第3章 埋弧焊.ppt

第一节埋弧焊的原理及特点
定义:埋弧焊是相对于明弧焊而言的,是指电弧在颗粒状焊剂层下燃烧的一种焊接方法。
焊接时,焊机的启动、引弧、焊丝的送进及热源的移动全由机械控制,是一种以电弧为热源的高效的机械化焊接方法,现已广泛用于锅炉、压力容器、石油化工、船舶、桥梁、冶金及机械制造工业中。
一、埋弧焊工作原理埋弧焊是利用焊丝和焊件之间燃烧的电弧所产生的热量来熔化焊丝、焊剂和焊件而形成焊缝的。
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图3-1 埋弧焊原理示意图
1—焊剂漏斗 2—软管 3—坡口 4—焊件 5—焊剂 6—熔敷金属 7—渣壳 8—导电嘴 9—电源 10—送丝机构 11—焊丝
工作原理如图3-1所示,焊接时电源输出端分别接在导电嘴和焊件上,先将焊丝由送丝机构送进,经导电嘴与焊件轻微接触,焊剂由漏斗口经软管流出后,均匀地堆敷在待焊处。引弧后电弧将焊丝和焊件熔化形成熔池,同时将电弧区周围的焊剂熔化并有部分蒸发,形成一个封闭的电弧燃烧空间。密度较小的熔渣浮在熔池表面上,将液态金属与空气隔绝开来,有利于焊接冶金反应的进行。随着电弧向前移动,熔池液态金属随之冷却凝固而形成焊缝,浮在表面上的液态熔渣也随之冷却而形成渣壳。
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图3-2 埋弧焊焊缝断面示意图
1—焊丝 2—电弧 3—熔池 4—熔渣 5—焊剂 6—焊缝 7—焊件 8—渣壳
图3-2所示为埋弧焊焊缝断面示意图。
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二、埋弧焊的特点及应用(1) 焊接生产率高
埋弧焊可采用较大的焊接电流,同时电弧加热集中,熔深增加,单丝埋弧焊可一次焊透20mm以下不开坡口的钢板。埋弧焊的焊接速度较焊条电弧焊快,单丝埋弧焊焊速可达30~50m/h,而焊条电弧焊焊速则不超过6~8m/h。(2) 焊接质量好
熔池有熔渣和焊剂的保护,空气中的氮、氧难以侵入,提高了焊缝金属的强度和韧性。由于焊接速度快,热输入相对减少,故热影响区的宽度比焊条电弧焊小,有利于减少焊接变形并防止近缝区金属过热。另外,焊缝表面光洁、平整、成形美观。
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(3)改变焊工的劳动条件
实现焊接过程机械化,操作较简便,电弧在焊剂层下燃烧没有弧光影响,放出烟尘少,因此焊工的劳动条件得到了改善。(4)节约焊接材料及电能
熔深较大,可不开或少开坡口,减少了焊缝中焊丝的填充量,也节省因加工坡口而消耗掉的母材。焊接时飞溅极少,又没有焊条头的损失,所以节约焊接材料。热量集中,利用率高,单位长度焊缝上,所消耗的电能也大为降低。(5) 焊接范围广
埋弧焊不仅能焊接碳钢、低合金钢、不锈钢,还可以焊接耐热钢及铜合金、镍基合金等非铁金属。还可以进行磨损、耐腐蚀材料的堆焊。但不适用于铝、钛等氧化性强的金属和合金的焊接。
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1)埋弧焊采用颗粒状焊剂进行保护,一般只适用于平焊或倾斜度不大的位置及角焊位置焊接。2)焊接时不能直接观察电弧与坡口的相对位置,容易产生焊偏及未焊透,故需要采用焊缝自动跟踪装置来保证焊炬对准焊缝不焊偏。3)埋弧焊使用电流较大,电弧的电场强度较高,电流小于100A时,电弧稳定性较差,因此不适宜焊接厚度小于1mm的薄件。4)焊接设备比较复杂,维修保养工作量比较大,且仅适用于直的长焊缝和环形焊缝焊接,对于一些形状不规则的焊缝无法焊接。
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三、埋弧焊的自动调节原理合理地选择焊接参数,并保证预定的焊接参数在焊接过程中稳定,是获得优质焊缝的重要条件。焊条电弧焊是通过人工调节作用来保证选定的焊接参数稳定的,即依靠焊工的肉眼观察焊接过程,并经大脑的分析比较,然后用手调整焊条的运条动作来完成。
以机械代替手工送进焊丝和移动电弧的埋弧焊必须具有相应的自动调节作用来取代人工调节作用,否则,当遇到弧长干扰等因素时,就不能保证焊接过程的稳定。
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 埋弧焊的焊接参数主要有焊接电流和电弧电压等。焊接电流和电弧电压是由电源的外特性曲线和电弧静特性曲线的交点所确定的。因此,凡是影响电源外特性曲线和电弧静特性曲线的外界因素,都会影响焊接电流和电弧电压的稳定。 电弧长度是影响电弧静特性曲线的主要因素,如焊件表面不平整、装配质量不良及有定位焊缝等都会使电弧长度发生变化。网路电压则是影响电源外特性曲线的主要因素,如附近其他电焊机等大容量设备突然启动或停止都会造成网压波动。
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弧长变化、网压波动对焊接电流和电弧电压的影响如图3-3所示。由于弧长变化对焊接电流和电弧电压的影响最为严重,因此埋弧焊的自动调节是以消除电弧长度变化的干扰作为主要目标。
图3-3 弧长变化、网压波动对焊接电流和电弧电压的影响
a)弧长变化的影响 b)网压波动的影响