等。此外，埋弧焊還可在基體金屬表面堆焊耐磨或耐腐蝕的合金層。 2 埋弧焊的焊接材料與冶金過程 一、埋弧焊的焊接材料及選用 1．焊絲 根據(jù)焊絲的成分和用途可將其分為碳素結(jié)構(gòu)鋼焊絲、合金結(jié)構(gòu)鋼焊絲和不銹鋼焊絲三大類，隨著埋弧焊所焊金屬種類的增加，焊絲的品種也在增加，目前生產(chǎn)中已在應(yīng)用高合金鋼焊絲、各種有色金屬焊絲和堆焊用的特殊合金焊絲等新品種焊絲。 焊絲選用原則: 埋弧焊焊接低碳鋼時(shí)，常用的焊絲牌號(hào)有H08、H08A、H15Mn等，其中以H08A的應(yīng)用最為普遍。當(dāng)工件厚度較大或?qū)αW(xué)性能的要求較高時(shí)，則可選用含Mn量較高的焊絲。在對(duì)合金結(jié)構(gòu)鋼或不銹鋼等

4、合金元素較高的材料焊接時(shí)，則應(yīng)考慮材料的化學(xué)成分和其它方面的要求，選用成分相似或性能上可滿足材料要求的焊絲。 為適應(yīng)焊接不同厚度材料的要求，同一牌號(hào)的焊絲可加工成不同的直徑。埋弧焊常用的焊絲直徑有2mm、3mm、4mm、5mm和6mm五種。 2．焊劑 焊劑在埋弧焊中的主要作用是造渣，以隔絕空氣對(duì)熔池金屬的污染，控制焊縫金屬的化學(xué)成分，保證焊縫金屬的力學(xué)性能，防止氣孔、裂紋和夾渣等缺陷的產(chǎn)生。同時(shí)，考慮實(shí)施焊接工藝的需要，還要求焊劑具有良好的穩(wěn)弧性能，形成的熔渣應(yīng)具有合適的密度、粘度、熔點(diǎn)、顆粒度和透氣性，以保證焊縫獲得良好的成形，最后熔渣凝固形成的渣殼具有良好的脫渣性能。 按

5、制造方法可將焊劑分為熔煉焊劑、燒結(jié)焊劑和陶質(zhì)焊劑三大類。 埋弧焊熔煉焊劑化學(xué)成分 3．焊劑和焊絲的選用與配合 焊劑和焊絲的正確選用及二者之間的合理配合，是獲得優(yōu)質(zhì)焊縫的關(guān)鍵，也是埋弧焊工藝過程的重要環(huán)節(jié)。所以必須按工件的成分、性能和要求，正確、合理地選配焊劑和焊絲。 在焊接低碳鋼和強(qiáng)度等級(jí)較低的合金鋼時(shí)，選配焊劑和焊絲通常以滿足力學(xué)性能要求為主，使焊縫強(qiáng)度達(dá)到與母材等強(qiáng)度，同時(shí)要滿足其它力學(xué)性能指標(biāo)要求。可選用下面兩種配合方式中的任何一種：用高錳高硅焊劑（如HJ430、HJ431）配合低碳鋼焊絲（如 H08A）或含錳焊絲（如 H0

6、8MnA）；用無錳高硅或低錳中硅焊劑（如HJ130、HJ250）配合高錳焊絲（如H10Mn2）。 焊接低合金高強(qiáng)度鋼時(shí)，除要使焊縫與母材等強(qiáng)外，要特別注意提高焊縫的塑性和韌性，一般選用中錳中硅或低錳中硅焊劑（如HJ350、HJ250）配合相應(yīng)鋼種焊絲。 　　焊焊接低溫鋼、耐熱鋼和耐蝕鋼時(shí)，可選用中硅或低硅型焊劑與相應(yīng)的合金鋼焊絲配合。 　　焊接奧氏體不銹鋼等高合金鋼時(shí)，應(yīng)選用合金含量比母材高的焊絲；焊劑要選用堿度高的中硅或低硅焊劑，如果只有合金成分較低的焊絲，也可以配用專門的燒結(jié)焊劑或陶質(zhì)焊劑焊接，依靠焊劑過渡必要的合金元素，同樣可以獲得滿意的焊縫成分和性能。 3

7、埋弧焊工藝 一、埋弧焊工藝的內(nèi)容和編制 1．埋弧焊工藝的主要內(nèi)容 埋弧焊工藝主要包括焊接工藝方法的選擇；焊接工藝裝備的選用；焊接坡口的設(shè)計(jì)；焊接材料的選定；焊接工藝參數(shù)的制定；工件組裝工藝編制；操作技術(shù)參數(shù)及焊接過程控制技術(shù)參數(shù)的制定；焊縫缺陷的檢查方法及修補(bǔ)技術(shù)的制定；焊前預(yù)處理與焊后熱處理技術(shù)的制定等內(nèi)容。 2．編制焊接工藝的原則和依據(jù) 首先要保證接頭的質(zhì)量完全符合工件技術(shù)條件或標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定；其次是在保證接頭質(zhì)量的前提下，最大限度的降低生產(chǎn)成本，即以最高的焊接速度，最低的焊材消耗和能量消耗以及最少的焊接工時(shí)完成整個(gè)焊接過程。 編制焊接工藝的依據(jù)是工件材料的牌號(hào)和規(guī)格

8、，工件的形狀和結(jié)構(gòu)，焊接位置以及對(duì)焊接接頭性能的技術(shù)要求等。 3．埋弧焊工藝規(guī)程及實(shí)例 埋弧焊工藝參數(shù)對(duì)焊縫成形的影響（用交流電焊接） 2．工藝參數(shù)的選擇方法 (1) 工藝參數(shù)的選擇依據(jù) 焊接工藝參數(shù)的選擇是針對(duì)將要投產(chǎn)的焊接結(jié)構(gòu)施工圖上標(biāo)明的具體焊接接頭進(jìn)行的。根據(jù)產(chǎn)品圖紙和相應(yīng)的技術(shù)條件，下列原始條件是已知的： 1)工件的形狀和尺寸(直徑，總長(zhǎng)度)；接頭的鋼材種類與板厚；2)焊縫的種類(縱縫、環(huán)縫)和焊縫的位置(平焊、橫焊、上坡焊、下坡焊)；3)接頭的形式(對(duì)接、角接、搭接)和坡口形式（“Y”形、“X”形、“U”形坡口）；4)對(duì)接頭性能的技術(shù)要求；5)焊接

9、結(jié)構(gòu)(產(chǎn)品)的生產(chǎn)批量和進(jìn)度要求。 (2) 焊接工藝參數(shù)選擇程序 選定埋弧焊工藝方法：?　選擇適用的焊劑和焊絲的牌號(hào)?　選定預(yù)熱溫度、層間溫度、后熱溫度以及焊后熱處理溫度和保溫時(shí)間?　選定焊接參數(shù)（焊接電流、電弧電壓和焊接速度）并配合其它次要工藝參數(shù) 二、埋弧焊工藝 1．坡口的選擇與加工 2．焊件的清理與裝配 4．焊機(jī)的檢查與調(diào)試 3．焊絲表面清理與焊劑烘干 1—引弧板 2—工件 3—焊接試板 4—引出板 （一）對(duì)接接頭的焊接工藝 1. 對(duì)接接頭雙面埋弧焊 表3－17 不留間隙雙面埋弧焊的焊接工藝 預(yù)留間隙雙面埋弧焊的焊接工藝

10、 焊劑墊結(jié)構(gòu) a）軟管式 b）橡皮膜式 1—工件 2—焊劑 3—帆布 4—充氣軟管 5—橡皮膜 6—壓板 7—?dú)馐? 臨時(shí)工藝墊結(jié)構(gòu) 1—薄鋼帶墊 2—石棉繩墊 3—石棉板墊 （3）開坡口雙面焊 （4）焊條電弧焊封底雙面焊 對(duì)無法使用襯墊或不便翻轉(zhuǎn)的工件，也可采用焊條電弧焊先仰焊封底，再用埋弧焊焊正面焊縫的方法。這類焊縫可根據(jù)板厚情況開或不開坡口。保證封底厚度大于8mm，以免埋弧焊時(shí)燒穿。由于焊條電弧焊熔深淺，所以在正面進(jìn)行埋弧焊時(shí)必須采用較大的焊接參數(shù)，以保證焊件熔透。

11、 厚板工件焊條電弧焊封底多層埋弧焊典型坡口 厚板工件多層埋弧焊的焊接工藝 2．對(duì)接接頭單面埋弧焊 在對(duì)接接頭中采用單面埋弧焊，可用強(qiáng)迫成形的方法實(shí)現(xiàn)單面焊雙面成形，因而可免除工件翻轉(zhuǎn)帶來的問題，大大提高生產(chǎn)率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，降低生產(chǎn)成本。但用這種方法焊接時(shí)，電弧功率和線能量大，接頭的低溫韌性較差，通常適用于中、薄板的焊接。 （1）在銅襯墊上焊接 銅襯墊截面尺寸 固定式銅襯墊頂緊機(jī)構(gòu) 1—壓板 2—工件 3—銅襯墊 4—頂桿 5—橡膠帆布 移動(dòng)式水冷銅銅滑塊結(jié)構(gòu) 1—銅滑塊

12、 2—工件 3—拉片 4—拉緊滾輪架 5—滾輪 6—夾緊調(diào)節(jié)裝置 7—頂桿 （2）在焊劑墊上焊接 在電磁平臺(tái)—焊劑墊上單面埋弧焊的焊接工藝 熱固化焊劑墊構(gòu)造和裝配示意圖 a）構(gòu)造 b）裝配示意圖 1—雙面粘貼帶 2—熱收縮薄膜 3—玻璃纖維布 4—熱固化焊劑 5—石棉布 6—彈性墊 7—工件 8—焊劑墊 9—磁鐵 10—托板 11—調(diào)節(jié)螺釘 熱固化焊劑墊單面埋弧焊的焊接工藝 （3）在永久性墊板或鎖底上焊接

13、 對(duì)接用的永久鋼墊板 3．對(duì)接接頭環(huán)縫埋弧焊 環(huán)縫埋弧焊是制造圓柱形容器最常用的一種焊接形式，它一般先在專用的焊劑墊上焊接內(nèi)環(huán)縫，然后再在滾輪轉(zhuǎn)胎上焊接外環(huán)縫。由于筒體內(nèi)部通風(fēng)較差，為改善勞動(dòng)條件，環(huán)縫坡口通常不對(duì)稱布置，將主要焊接工作量放在外環(huán)縫，內(nèi)環(huán)縫主要起封底作用。焊接時(shí)，通常采用機(jī)頭不動(dòng)，讓工件勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的方法進(jìn)行焊接，工件轉(zhuǎn)動(dòng)的切線速度 內(nèi)環(huán)縫埋弧焊焊接示意圖 1—焊絲 2—工件 3—輥輪 4—焊劑墊 5—皮帶 環(huán)縫埋弧焊焊絲偏移位置示意圖 （二） T形接頭和搭接接頭的埋弧焊 T形接頭和搭接接頭的焊縫均是角焊縫，用埋弧焊時(shí)可采用

14、船形焊和橫角焊兩種形式。小工件及工件易翻轉(zhuǎn)時(shí)多用船形焊；大工件及不易翻轉(zhuǎn)時(shí)則用橫角焊。 船形焊的焊接工藝(交流電源) 2．橫角焊縫埋弧焊 當(dāng)采用T形接頭和搭接接頭工件太大，不便翻轉(zhuǎn)或因其它原因不能進(jìn)行船形焊時(shí)，可采用焊絲傾斜布置的橫角焊來完成，橫角焊時(shí)焊絲與工件的相對(duì)位置對(duì)焊縫成形影響很大，當(dāng)焊絲位置不當(dāng)時(shí)，易產(chǎn)生咬邊或使立板產(chǎn)生未熔合。為保證焊縫的良好成形，焊絲與立板的夾角α應(yīng)保持在15～45范圍內(nèi)（一般為20～30）。 橫角焊焊縫埋弧焊示意圖 a）示意圖 b）焊絲與立板間距過大 c) 焊絲與立板間距過小 橫角焊焊的焊接工藝(交流電

15、源) 四、埋弧焊的常見缺陷及防止方法 6-4 埋弧焊的其它方法 一、附加填充金屬的埋弧焊 附加填充金屬的埋弧焊的基本做法是在坡口中預(yù)先加入一定數(shù)量的填充金屬再進(jìn)行埋弧焊，在常規(guī)埋弧焊中，只有10％一20％電弧能量用于填充焊絲的熔化，其余的能量消耗于熔化焊劑和母材以及使焊接熔池的過熱。因此，可以將過剩的能量用于熔化附加的填充金屬，以提高焊接生產(chǎn)率。是一種既能提高熔敷速度，又不使接頭性能變差的一種有效方法，這種方法使用的焊接設(shè)備和焊接工藝與普通埋弧焊基本相同。單絲埋弧焊時(shí)熔敷速度可提高60％～100％；深坡口焊接時(shí)，可減少焊接層數(shù)，減小熱影響區(qū)，降低焊劑消耗。附加填充金屬的

16、埋弧焊接法，由于熔敷率高，稀釋率低，很適宜于表面堆焊和厚壁坡口焊縫的填充層焊接。 １-輔加填充金屬 ２-熔池 ３-焊劑 ４-渣殼 ５-焊縫 附加填充金屬埋弧焊的焊接工藝 二、多絲埋弧焊 多絲埋弧焊是一種既能保證合理的焊縫成形和良好的焊接質(zhì)量，又可以提高焊接生產(chǎn)率的有效方法。采用多絲單道埋弧焊焊接厚板時(shí)可實(shí)現(xiàn)一次焊透，其總的熱輸入量要比單絲多層焊時(shí)少。因此，多絲埋弧焊與常規(guī)埋弧焊相比具有焊速高、耗能省、填充金屬少等優(yōu)點(diǎn)。主要用于厚板材料的焊接，通常采用在工件背面使用襯墊的單面焊雙面成形的焊接工藝。 雙絲埋弧焊示意圖 a）縱列式 b）橫列式

17、 c) 直列式 縱列式雙絲埋弧焊示意圖 a）單熔池 b）雙熔池（分列電?。? 雙絲埋弧焊應(yīng)用較多的是縱列式。前列電弧可用足夠大的電流以保證熔深；后隨電弧則采用較小電流和稍高電壓，主要用來改善焊縫成形。這種方法不僅可大大提高焊接速度，而且還因熔他體積大，存在時(shí)間長(zhǎng)，冶金反應(yīng)充分而使產(chǎn)生氣孔的傾向大大減小。此外，這種方法還可通過改變焊絲之間的距離及傾角來調(diào)整焊縫形狀。 雙絲埋弧焊單面焊雙面成形的焊接工藝 帶極埋弧焊主要特點(diǎn)： （1）使用的焊接電流大 用帶狀電極焊時(shí)，電弧在電極端面上快速往返移動(dòng)，使熱量分散，焊縫的成形系數(shù)得以提高，焊縫產(chǎn)生裂紋

18、的可能性較小。因此，與絲極埋弧焊相比，帶極埋弧焊可以采用更大的焊接電流。 （2）熔敷金屬量大，效率高 這一方面是由于電弧熱分布在整個(gè)電極寬度上使其熔化，熔敷面積大；另一方面也是由于使用的電流大，帶狀電極熔化快，因而熔敷金屬量大，熔敷效率高。 （3）易控制焊道成形 帶極埋弧焊時(shí)，熔化的金屬向與電極寬度方向成直角流動(dòng)，將電極偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度，就可以使焊道移位，因此，可用這種方法可以控制焊道的形狀和熔深。在坡口中多層焊時(shí)，交替地、對(duì)稱地改變電極偏轉(zhuǎn)角，有可能獲得均勻分布的焊道。 四．窄間隙埋弧焊 窄間隙埋弧焊是近年來新發(fā)展起來的一種高效率的焊接方法。坡口形狀為簡(jiǎn)單

19、的I型，不僅可大大減小坡口加工量，而且由于坡口截面積小，焊接時(shí)可減小焊縫的線能量和熔敷金屬量，節(jié)省焊接材料和電能，并且易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。主要適用于一些厚板結(jié)構(gòu)，如厚壁壓力容器、原子能反應(yīng)堆外殼、渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子等的焊接。 焊接時(shí)可采用“中間一道”法或“兩道一層”法?！皟傻酪粚印狈ㄈ菀妆ＷC焊縫側(cè)壁熔合良好，得到質(zhì)量?jī)?yōu)良的焊接接頭，因此應(yīng)用較多。 窄間隙埋弧焊示意圖 a）“中間一道”法 b）兩道一層”法 窄間隙埋弧焊時(shí)，將焊嘴的主要組成部分（導(dǎo)電嘴、焊劑噴嘴等）制成窄的扁形結(jié)構(gòu)。為了保證焊嘴與焊縫間隙的絕緣及焊接參數(shù)在較高的溫度和長(zhǎng)時(shí)間的焊接過程中保持恒定，銅導(dǎo)電嘴的

20、整個(gè)外表面須涂上耐熱的絕緣陶瓷層，導(dǎo)電嘴內(nèi)部還要有水冷卻系統(tǒng)。窄間隙埋弧焊所用的焊接電源，根據(jù)所焊材料不同，可選擇交流電源，也可用直流電源。 埋弧焊縫產(chǎn)生氣孔的主要原因:由焊材、母材帶入電弧區(qū)的水分所造成的。 電磁偏吹、母材質(zhì)量不好等也會(huì)造成氣孔，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況具體分析，采取相應(yīng)防止措施。 (1)焊接材料和坡口門不清潔，是造成氣孔的最常見的原因。焊劑末烘干或烘干不徹底，焊絲表面、坡口表面及鄰近區(qū)域有油、銹和水分，都會(huì)使熔池中含氫量顯著增高而產(chǎn)生氣孔。防止氫氣孔的方法，是減少氫的來源和創(chuàng)造使氫逸出熔池的條件： ①焊劑(包括焊劑墊用的焊劑)：應(yīng)按規(guī)定嚴(yán)格烘干。如果天氣潮濕，焊

21、劑從烘箱中取出到使用的時(shí)間不能太長(zhǎng)，最好能在50度左右溫度下保溫待用?；厥赵儆玫暮竸┮苊獗凰m土等污染。 ②嚴(yán)格清除焊絲和坡口兩側(cè)20毫米范圍內(nèi)的油、銹和水分。焊件要隨裝隨焊，如果沾有水分，要將焊接區(qū)域烘烤干燥后焊接。 ③焊劑粒度要合適，細(xì)粉末和灰分要篩除，使焊劑有一定透氣性，利于氣體跑出。 (2)鋼材軋制或熱沖壓、卷板過程中，形成或脫落的氧化皮，以及定位焊渣殼，碳弧氣刨飛渣等夾入焊劑，也會(huì)在焊縫中造成氣孔。防止措施： ①卷板、彎曲等加工過程中脫落的氧化皮，在裝配焊接前要清掃或用壓縮空氣吹除，防止夾入裝配間隙或落入坡口中。 ②焊接場(chǎng)地周圍要清潔，防止氧化皮、渣殼、碳?。畾馀亠w渣混

22、入焊劑。回收復(fù)用的焊劑中，這些雜質(zhì)的含量往往較多，所以要在多次回用的焊劑中摻進(jìn)新焊劑o (3)焊劑層太薄、焊接電壓過高或網(wǎng)路電壓波動(dòng)較大時(shí)，電弧可能穿出焊劑層，使熔池金屬受外界空氣污染而造成氣孔；焊劑粒度太粗時(shí)，空氣會(huì)透過焊劑層污染熔池；懸空焊裝配間隙超過0．8毫米時(shí)，會(huì)造成焊縫中的深氣孔。防止措施： ①焊劑層厚度要合適使與焊接規(guī)范相適應(yīng)，焊劑粒度不能過粗，以保證焊接過程中不透出連續(xù)弧光o ②懸空焊，特別在焊件厚度20毫米以內(nèi)的懸空焊時(shí)，裝配間隙不要超過0．8―1毫米o(hù) (4)磁偏吹會(huì)造成氣孔，最容易在用直流焊接薄板時(shí)發(fā)生，氣孔多出現(xiàn)在收尾區(qū)域，越近焊縫末端氣孔越嚴(yán)重。這種氣孔在焊接較

23、厚焊件時(shí)也可能遇到。產(chǎn)生氣孔的原因是由于電弧發(fā)生偏吹的緣故。地線連接位置不當(dāng)也會(huì)造成磁偏吹而產(chǎn)生氣孔。防止措施： ①從接地線一端起焊，接地要可靠。焊件的裝夾具最好用非導(dǎo)磁材料制造。②收尾端預(yù)先焊較長(zhǎng)、較厚的定位焊縫。③焊絲向前傾斜布置。④改用交流焊接。 (5)母材中有富硫?qū)訝钇?，或母材有分層缺陷?huì)產(chǎn)生氣孔。母材含硫量高、硫化物夾雜多時(shí)，焊接過程中會(huì)產(chǎn)生較多氣體而形成氣孔。防止措施： ①控制焊接規(guī)范，減小母材熔合比。例如用直流正接、小電流或粗焊絲焊接，用多道焊代替單道焊等o ②適當(dāng)降低焊接速度，增加氣體從熔池中逸出的時(shí)間。③用含錳量高的焊絲焊接，使部分硫形成硫化錳排入熔渣。 ④如果原來是不開坡口的對(duì)接焊，可以改成開V型坡口焊接，坡口角度比常用的坡口角度大一些o ⑤如果氣孔是由于母材分層(軋制鋼板時(shí)產(chǎn)生的一種缺陷)造成的，一般應(yīng)除去分層部分后重新焊接。 對(duì)于層板容器，可先在層板坡口側(cè)面，用手工焊或其他焊接方法焊接封閉焊縫，然后再裝配、焊接埋弧焊縫。 (6)產(chǎn)生氣孔的其他原因定位焊縫有氣孔、夾渣等缺陷，未經(jīng)清除就直接焊接埋弧焊縫時(shí)，會(huì)產(chǎn)生氣孔；前一層焊道有氣孔末清除徹底，焊接后層焊縫時(shí)還會(huì)產(chǎn)生氣孔。角焊縫焊接速度過高也會(huì)產(chǎn)生氣孔