《电弧焊与电渣焊》第5章 埋弧焊.ppt

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1、第5章 埋 弧 焊 埋弧焊（Submerged Arc Welding)是电弧在焊剂下燃烧以进行焊接的焊接方法。本章将讲述埋弧焊的原理、冶金特点、焊接材料及其选配、焊接设备以及焊接工艺等。,埋弧焊利用焊丝和焊件在焊剂下燃烧的电弧产生热量熔化焊丝、焊剂和母材而形成焊缝。,5.1 埋弧焊原理、特点及应用,5.1.1 埋弧焊的工作原理,焊丝填充作用,焊剂保护和合金化作用,埋弧焊原理图,一、埋弧焊的优点:,（1）大I、高 J，电弧的熔深能力和焊丝，熔化速度大大提高，敷效率大大提高。,（2）焊剂掩埋,隔热好,热效率最高达90以上，在所有的电弧焊中仅有的。,（3）自动焊：引弧、移弧、送丝全是自动的。,1.

2、焊接效率高,5.1.2 埋弧焊的特点,“高”,“好”,“好”,“低”,（1）熔渣覆盖焊缝表面：拘束作用；在焊缝冷却过程中，保护效果好。,（2）自动移弧：弧长稳定，宽窄均匀、波纹细密。,（2）合格率99.8%，废品少，返修率低。,（1）因效率高，成本降低,无弧光、烟尘小、无飞溅、噪音低。,2.焊接质量好,3.焊接成本低,4.操作环境好,1.结构适应性较低,（1）仅适用于平焊，焊位受限。,（2）仅适用于中、厚板，且长、直焊缝。,多适用于黑色金属；白钢也有焊接。,（1）可达性差。,（2）设备复杂，不适于现场焊。,一、埋弧焊的主要缺点,2.材料适应性较低,3.设备适应性较低,1.行业应用：造船、锅炉与

3、压力容器、桥梁、超重机械、核电站结构、海洋 结构、武器等制造部门。,2.表面改性：在基体金属表面堆焊耐磨或耐腐蚀的合金层。,3.适用材料：碳素结构、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。,5.1.3 埋弧焊的应用范围,5.1.4 埋弧焊的分类,1.按送丝方式,等速送丝埋弧焊,变速送丝埋弧焊,细焊丝高电流密度,粗焊丝低电流密度,2.按焊缝成形条件,双面埋弧焊,单面焊双面成形埋弧焊,细焊丝高电流密度,粗焊丝低电流密度,3.按焊丝数目,单丝埋弧焊,双丝埋弧焊,高生产率对接 角接焊,螺旋焊管等超高生产率对接焊,多丝埋弧焊,带极埋弧焊,对接 角接 筒体纵缝 环焊缝

4、,耐磨 耐蚀合金堆焊,纵列双丝,横列双丝并联,横列双丝串联,单熔池式,双熔池式,带极埋弧焊,1.机械保护作用好,2.冶金反应充分,3.焊缝的化学成分稳定,4.焊缝的组织易粗化,5.2 埋弧焊的冶金特点,5.2.1 冶金特点,1.锰、硅的还原反应及过渡,Fe+（MnO）=Mn+(FeO),2Fe+（SiO2）=Si+2(FeO),5.2.2 低碳钢埋弧焊的主要化学冶金反应,（1）锰、硅的还原反应,（2）影响锰、硅过渡的因素,a.焊剂成分 焊剂中MnO、SiO2增多，锰和硅的过渡量增加。,b.锰、硅的原始含量 含量越低，越有利于还原。,c.焊剂碱度 提高焊剂碱度，可使锰的过渡量增加，使硅的过渡量减

5、少。,d.焊接参数 提高电压，锰、硅过渡量增加；增大电流锰、硅过渡量减少。,C+O=CO,3.去氢反应,（1）形成HF,2CaF2+3SiO2=2CaSiO3+SiF4,SiF4+3H=SiF(气体)+3HF,SiF4+2H2O=SiO2(气体)+4HF,（2）形成OH,MnO+H=Mn+OH,SiO2+H=SiO+OH,CO2+H=CO+OH,2.碳的氧化烧损,（1）脱硫反应,FeS+M n=(M n S)+Fe,FeS+（CaO）=(Ca S)+(FeO),FeS+（M n O）=(M n S)+(FeO),（2）脱磷反应,2Fe3P+5(FeO)+3（CaO）=(（CaO）3 P2O5)

6、+11Fe,2Fe3P+5(FeO)+4（CaO）=(（CaO）4 P2O5)+11Fe,4.脱硫和脱磷反应,5.3.1 焊丝,5.3 埋弧焊焊接材料,2.分类：碳素结构钢焊丝、合金结构钢焊丝、不锈钢焊丝、有色金属焊丝及特种合金焊丝。,5.3.2 焊剂,2.分类：按制造方法:熔炼焊剂、烧结焊剂、粘结焊剂。,3.对焊剂的要求,（1）应具有良好的焊接工艺性能；（2）应具有良好的焊接冶金性能；（3）其他要求,5.3.3 焊丝与焊剂的匹配,（1）焊接低碳钢应考虑焊丝与母材的等强匹配。（2）焊低合金高强时，除要求焊缝与母材等强外，还要保证焊缝的塑性和韧性，选用相应的焊丝和中锰中硅或低锰中硅型焊剂。（3）

7、焊耐热、低温和耐蚀钢时，选用与母材相匹配的具有焊耐热、低温和耐蚀性的焊丝，配中硅和低硅型焊剂。（4）焊奥氏体或铁素体高合金钢时，主要保证焊缝与母材有相近的化学成分，使焊缝具有与母材相匹配的特殊性能，同时也要满足力学性能要求。,1.被焊材料的类别及对焊接接头性能的要求,埋弧焊焊剂和焊丝的匹配主要依据:,（1）稀释率高：应选合金元素高于母材的焊丝。（2）热输入高：应选合金元素高于母材的焊丝并配用中性焊剂。（3）焊接速度快：应选择适宜快速焊的焊剂。,2.满足埋弧焊工艺特点的要求,5.4 埋弧焊设备,5.4.1 埋弧焊设备的分类与组成,一、埋弧焊设备的分类,1.按照用途,通用焊接设备,专用焊接设备,2

8、.按电源类型,交流,直流,3.按送丝方式,等速送丝式,变速送丝式,4.按焊丝数量和截面形状,单丝,双丝,多丝,带状电极,5.按行走机构分,二、埋弧焊设备的组成,埋弧焊设备,埋弧焊机,辅助设备,机械系统,焊接电源,控制系统,焊接夹具,焊件变位机,焊机变位机,焊剂回收器,作用：送丝、驱动电弧移动、铺撒焊剂。,作用：提供电能、提供电气特性、参与参数调节。,作用：程序控制、参数调节、维持电弧稳定。,5.4.2 机械系统,埋弧焊机的机械系统包括送丝机构、焊车行走机构、机头调节机构、导电嘴、焊剂漏斗、焊丝盘等。,1.送丝机构,1.电动机；2、4.圆柱齿轮；3.蜗轮蜗杆；5.摇杆；6、7.送丝滚轮,2.焊车

9、行走机构,1.电动机；2、4、7、8、10.蜗轮蜗杆；3、9.可换齿轮副；5、6.送丝滚轮；11、12.行走轮交流电动机拖动送丝机构和行走机构,1.电动机；2、4.蜗轮蜗杆；3、7.行走轮；5.手柄；6.离合器直流电动机拖动的焊车行走机构,3.机头调节机构,Mz-1000型焊车的调节自由度,4.导电嘴,偏心式 滚轮式 夹瓦式,焊接工艺方法的选择 焊接工艺装备的选用 焊接坡口的设计 焊接材料的选定 焊接工艺参数的制定 焊接组装工艺的编制 操作技术参数及焊接过程控制技术参数的制定 焊接缺陷的检查方法及修补技术制定 焊前预处理和焊后热处理技术的制定,5.5 埋弧焊工艺,5.5.1 埋弧焊工艺的内容,

10、1.坡口设计及加工（1）14mm，可不开坡口（2）1422mm，开“V”坡口（3）2250mm，开“X”坡口 坡口加工：用刨边机或气割。,将坡口及焊接部位（20mm以内）表面的锈斑、油污、氧化皮清理干净。方法：手工清除；机械清除。,5.5.2 焊前准备,2.焊件的清理,3.焊丝的清理和焊剂的烘干,将焊丝表面的锈斑、油污等清理干净。对焊剂严格烘干。,4.焊件的装配,焊件装配时，保证间隙均匀，高低平整。加引弧板和引出板。,5.5.3 对接接头埋弧焊工艺,1.对接接头单面焊,（1）焊剂铜衬垫法 对焊接参数和装配间隙的要求不是十分严格，且具有焊缝背面成形及尺寸稳定等优点。,铜衬垫的截面形状,（2）水冷

11、滑块式铜垫法,拉紧滚轮架与移动式水冷铜滑块结构1.铜块；2.钢板；3.拉片；4.拉紧滚轮架；5.滚轮；6.加紧调节装置；7.顶杆,（3）热固化焊剂衬垫法 可用于焊接曲面焊缝，能有效防止熔池金属流溢。,热固化焊剂垫构造和装配示意图1.双面粘贴带；2热收缩薄膜；3.玻璃纤维布；4热固化焊剂；5.石棉布；6.弹性垫；7.焊件；8.焊剂垫；9.磁铁夹具；10.托板；11.调节螺钉,2.对接接头双面焊,（1）悬空双面焊法 不留间隙或间隙小于1mm；焊接第一面时，焊接参数应小。,（2）焊剂垫双面焊法,焊剂垫的结构1.焊件；2.焊剂；3.帆布；4.充气软管；5.橡皮膜；6.压板；7.气室；8.平带；9.带轮,（4）焊条电弧焊封底双面焊法,（3）临时工艺衬垫双面焊法,临时工艺衬垫结构,厚板焊条封底的多层埋弧焊典型坡口形式,（5）多层双面焊法,2.船形焊法,5.5.4 T型接头和搭接接头埋弧焊工艺,1.平角焊法,5.6 埋弧焊的其他方法,窄间隙埋弧焊机头工作示意图,复习思考题1.试述埋弧焊的工作原理及其应用范围。2.埋弧焊在冶金方面有哪些特点？3.埋弧焊焊剂与焊丝匹配的主要依据是什么？4.埋弧焊设备由哪几部分组成？各部分有什么作用？5.什么是焊接工艺?埋弧焊工艺通常包括哪些内容？,