埋弧焊(含埋弧堆焊及電渣堆焊等)是一種電弧在焊劑層下燃燒進(jìn)行焊接的方法。其固有的焊接質(zhì)量穩(wěn)定、焊接生產(chǎn)率高、無弧光及煙塵很少等優(yōu)點(diǎn),使其成為壓力容器、管段制造、箱型梁柱等重要鋼結(jié)構(gòu)制作中的主要焊接方法。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。
當(dāng)焊絲確定以后(通常取決于所焊的鋼種),配套用的焊劑則成為關(guān)鍵材料,它直接影響焊縫金屬的力學(xué)性能(特別是塑性及低溫韌性)、抗裂性能、焊接缺陷發(fā)生率及焊接生產(chǎn)率等。焊絲與焊劑的配用重量比為焊絲:焊劑=1.1~1.6,視焊接接頭類型、所用焊劑種類、焊接規(guī)范參數(shù)而定。與熔煉焊劑相比,燒結(jié)焊劑用量較為節(jié)省,約可少用20%左右。
我國(guó)采用焊劑量在5萬噸左右波動(dòng),其中70%約為熔煉焊劑,余為非熔煉焊劑。歐美工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家以非熔煉型焊劑為主,約在80%、90%以上,但仍然有熔煉型焊劑生產(chǎn)銷售,熔煉焊劑這種持久的生產(chǎn)力與其固有的一些特點(diǎn)有關(guān)。
近年來,在我國(guó)出現(xiàn)了一種鋼筋的新的焊接方法,即豎向鋼筋電弧——電渣壓力焊。與以前的鋼筋搭接手工電弧焊法相比,可節(jié)約鋼材15%以上,生產(chǎn)率大大提高,焊接材料消耗費(fèi)用也有所降低,確有取代后者的發(fā)展趨勢(shì),應(yīng)用日益廣泛。該方法主要使用熔煉焊劑,它起到維弧、電渣加熱、金屬凝固模體等作用。目前我國(guó)熔煉焊劑的五分之一左右用于豎向鋼筋的焊接。
我國(guó)的錳礦資源比較缺乏,特別是適于生產(chǎn)熔煉焊劑的品位高、磷含量低、鐵含量低的錳礦就少了。全國(guó)僅在廣西、云南、湖南等省有錳礦礦脈,經(jīng)過多年開采,符合生產(chǎn)焊劑的錳礦商品日漸緊張。為取代高錳渣系焊劑,研制、推廣中錳、低錳焊劑已成為客觀需要的緊迫任務(wù)。隨著含適量錳焊絲的生產(chǎn)供應(yīng)的擴(kuò)大,中錳、低錳渣系焊劑應(yīng)該有廣闊的市場(chǎng)。
關(guān)于商品焊劑的技術(shù)性能說明,目前在行業(yè)上的通常作法是,熔煉焊劑給出其化學(xué)成分及配一種焊絲的熔敷金屬力學(xué)性能,燒結(jié)焊劑只給出其渣系構(gòu)成及配一種焊絲的熔敷金屬力學(xué)性能。這似乎實(shí)用性不夠。很少有用戶對(duì)焊劑的化學(xué)成分逐批進(jìn)行化學(xué)成分分析,因?yàn)槌朔治龇椒霸O(shè)備上的難度外,其結(jié)果與用戶的使用要求之間尚相距甚遠(yuǎn) 。
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(dòng)焊,又稱焊劑層下自動(dòng)電弧焊。優(yōu)點(diǎn):
生產(chǎn)效率高
這是因?yàn)?,一方面焊絲導(dǎo)電長(zhǎng)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(dòng)調(diào)節(jié)保持穩(wěn)定,對(duì)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(dòng)條件好
除了減輕手工焊操作的勞動(dòng)強(qiáng)度外,它沒有弧光輻射,這是埋弧焊的特優(yōu)點(diǎn)。
目前主要用于焊接各種鋼板結(jié)構(gòu)??珊附拥匿摲N包括碳素結(jié)構(gòu)鋼,不銹鋼,耐熱鋼及其復(fù)合鋼材等。埋弧焊在造船,鍋爐,化工容器,橋梁,起重機(jī)械,冶金機(jī)械制造業(yè),海洋結(jié)構(gòu),核電設(shè)備中應(yīng)用為廣泛。此外,用埋弧焊堆焊耐蝕合金或用于焊接鎳基合金,銅合金也是較理想的。
埋弧自動(dòng)焊的過程
埋弧自動(dòng)焊接時(shí),引燃電弧、送絲、電弧沿焊接方向移動(dòng)及焊接收尾等過程由機(jī)械來完成。
埋弧自動(dòng)焊過程如圖2-11所示。
焊劑2由漏斗3流出后,均勻地堆敷在裝配好的工件1上,焊絲4由送絲機(jī)構(gòu)經(jīng)送絲滾輪5和導(dǎo)電嘴6送入焊接電弧區(qū)。焊接電源的兩端分別接在導(dǎo)電嘴和工件上。送絲機(jī)構(gòu)、焊劑漏斗及控制盤通常都裝在一臺(tái)小車上以實(shí)現(xiàn)焊接電弧的移動(dòng)。
焊接過程是通過操作控制盤上的按鈕開關(guān)來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的。焊接過程中,在工件被焊處覆蓋著一層30-50mm厚的粒狀焊劑,連續(xù)送進(jìn)的焊絲在焊劑層下與焊件間產(chǎn)生電弧,電弧的熱量使焊絲、工件和焊劑熔化,形成金屬熔池,使它們與空氣隔絕。隨著焊機(jī)自動(dòng)向前移動(dòng),電弧不斷熔化前方的焊件金屬、焊絲及焊劑,而熔池后方的邊緣開始冷卻凝固形成焊縫,液態(tài)熔渣隨后也冷凝形成堅(jiān)硬的渣殼。如圖2-12所示。未熔化的焊劑可回收使用。
焊絲和焊劑在焊接時(shí)的作用與手工電弧焊的焊條芯、焊條藥皮一樣。焊接不同的材料應(yīng)選擇不同成分的焊絲和焊劑。如焊接低碳鋼時(shí)常用H08A焊絲,配用高錳高硅型焊劑HJ431等。焊接電源通常采用容量較大的弧焊變壓器。
埋弧自動(dòng)焊的優(yōu)點(diǎn)
埋弧自動(dòng)焊的主要優(yōu)點(diǎn)是:
(1)生產(chǎn)率高 埋弧焊的焊絲伸出長(zhǎng)度(從導(dǎo)電嘴末端到電弧端部的焊絲長(zhǎng)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(huì)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(duì)于20mm以下的對(duì)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(duì)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(dòng)條件好 除了減輕手工操作的勞動(dòng)強(qiáng)度外,電弧弧光埋在焊劑層下,沒有弧光輻射,勞動(dòng)條件較好。 埋弧自動(dòng)焊至今仍然是工業(yè)生產(chǎn)中常用的一種焊接方法。適于批量較大,較厚較長(zhǎng)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(shí);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
埋弧半自動(dòng)焊主要是軟管自動(dòng)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(dòng)是靠手工來完成,而焊絲的送進(jìn)是自動(dòng)的。半自動(dòng)焊可以代替自動(dòng)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(duì)接焊縫。
(1)埋弧自動(dòng)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(shí)應(yīng)戴普通防護(hù)眼鏡。
(4)半自動(dòng)埋弧焊的焊把應(yīng)有固定放置處,以防短路。
(5)埋弧自動(dòng)焊熔劑的成分里含有氧化錳等對(duì)人體有害的物質(zhì)。焊接時(shí)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)好有局部的抽氣通風(fēng)設(shè)備。
簡(jiǎn)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**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。
簡(jiǎn)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(zhǎng)度等。
①焊接電流
當(dāng)其他參數(shù)不變時(shí),焊接電流對(duì)焊縫形狀和尺寸的影響如圖所示。
電流對(duì)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(shí),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(shí),不僅使熔深變小,產(chǎn)生未焊透,而且會(huì)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(shí),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(shí),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(huì)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(shí),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(zhǎng)度
當(dāng)其他焊接參數(shù)不變而焊絲直徑增加時(shí),弧柱直徑隨之增加,即電流密度減小,會(huì)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(zhǎng)度增加時(shí),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(zhǎng)度,不宜過長(zhǎng)。
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(duì)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(shí),由于電弧指向焊接方向,使熔池**的焊件受到了預(yù)熱作用,電弧對(duì)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。
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