一、埋弧焊概念 埋弧焊是指利用连续送进的焊丝在焊剂层下产生电弧而自动进行焊接的方法。又称焊剂层下自动电弧焊,简称埋弧焊。 焊接时,焊机送丝机构将光焊丝自动送进,在引弧板上引燃电弧,并保持一定的弧长,进行焊接。在焊丝前面,粒状焊剂从漏斗中不断流出,撒在工件接合处的表面上,电弧在焊剂层下面燃烧,熔化被焊工件、焊丝和焊剂,液态金属形成熔池,熔化的焊剂棗熔渣覆盖在熔池表面。随焊接小车沿着轨道均匀地向前移动(或小车不动,工件以匀速运动),电弧向前移动,前方金属不断熔化形成新的熔池,而其后面冷却凝固形成焊缝,液态熔渣凝固形成渣壳,盖在焊缝上面,最后电弧在引出板上熄灭,焊接结束。焊后将引弧板和引出板切掉,未熔化的熔剂可重新回收利用。 焊接电弧埋在焊剂层下面,电弧热使工件、焊丝和焊剂熔化,以致部分蒸发。蒸发的气体形成一个气泡,电弧在气泡内燃烧,气泡上层被一层烧化了的焊剂棗熔渣所构成的膜所包围,该膜可以隔绝空气与电弧和熔池的接触,又可使弧光辐射不外射出来,同时可防止金属熔滴向外飞溅。 二、埋弧焊设备 埋弧焊的设备有焊接电源,焊车和控制箱等三部分,其中埋弧自动焊的动作程序和焊接过程中弧长的自动调节,均由电气控制系统来完成。 常用埋弧焊机型号有MZ-1000和MZ1-1000等,其中“MZ”表示埋弧焊机,“1000”表示额定电流为1000A,前者为电弧电压反馈调节式,后者为等速送丝式。 1、埋弧自动焊机的分类 (1)按用途分可分为通用和专用焊机。前者用于各种结构的对接、角接、环缝和纵缝等焊接生产;后者则只能用来焊接某些特定的金属结构或焊缝。如埋弧自动角焊机。T形梁焊机。 (2)按送丝方式可分为等速送丝式和电弧电压调节式焊机。前者适用于细焊丝或高电流密度的情况;后者适用于粗焊丝或低电流密度的情况。 (3)按行走机构形式分可分为小车式、门架式、悬臂式三种。小车式较常用,适合于焊接各种平板对接、角接及内外环缝;门架式适用于某些大型结构的平板对接、角接焊缝;悬臂式适用于大型工字梁,化工容器等圆筒、圆球形结构的纵缝和环缝焊接。 (4)按焊丝(电极或电弧)数量分可分为单丝、双丝和多丝焊机。目前国内大都用单丝焊机。 2、埋弧自动焊焊接电源 埋弧自动焊可采用交流或直流电源进行焊接。一般碳素钢及低合金结构钢配用“焊剂430”或“焊剂431”时均应优先采用交流电源。若用低锰低硅焊剂,必须采用直流才能保证电弧稳定。采用直流电源时,一般采用直流反接(以便获得较大熔深)。 三、焊接材料 埋弧自动焊的焊接材料有焊丝和焊剂。 1、焊丝 焊接专用钢丝,同焊条的焊芯同属一个国家标准。 作用:作为电极和填充金属;渗合金、脱氧、去硫等冶金处理作用。 焊丝直径为1。6~6mm,不同牌号焊丝不能混用。 焊丝在焊前应进行仔细清理,去除铁锈和油污等杂质,以防产生气孔等缺陷。 2、焊剂 焊剂的作用:保护作用棗焊剂熔化产生气和渣,保护电弧和熔池;脱氧和渗合金作用。 焊剂的分类: (1)按制造方法分有熔炼焊剂(将原材料配好后在炉中熔炼而成,呈玻璃状,颗粒强度高,化学成分均匀,不吸收水分,适于大量生产)和非熔炼焊剂(又称陶质焊剂,是用矿石、铁合金及粘接剂按一定比例配制成颗粒状,经300~400℃干燥固结而成。该类焊剂易于向焊缝金属补充或添加合金元素、但颗粒强度较低,易吸潮)。非熔炼焊剂又分为粘结焊剂和烧结焊剂。 熔炼焊剂主要起保护作用;非熔炼焊剂除了保护作用外,还有渗合金、脱氧、去硫等冶金处理作用。 国内目前使用的绝大多数焊剂为熔炼焊剂。 (2)按化学成分分有无锰焊剂、低锰焊剂、中锰焊剂和高锰焊剂 一般焊剂在使用前必须在250℃下烘干,并保温1~2左右。如HJ431。限用直流焊的焊剂使用前必须经300~400℃烘干。保温2h,烘干后立即使用。 焊剂的牌号: “焊剂(HJ)×××”,其中“焊剂”两字表示埋弧焊及电渣焊用焊剂。第一位数字表示焊剂中氧化锰的含量,1—无锰;2—低锰;3—中锰;4—高锰;5—粘结型;6—烧结型。第二位数字表示焊剂中二氧化硅,氟化钙的含量,1—低硅低氟;2—中硅低氟;3—高硅低氟;4—低硅中氟;5—中硅中氟;6—高硅中氟;7—低硅高氟;8—中硅高氟。第三位数字表示同一类型焊剂的不同牌号,按0、1、2、3…9顺序排列。例如:焊剂131---表示第一号高硅低氟无锰型焊剂 3、焊剂和焊丝的选配 (1)低碳钢焊接可选用高锰高硅型焊剂(HJ431),配合H08MnA焊丝,或选用低锰、无锰型焊剂(如HJ130、HJ230等),配H08MnA、H10Mn2焊丝。 (2)低合金高强度钢焊接可选用中锰中硅(如HJ350)或低锰中硅(如HJ250)型焊剂配合适当低合金高强度钢焊丝(如:H08MnMoA,H08Mn2MoA等)。 (3)耐热钢、低锰钢、耐蚀钢的焊接可选用中硅或低硅型焊剂配合相应的合金钢焊丝。 (4)铁素体、奥氏体等高合金钢,一般选用碱度较高的熔炼焊剂或烧结、粘结焊剂,以降低合金元素的烧损及渗加合金。 低碳钢和低合金高强度钢焊接应选择与钢材强度相匹配的焊丝;耐热钢和不锈钢的焊接应选择与钢材成分相近的焊丝。 四、埋弧焊工艺 1、焊前准备 包括厚焊件的坡口加工,焊接部位的清理及焊件的装配等。 埋弧焊的焊接电流大,熔深大,故一般板厚小于14mm的钢板可不开坡口;当焊件为14~22mm时,一般开“V”形坡口;厚度为22~50mm时可开“X”形坡口;对一些要求较高的焊件的重要焊缝,如锅炉汽包等压力溶器,一般多开“u”形坡口。加工后坡口边缘必须平直焊前要清除坡口及其两侧的锈、油、水,以防止气孔。 焊接装配时,要保证组装间隙均匀,高低平整不错边,在直缝焊装时尚需加引弧板和熄弧板(或引出板),以保证焊缝质量(因引弧和断弧处易产生缺陷),焊后再去掉。 如果不采用上述措施,则要求焊件在装配时不留间隙或间隙很小,一般不超过1mm。 2、埋弧焊工艺 埋弧焊工艺参数主要有焊丝直径、焊接电流、电弧电压和焊接速度等。一般电流越大,熔深就越大,生产率就高,电弧电压高,焊缝熔宽就大。 对焊接厚20mm以下工件,可采用单面焊接,如设计要求也可双面焊接。工件厚度超过20mm时,可进行双面焊接,或者开坡口采用单面焊接。单面焊时为保持焊缝成形和防止烧穿,生产中常采用各种类型的焊剂垫与垫板,或者先用手弧焊封底等。 焊接筒体对接环缝时,工件以选定的焊速作旋转(由滚轮架带动旋转),焊丝位置不动,为防止熔池中液态金属流失,焊丝位置应逆旋转方向偏离焊件中心线一定距离a。设计要求双面焊时,先焊内环缝,清根后再焊外环缝。 五、埋弧焊的特点 1、优点 (1)生产率高(比焊条电弧焊提高5~10倍) ①允许采取大电流(可高达1000A以上)焊接;②焊剂和熔渣有隔热作用,热能利用率高,可以不开或少开坡口;③省工、省料,焊丝利用率高;④焊剂用量少,且便宜。 (2)焊接质量高且稳定棗保护效果好,焊接规范可自动控制调正。 (3)劳动条件好棗没弧光,没飞溅,劳动强度轻。 2、缺点 (1)主要适用于平焊,不适于焊空间位置焊缝。 (2)难以用来焊接Al、Ti等氧化性强的金属及合金棗因焊剂成分主要为MnO、SiO2等金属及非金属氧化物。 (3)只适于长直焊缝和大直径(φ>500mm)环焊缝的焊接。 (4)不适合焊接厚度小于1mm的薄板棗因其电流较大,电流小时,电弧稳定性不好。 (5)设备复杂,一次性投资较大,且对焊前准备工作要求较严格。 六、埋弧焊的应用 主要用于焊接各种钢结构。可焊接的钢种包括碳素结构钢、低合金结构钢、不锈钢、耐热钢及其复合钢材等,还可用于在基体金属表面堆焊耐磨、耐蚀合金。适用于大批量生产的中、厚板结构的长直缝与较大直径的环缝的平焊。
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