埋弧焊的實(shí)質(zhì)是在一定大小顆粒的焊劑層下,由焊絲和焊件之間放電而產(chǎn)生的電弧熱使焊絲的端部及焊件的局部熔化,形成熔池,熔池金屬凝固后即形成焊縫。這個(gè)過(guò)程是在焊劑層下進(jìn)行的,所以稱為埋弧焊。焊絲末端和焊件之間產(chǎn)生電弧之后,電弧的輻射熱使周圍的焊劑熔化,其中一部分達(dá)到沸點(diǎn),并蒸發(fā)形成高溫氣體,這部分蒸氣將電弧周圍的熔化焊劑(熔渣)排開(kāi),形成一個(gè)氣泡,電弧在這個(gè)氣泡內(nèi)燃燒,氣泡的上部被部分熔化了的焊劑及渣殼構(gòu)成的外膜包圍著。它不僅能很好地將熔池與空氣隔開(kāi),而且可以隔絕弧光的輻射。隨著電弧在氣泡內(nèi)連續(xù)燃燒,焊絲不斷地熔化形成熔滴落入熔池。當(dāng)電弧沿焊縫方向不斷向前移動(dòng)時(shí),熔池也隨之冷卻而凝固形成焊縫,密度較小的熔渣浮在熔池的表面,冷卻后成為渣殼。?
埋弧焊的焊接過(guò)程可以表述為,焊劑由漏斗流出后,均勻地撒在裝配好的焊件上,堆放高度為30~50mm。焊絲由送絲輪控制送進(jìn),經(jīng)導(dǎo)電嘴送入焊接電弧區(qū)。焊接電源的輸出端分別接在導(dǎo)電嘴和焊件上。送絲機(jī)構(gòu)、焊劑漏斗和控制盤通常裝在一臺(tái)小車上。焊接時(shí)只要按下啟動(dòng)按鈕,焊接過(guò)程便可自動(dòng)進(jìn)行。?
一.埋弧焊工藝?
焊前準(zhǔn)備:埋弧焊在焊接前必須做好準(zhǔn)備工作,包括焊件的坡口加工、待焊部位的表面清理、焊件的裝配以及焊絲表面的清理、焊劑的烘干等。?
1.坡口加工?
坡口加工要求按GB 986—1988執(zhí)行,以保證焊縫根部不出現(xiàn)未焊透或夾渣,并減少填充金屬量。坡口的加工可使用刨邊機(jī)、機(jī)械化或半機(jī)械化氣割機(jī)、碳弧氣刨等。?
2.待焊部位的清理?
焊件清理主要是去除銹蝕、油污及水分,防止氣孔的產(chǎn)生。一般用噴砂、噴丸方法或手工清除,必要時(shí)用火焰烘烤待焊部位。在焊前應(yīng)將坡口及坡口兩側(cè)各20mm區(qū)域內(nèi)及待焊部位的表面鐵銹、氧化皮、油污等清理干凈。?
3.焊件的裝配?
裝配焊件時(shí)要保證間隙均勻,高低平整,錯(cuò)邊量小,定位焊縫長(zhǎng)度一般大于30mm,并且定位焊縫質(zhì)量與主焊縫質(zhì)量要求一致。必要時(shí)采用專用工裝、卡具。對(duì)直縫焊件的裝配,在焊縫兩端要加裝引弧板和引出板,待焊后再割掉,其目的是使焊接接頭的始端和末端獲得正常尺寸的焊縫截面,而且還可除去引弧和收尾容易出現(xiàn)的缺陷。?
4.焊接材料的清理?
埋弧焊用的焊絲和焊劑對(duì)焊縫金屬的成分、組織和性能影響極大。因此焊接前必須清除焊絲表面的氧化皮、鐵銹及油污等。焊劑保存時(shí)要注意防潮,使用前必須按規(guī)定的溫度烘干待用。?
二.埋弧焊具有以下特點(diǎn):?
1.生產(chǎn)效率高?
由于埋弧焊時(shí),焊絲的伸出長(zhǎng)度較小,可以采用較大的焊接電流。例如焊條電弧焊使用焊條焊接時(shí),電流的范圍也就是250 ~ 350A,而埋弧焊通常為600?850A,甚至可達(dá)到1000A,故埋弧焊電流對(duì)焊絲的預(yù)熱作用比焊條電弧焊大得多,再加上電弧在密封的熔劑氣泡中燃燒,熱效率極高,使焊絲的熔化系數(shù)增大、母材熔化快,提高了焊接速度。?
2.焊縫質(zhì)量好?
埋弧焊時(shí),焊接區(qū)受到焊劑和渣殼的可靠保護(hù),大大減小了有害氣體的入侵機(jī)會(huì)。同時(shí)還可以降低焊縫的冷卻速度,從而提高了焊縫接頭的力學(xué)性能。埋弧焊焊接規(guī)范比較穩(wěn)定,焊速均衡,焊縫表面粗糙度小,化學(xué)成分和力學(xué)性能也比較均勻。由于埋弧焊熔深較深,故不易產(chǎn)生未焊透等缺陷。由于電流大,熔深較大,熔池中的氣體往往來(lái)不及逸出,因而對(duì)氣孔的敏感性較大。?
3.節(jié)省焊接材料和電能?
由于熔深大,對(duì)于較厚的焊件可以不開(kāi)坡口進(jìn)行焊接,焊縫中焊絲的填充量顯著減少,節(jié)約了焊材,也節(jié)省了由于加工坡口和填充坡口所耗的電能。由于埋弧焊受焊劑的有效保護(hù),飛濺極少,又沒(méi)有像焊條電弧焊那樣的焊條頭的損失,這就提高了填充焊絲的利用率,降低了成本。?
4.勞動(dòng)條件好?
由于實(shí)現(xiàn)了焊接過(guò)程機(jī)械化,操作較簡(jiǎn)便,減輕了焊工的勞動(dòng)強(qiáng)度,而且電弧在焊劑層下燃燒,沒(méi)有弧光的有害影響,放出的煙塵也較少,從而改善了焊工的勞動(dòng)條件。?
三.埋弧焊需要控制的焊接參數(shù)?
埋弧焊需要控制的焊接參數(shù)較多,對(duì)焊縫質(zhì)量和成形影響較大的規(guī)范參數(shù)有:焊接電流、電弧電壓、焊接速度、焊絲直徑與伸出長(zhǎng)度、焊絲與焊件之間的傾斜度等。焊劑的粒度及焊劑層厚度也對(duì)焊縫質(zhì)量有一定影響。?
1.焊接電流?
焊接電流是決定熔深的主要因素。在一定的范圍內(nèi),電流增加時(shí),焊縫的楚深"和余高4都增加,而焊縫的熔寬B增加不大。增大焊接電流可以提高生產(chǎn)率,但在一定的焊速下,焊接電流過(guò)大會(huì)使熱影響區(qū)過(guò)大并產(chǎn)生焊瘤或使焊件被燒穿。若焊接電流過(guò)小,則熔深不足,產(chǎn)生熔合不好或未焊透,夾渣等缺陷。?
為保證焊縫的內(nèi)在質(zhì)量和成形美觀,在提高焊接電流的同時(shí)要相應(yīng)提高電弧電壓,使它們保持符合要求的焊縫成形系數(shù)。?
埋弧焊時(shí)既可以采用直流電源,也可以采用交流電源。當(dāng)采用直流正接時(shí),由于焊絲的熔敷速度比反接時(shí)高30% ~ 50%,且熔深淺,所以它適合薄板焊接和堆焊。直流反接時(shí)的熔深比正接大,適合焊厚件。?
2.電弧電壓?
其他參數(shù)不變時(shí),電弧電壓是決定熔寬的素。電弧電壓增加時(shí),熔深H減小,熔寬B增大,余高h(yuǎn)變小。電弧電壓過(guò)大時(shí),焊劑的熔化量增加,電弧不穩(wěn),因此,電弧電壓的大小應(yīng)與焊接電流匹配。?
3.焊接速度?
其他參數(shù)不變時(shí),焊接速度增加,焊縫單位長(zhǎng)度內(nèi)所得到的電弧熱量減小,因此使熔深變淺;同時(shí)焊縫上單位長(zhǎng)度內(nèi)所得到的焊絲熔化量也減少,所以焊縫的余高和熔寬相應(yīng)減少。過(guò)分地增加焊接速度會(huì)造成未焊透、焊縫邊緣熔合不好。?
焊接速度太慢,則焊縫余高過(guò)高,形成寬而淺的大熔池,焊縫表面粗糙,容易產(chǎn)生滿溢、焊瘤或燒穿,生產(chǎn)效率也不高。?
近年來(lái),雖然先后出現(xiàn)了許多種高效、優(yōu)質(zhì)的新焊接方法,但埋弧焊的應(yīng)用領(lǐng)域依然未受任何影響。從各種熔焊方法的熔敷金屬重量所占份額的角度來(lái)看,埋弧焊約占10%左右,且多年來(lái)一直變化不大。