埋弧焊 - 焊接的方法
埋弧焊利用在焊劑層下燃燒的電弧進(jìn)行焊接的方法。在焊接過程中,焊劑熔化產(chǎn)生的液態(tài)熔渣覆蓋電弧和熔化金屬,起保護(hù)、凈化熔池、穩(wěn)定電弧和滲入合金元素的作用。埋弧焊分為自動埋弧焊和半自動埋弧焊兩種。近年來,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看,埋弧焊約占10%左右,且多年來一直變化不大。

正文
利用在焊劑層下燃燒的電弧進(jìn)行焊接的方法。在焊接過程中,焊劑熔化產(chǎn)生的液態(tài)熔渣覆蓋電弧和熔化金屬,起保護(hù)、凈化熔池、穩(wěn)定電弧和滲入合金元素的作用。埋弧焊分為自動埋弧焊和半自動埋弧焊兩種。前者應(yīng)用較廣泛,焊接電流可達(dá)600~2000安,焊接效率很高。
埋弧焊是一種適于大量生產(chǎn)的焊接方法,廣泛用于焊接各種碳鋼、低合金鋼和合金鋼,也用于不銹鋼和鎳合金的焊接和表面堆焊。為了提高焊接效率和擴(kuò)大使用范圍,埋弧焊的電極可采用雙絲、三絲、帶極 - 用于堆焊,還可在焊劑中添加金屬粉等。焊劑層下的電弧與焊件接口的對正和調(diào)整,可用工業(yè)電視觀察或用激光跟蹤等方法探測。
埋弧焊的焊接效率高,焊縫光潔,無飛濺,少煙塵,無電弧閃光,勞動衛(wèi)生條件好,設(shè)備成本較低。缺點(diǎn)是限于平焊和長焊縫。與氣體保護(hù)電弧焊相比,埋弧焊電弧不可見,接頭裝配要求較高,應(yīng)用靈活性也較差。
主要優(yōu)點(diǎn)
埋弧焊是當(dāng)今生產(chǎn)效率較高的機(jī)械化焊接方法之一,它的全稱是埋弧自動焊,又稱焊劑層下自動電弧焊。
優(yōu)點(diǎn):
生產(chǎn)效率高
這是因?yàn)椋环矫婧附z導(dǎo)電長度縮短,電流和電流密度提高,因此電弧的熔深和焊絲熔敷效率都大大提高。(一般不開坡口單面一次熔深可達(dá)20mm)另一方面由于焊劑和熔渣的隔熱作用,電弧上基本沒有熱的輻射散失,飛濺也少,雖然用于熔化焊劑的熱量損耗有所增大,但總的熱效率仍然大大增加。
焊縫質(zhì)量高
熔渣隔絕空氣的保護(hù)效果好,焊接參數(shù)可以通過自動調(diào)節(jié)保持穩(wěn)定,對焊工技術(shù)水平要求不高,焊縫成分穩(wěn)定,機(jī)械性能比較好。
勞動條件好
除了減輕手工焊操作的勞動強(qiáng)度外,它沒有弧光輻射,這是埋弧焊的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。
應(yīng)用范圍
埋弧焊目前主要用于焊接各種鋼板結(jié)構(gòu)。可焊接的鋼種包括碳素結(jié)構(gòu)鋼,不銹鋼,耐熱鋼及其復(fù)合鋼材等。還適用于壓力容器的環(huán)縫焊和直縫焊,鍋爐冷卻壁的長直焊縫焊接,船舶和潛艇殼體的焊接,起重機(jī)械(行車)和冶金機(jī)械(高爐爐身)的焊接等。此外,用埋弧焊堆焊耐磨耐蝕合金或用于焊接鎳基合金,銅合金也是較理想的。
自動焊
埋弧自動焊的過程
埋弧自動焊接時,引燃電弧、送絲、電弧沿焊接方向移動及焊接收尾等過程完全由機(jī)械來完成。
埋弧自動焊過程:埋弧焊引弧后,焊絲向下不斷送進(jìn),同時自動焊車開始前進(jìn),即進(jìn)行正式焊接。在焊接過程中,操作者應(yīng)留心觀察自動焊車的行走,注意焊接方向不偏離焊縫外,同時還應(yīng)控制焊接電流、電弧電壓的穩(wěn)定,并根據(jù)已焊的焊縫情況不斷的修正焊接規(guī)范及焊絲位置。另外,還要注意焊劑漏斗內(nèi)的焊劑量,焊劑在必要時需進(jìn)行添加,以及焊劑墊等其他工藝措施正常是否,以免影響焊接工作的正常運(yùn)行。
埋弧自動焊的優(yōu)點(diǎn)
埋弧自動焊的主要優(yōu)點(diǎn)是:
(1)生產(chǎn)率高:埋弧焊的焊絲伸出長度(從導(dǎo)電嘴末端到電弧端部的焊絲長度)遠(yuǎn)較手工電弧焊的焊條短,一般在50mm左右,而且是光焊絲,不會因提高電流而造成焊條藥皮發(fā)紅問題,即可使用較大的電流(比手工焊大5-10倍),因此,熔深大,生產(chǎn)率較高。對于20mm以下的對接焊可以不開坡口,不留間隙,這就減少了填充金屬的數(shù)量。
(2)焊縫質(zhì)量高:對焊接熔池保護(hù)較完善,焊縫金屬中雜質(zhì)較少,只要焊接工藝選擇恰當(dāng),較易獲得穩(wěn)定高質(zhì)量的焊縫。
(3)勞動條件好:除了減輕手工操作的勞動強(qiáng)度外,電弧弧光埋在焊劑層下,沒有弧光輻射,勞動條件較好。?埋弧自動焊至今仍然是工業(yè)生產(chǎn)中最常用的一種焊接方法。適于批量較大,較厚較長的直線及較大直徑的環(huán)形焊縫的焊接。廣泛應(yīng)用于化工容器、鍋爐、造船、橋梁等金屬結(jié)構(gòu)的制造。
這種方法也有不足之處,如不及手工焊靈活,一般只適合于水平位置或傾斜度不大的焊縫;工件邊緣準(zhǔn)備和裝配質(zhì)量要求較高、費(fèi)工時;由于是埋弧操作,看不到熔池和焊縫形成過程,因此,必須嚴(yán)格控制焊接規(guī)范。
半自動焊
埋弧半自動焊主要是軟管自動焊,其特點(diǎn)是采用較細(xì)直徑 - 2mm或2mm以下)的焊絲,焊絲通過彎曲的軟管送入熔池。電弧的移動是靠手工來完成,而焊絲的送進(jìn)是自動的。半自動焊可以代替自動焊焊接一些彎曲和較短的焊縫,主要應(yīng)用于角焊縫,也可用于對接焊縫。
其他信息
簡介
一種高效焊接技術(shù)–添加合金粉末埋弧焊
蘭州大學(xué)?夏天東?周游?李浩河
摘要
采用普通埋弧焊和添加合金粉末埋弧焊技術(shù),焊接了20G和16MnR鋼,結(jié)果表明,添加合金粉末埋弧自動焊技術(shù)能夠采用大線能量 - 因?yàn)樘砑拥暮辖鸱勰└纳屏撕缚p組織,焊縫深寬比顯著提高,而焊縫及HAZ組織晶粒沒有粗化,焊接工藝性能良好,焊接熔敷速率是傳統(tǒng)埋弧焊的2倍,接頭角變形明顯減小,焊接接頭的力學(xué)性能滿足要求。
關(guān)鍵詞
埋弧焊合金粉末 低碳鋼 低合金高強(qiáng)鋼
在滿足焊接接頭力學(xué)性能要求的前提下,提高熔敷速率可以提高生產(chǎn)率。用常規(guī)的埋弧焊(SAW)焊接中厚板結(jié)構(gòu),如果提高熔敷速率,就要加大焊接線能量,其結(jié)果是焊接熔池變大,母材熔化量增加,焊縫化學(xué)成分變差,焊縫組織粗化,焊接熱影響區(qū)擴(kuò)大并且性能變壞。添加合金粉末的埋弧焊 - submerged?arc?welding?with?alloyed?metal?powders,SAW-AMP)是一種能夠提高熔敷速率,又不使焊接接頭性能變差的高效焊接技術(shù)?;咀龇ㄊ窃谄驴谥蓄A(yù)先鋪放一層金屬粉末 - 或金屬細(xì)粒、切斷的短焊絲等,然后進(jìn)行埋弧焊。國外從60年代末期至今一直在研究、開發(fā)和應(yīng)用這種技術(shù),已研究了系列合金粉末、焊劑和合金粉末添加裝置,廣泛用于造船、壓力容器、重型機(jī)器、橋梁、建筑和海洋石油平臺等領(lǐng)域。
筆者用該技術(shù)焊接了Q235鋼和16MnR鋼,并應(yīng)用于實(shí)際焊接生產(chǎn)。
材料工藝
材料
1.材料
母材板厚為18mm,試板尺寸為300mm×500mm,焊絲直徑為4.0mm,焊劑粒度為8~60目,合金粉末粒度為80~200目?;瘜W(xué)成分見表1。
焊接工藝
2.焊接工藝
對接,焊接規(guī)范見表2。焊機(jī)為MZ-1000,DCRP。V型坡口,SAW角度為60~65°,鈍邊為4mm;SAW-AMP角度為40°~45°,鈍邊為2mm。
二、試驗(yàn)結(jié)果及討論
焊縫化學(xué)成分
1.焊縫化學(xué)成分
采用SAW和SAW-AMP技術(shù)焊接的20G、16MnR鋼焊縫化學(xué)成分見表3。結(jié)果表明,用SJ301焊接的焊縫,C、Si和Mn元素增加,P含量與HJ431焊縫相當(dāng),S含量卻沒有減少。由于SJ301和HJ431本身的S、P含量對其焊縫中的S和P含量有相當(dāng)顯著的影響,而不同廠家生產(chǎn)的焊劑S、P含量有很大差別,故可以理解本文的成分分析結(jié)果。SAW-AMP焊縫的S含量與SAW焊縫相當(dāng),P含量顯著減少,但均低于0.030%,焊縫的成分完全符合GB6654-86的要求。添加合金粉末有利于焊縫脫S和脫P(yáng)。
焊縫和HAZ的顯微組織
2.焊縫和HAZ的顯微組織
SAW的線能量一般為1.6kJ/mm,焊接18mm厚的鋼板需要5~6道焊滿,未經(jīng)再熱的焊縫組織細(xì)小,針狀鐵素體較多,先共析鐵素體少且窄,柱狀晶方向性不明顯,HAZ粗晶區(qū)晶粒尺寸較小。如果采用大線能量,線能量達(dá)到3.6?kJ/mm,18mm厚的鋼板2道即可焊滿,但是焊縫組織粗大,幾乎無針狀鐵素體,先共析鐵素體寬,HAZ粗晶區(qū)晶粒尺寸較大,有較多的魏氏組織。
用大線能量、SAW-AMP技術(shù),18mm厚的鋼板一道就可焊滿,但是,合金粉末的成分對焊縫抗裂性和組織有顯著影響。合金粉末中Mn、Ti等合金元素含量非常少,其成本較低,但焊接過程中電弧燃燒不穩(wěn)定,焊道忽寬忽窄,焊縫組織中幾乎沒有針狀鐵素體,先共析鐵素體連成一片,焊縫與HAZ在熔合區(qū)明顯分開。采用含有較少M(fèi)n、Ti元素的合金粉末焊接,焊縫中針狀鐵素體細(xì)小且多.
操作技術(shù)
- 1埋弧自動焊機(jī)的小車輪子要有良好絕緣,導(dǎo)線應(yīng)絕緣良好,工作過程中應(yīng)理順導(dǎo)線,防止扭轉(zhuǎn)及被熔渣燒壞。
- 2控制箱和焊機(jī)外殼應(yīng)可靠的接地(零)和防止漏電。接線板罩殼必須蓋好。
- 3焊接過程中應(yīng)注意防止焊劑突然停止供給而發(fā)生強(qiáng)烈弧光裸露灼傷眼睛。所以,焊工作業(yè)時應(yīng)戴普通防護(hù)眼鏡。
- 4半自動埋弧焊的焊把應(yīng)有固定放置處,以防短路。
- 5埋弧自動焊熔劑的成分里含有氧化錳等對人體有害的物質(zhì)。焊接時雖不像手弧焊那樣產(chǎn)生可見煙霧,但將產(chǎn)生一定量的有害氣體和蒸氣。所以,在工作地點(diǎn)最好有局部的抽氣通風(fēng)設(shè)備。
工藝
簡介
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GB986—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
裝配焊件時要保證間隙均勻,高低平整,錯邊量小,定位焊縫長度一般大于30mm,并且定位焊縫質(zhì)量與主焊縫質(zhì)量要求一致。必要時采用專用工裝、卡具。
對直縫焊件的裝配,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。焊劑保存時要注意防潮,使用前必須按規(guī)定的溫度烘干待用。
工藝參數(shù)
簡介
埋弧焊的焊接參數(shù)主要有:焊接電流、電弧電壓、焊接速度、焊絲直徑和伸出長度等。
①焊接電流
當(dāng)其他參數(shù)不變時,焊接電流對焊縫形狀和尺寸的影響如圖所示。
電流對焊縫的影響
一般焊接條件下,焊縫熔深與焊接電流成正比。
隨著焊接電流的增加,熔深和焊縫余高都有顯著增加,而焊縫的寬度變化不大。同時,焊絲的熔化量也相應(yīng)增加,這就使焊縫的余高增加。隨著焊接電流的減小,熔深和余高都減小。
②電弧電壓
電弧電壓的增加,焊接寬度明顯增加,而熔深和焊縫余高則有所下降。但是電弧電壓太大時,不僅使熔深變小,產(chǎn)生未焊透,而且會導(dǎo)致焊縫成形差、脫渣困難,甚至產(chǎn)生咬邊等缺陷。所以在增加電弧電壓的同時,還應(yīng)適當(dāng)增加焊接電流。
③焊接速度
當(dāng)其他焊接參數(shù)不變而焊接速度增加時,焊接熱輸入量相應(yīng)減小,從而使焊縫的熔深也減小。焊接速度太大會造成未焊透等缺陷。為保證焊接質(zhì)量必須保證一定的焊接熱輸入量,即為了提高生產(chǎn)率而提高焊接速度的同時,應(yīng)相應(yīng)提高焊接電流和電弧電壓。
④焊絲直徑與伸出長度
當(dāng)其他焊接參數(shù)不變而焊絲直徑增加時,弧柱直徑隨之增加,即電流密度減小,會造成焊縫寬度增加,熔深減小。反之,則熔深增加及焊縫寬度減小。
當(dāng)其他焊接參數(shù)不變而焊絲長度增加時,電阻也隨之增大,伸出部分焊絲所受到的預(yù)熱作用增加,焊絲熔化速度加快,結(jié)果使熔深變淺,焊縫余高增加,因此須控制焊絲伸出長度,不宜過長。
⑤焊絲傾角
焊絲的傾斜方向分為前傾和后傾。傾角的方向和大小不同,電弧對熔池的力和熱作用也不同,從而影響焊縫成形。當(dāng)焊絲后傾一定角度時,由于電弧指向焊接方向,使熔池前面的焊件受到了預(yù)熱作用,電弧對熔池的液態(tài)金屬排出作用減弱,而導(dǎo)致焊縫寬而熔深變淺。反之,焊縫寬度較小而熔深較大,但易使焊縫邊緣產(chǎn)生未熔合和咬邊,并且使焊縫成形變差。
⑥其他
a.坡口形狀b.根部間隙c.焊件厚度和焊件散熱條件。
