1、第三单元 埋弧焊（SAW）,知识目标1.掌握埋弧焊的原理、特点及应用； 2.了解埋弧焊设备的自动调节原理及其作用；熟悉常用埋弧焊设备的构造和原理； 3.深入了解埋弧焊的焊接材料、冶金特性和工艺要点； 4.了解埋弧焊的相关标准；并对其他的埋弧焊方法有一定的了解。 能力目标1.能正确选择埋弧焊的工艺参数；2.能对埋弧焊设备进行选用和调试；能按焊接安全的要求安装、使用和维护焊机；3.能正确选择埋弧焊的工艺参数。4.知道埋弧焊常见缺陷产生的原因，并能提出解决的方法。,学习目标,模块一 埋弧焊的原理及特点,埋弧焊是目前广泛使用的一种生产效率较高的机械化焊接方法。它与焊条电弧焊相比，虽然灵活性差一些，但焊
2、接质量好、效率高、成本低，劳动条件好。,一 埋弧焊的工作原理,埋弧焊的焊接过程如图3-1所示。焊接时，焊机的起动、引弧、送丝、机头（或工件）移动等过程全由焊机进行机械化控制，焊工只需按动相应的按钮即可完成工作。,图3-1 埋弧焊焊接过程 a) 焊接过程 b)纵向剖面 c) 横向剖面 1焊剂 2焊丝 3电弧 4熔池 5熔渣 6焊缝 7工件 8渣壳 9焊剂漏斗 10送丝滚轮 11导电嘴,二 埋弧焊的特点,1埋弧焊的主要优点（1）焊接生产率高 （见表3-l、表3-2）。埋弧焊的焊接速度最高可达60150m/h，而焊条电弧焊则不超过68m/h，故埋弧焊与焊条电弧焊相比有更高的生产率。,表3-1 焊条电
3、弧焊与埋弧焊的焊接电流和电流密度比较,表3-2 焊条电弧焊与埋弧焊的热量平衡比较,（2）焊缝质量好 见表3-3，主要成分为CO和H2气体，是具有一定还原性的气体，可使焊缝金属中氮含量、氧含量大大降低；焊剂的存在也使熔池金属凝固速度减缓，液态金属与熔化的焊剂之间有较多的时间进行冶金反应，减少了焊缝中产生气孔、裂纹等缺陷的可能性；埋弧焊时，焊接参数可通过自动调节保持稳定，焊缝质量对焊工技艺水平的依赖程度亦可大大降低；焊缝成分稳定，表面成形美观，力学性能好。,表33 焊条电弧焊与埋弧焊电弧区的气体成分,（3）焊接成本较低 埋弧焊时工件可不开坡口或开小坡口，因而既节约了因加工坡口而消耗掉的工件金属和加
4、工工时，也减少了焊缝中焊丝的填充量；焊接时金属飞溅极少，又没有焊条头的损失，所以也节约了填充金属；埋弧焊的热量集中，热效率高，故在单位长度焊缝上所消耗的电能也大大减少。（4）劳动条件好 由于埋弧焊实现了焊接过程的机械化和自动化，操作较简便，焊接过程中操作者只是监控焊机，因而大大减轻了焊工的劳动强度；焊工的劳动条件好。,2埋弧焊的主要缺点,（1）难以在空间位置施焊 （2）对工件装配质量要求高 （3）不适合焊接薄板和短焊缝,埋弧焊由于受焊车的限制，机动灵活性差，一般只适合焊接长直焊缝或大圆弧焊缝；对于焊接弯曲、不规则的焊缝或短焊缝则比较困难。,三 埋弧焊的分类及应用,1.分类埋弧焊按送丝方式、焊丝
5、数量及形状、焊缝成形条件等分成多种类型，见表3-4所示。,表3-4 埋弧焊工艺方法,按送丝方式：等速送丝 变速送丝按焊丝形状及数目：丝极单丝、双丝、多丝 带级,按成形条件：双面焊 单面焊双面成形（需要反面衬垫）,2应用,（1）焊缝类型和工件厚度 凡是焊缝可以保持在水平位置、或倾斜度不大的工件，不管是对接、角接和搭接接头，都可以用埋弧焊焊接。埋弧焊可焊接的工件厚度范围很大。除了厚度在5mm以下的工件由于容易烧穿，埋弧焊焊接的最大厚度已达650mm。 （2）焊接材料种类 适合埋弧焊的材料已从碳素结构钢发展到低合金结构钢、不锈钢、耐热钢以及某些非铁金属，如镍基合金、铜合金等。此外，埋弧焊还可在基体金
6、属表面堆焊耐磨或耐腐蚀的合金层。,模块二 埋弧焊设备,一 埋弧焊机的功能和结构特点,1埋弧焊机的主要功能（ l）建立焊接电弧，并向电弧供给电能。（2）连续不断地向焊接区送进焊丝，并自动保持确定的弧长和工艺参数不变，使电弧稳定燃烧。（3）使电弧沿接缝移动，并保持确定的行走速度。（4）在电弧前方不断地向焊接区铺撒焊剂。（5）控制焊机的引弧、焊接和熄弧停机的操作过程。,2埋弧焊机的分类常用的埋弧焊机有等速送丝式和变速送丝式两种类型。按照不同的工作需要，埋弧焊机可做成不同的型式。常见的有焊车式、悬挂式、车床式、悬臂式和门架式等。,表3-5 常用国产埋弧焊机的主要技术数据,3. 埋弧焊机的结构特点,埋弧
7、焊机主要由送丝机构、行走机构、焊接电源和控制系统等部分组成。 （1）送丝机构 如图33所示。它应能可靠地送进焊丝并具有较宽的调速范围，以保证电弧稳定。,（2）焊车行走机构 如图3-4所示。行走轮一般采用橡胶绝缘轮，以免焊接电流经车轮而短路。离合器合上时由电动机拖动，脱离时焊车可用手推动。,（3）焊接电源 埋弧焊电源的额定电流在5002000A之间（一般为1000A），负载持续率为100。常用的交流电源为同体式弧焊变压器，直流电源为硅弧焊整流器。从发展看，矩形波交流弧焊电源、晶闸管式、逆变式弧焊整流器等电子弧焊电源在埋弧焊设备中的应用将日趋扩大。对于使用细焊丝的小电流埋弧焊，可选用焊条电弧焊电源
8、代替（也可多台并联使用），但所用的电流上限不应超过按100负载持续率折算的数值。,（4）控制系统 常用的埋弧焊机控制系统包括： 送丝拖动控制、行走拖动控制、引弧 和熄弧的自动控制等。大型专用焊机 还包括横臂升降、收缩、主柱旋转、焊剂回收等控制系统。一般埋弧焊机常用一控制箱来安装主要控制电器元件，但也有一部分元件安装在焊车上的控制盒和电源箱内。,二、埋弧焊机的自动调节原理,（一）埋弧焊机自动调节的必要性和方法1. 埋弧焊机自动调节的必要性埋弧焊时，为了保证获得稳定可靠的焊缝质量，特别是焊接电流和电弧电压要能稳定不变。要求按下起动按钮后焊机就会按预先给定的工艺参数进行焊接，直到按下停止按钮结束焊接
9、过程。,弧长波动是在焊接过程中，由于工件不平整、装配不良或遇到定位焊点以及送丝速度不均匀等原因引起的，它将使电弧静特性发生移动，从而影响焊接工艺参数，如图3-5所示。网压波动是因焊机供电网路中负载突变，如附近其它电焊机等大容量用电设备突然起动或停止造成的网压突变等，它将使焊接电源的外特性发生变化。网压波动与工艺参数波动的关系如图3-6所示。,埋弧焊机的电弧长度自动调节按送丝方式的不同分为两种调节系统：等速送丝式焊机采用电弧自身调节系统；变速送丝式焊机采用电弧电压反馈自动调节系统。,2. 埋弧焊自动调节的方法,这种系统在焊接时，它的调节作用是利用电弧焊时焊丝的熔化速度与焊接电流和电弧电压之间固有
10、的关系这一规律而自动进行的。图37是这种调节系统的静特性曲线（图中1、2、3为三种送丝速度，所对应的静特性曲线为c1、c2、c3）。,(二) 熔化极电弧的自身调节系统,图37,1弧长波动 图3-8所示。这种系统的调节作用是基于等速送丝时弧长变化导致焊接电流变化，进而导致焊丝熔化速度变化使弧长得以恢复的，所以应用于等速送丝式埋弧焊机。,图3-8 电弧自身调节系统的调节作用,2网压波动 网压波动将使焊接电源的外特性曲线发生移动，从而对电弧自身调节系统造成影响，如图9所示。当焊丝送进速度一定时，如果网压降低，将使焊接电弧的稳定工作点发生移动。此时电弧长度缩短，除非网压恢复至原先的值，否则，电弧将不能
11、恢复到原稳定工作点。因此，电弧自身调节系统的调节能力不能消除网压波动对焊接参数的影响。,图3-9 网压波动对电弧自身调节系统的影响,采用电弧自身调节系统的埋弧焊机适宜配用缓降或平外特性的焊接电源。 这一方面是因为缓降或平外特性的电源在弧长发生波动时引起的电流变化大，导致焊丝熔化速度变化快，因而可提高电弧自身调节系统的调节速度； 另一方面是缓降或平外特性电源在电网电压波动时，引起的弧长变化小，所以可减小网压波动对焊接参数，特别是对电弧电压的影响。,这种调节系统是利用电弧电压反馈来控制送丝速度的，也称为均匀调节系统。其作用是在弧长变化后主要通过电弧电压的变化而改变焊丝的送进速度，从而使弧长得以恢复
12、的，因而应用于变速送丝式埋弧焊机。图3-10是这种调节系统的静特性曲线。,图3-10 电弧电压反馈自动调节系统静特性曲线,3. 电弧电压反馈自动调节系统,（1）弧长波动 这种系统在弧长波动时的调节过程可由图311说明。,图3-11 电弧电压反馈自动调节系统的调节作用,（2）网压波动,图3-12为网压降低时电弧电压反馈调节系统的工作情况。,图3-12 网压波动对电弧电压反馈自动调节系统的影响,与电弧自身调节系统相似，电弧电压反馈调节系统如果网压降低，也将使焊接电弧的稳定工作点发生移动。此时电弧长度缩短，除非网压恢复至原先的值，否则，电弧将不能恢复到原稳定工作点。因此，电弧电压反馈调节系统的调节能
13、力同样不能消除网压波动对焊接参数的影响。电弧电压反馈自动调节系统在网压波动时，引起的焊接电流变化的大小与焊接电源外特性形状有关。陡降的外特性曲线在网压波动时引起的电流波动小，反之，缓降的外特性曲线则引起的电流波动较大。所以，为了防止因网压波动引起焊接电流波动过大，这种调节系统宜配用具有陡降外特性的焊接电源。同时，为了易于引弧和使电弧燃烧稳定，焊接电源应有较高的空载电压。,三、 典型埋弧焊机,目前国内使用较多的埋弧焊机是MZ1000型，它采用发电机一电动机反馈调节器组成自动调节系统，是一种变速送丝式埋弧焊机。这种埋弧焊机适合于水平位置或与水平面倾斜不大于15的各种有无坡口的对接、角接和搭接接头的
14、焊接，也可借助滚轮转胎焊接圆筒形工件的内外环缝。,（1）自动焊车 MZ-l000埋弧焊机配用的焊车是MZT-1000型，它由送丝机构、行走小车、机头调整机构、控制盒、导电嘴、焊丝盘和焊剂斗等部分组威。焊车的外形结构如图3-15所示。,1.焊机结构MZ-1000型埋弧焊机主要由自动焊车、控制箱和焊接电源三部分组成，相互之间由焊接电缆和控制电缆连接在一起。,（2）控制箱 MZ-1000型埋弧焊机配用的控制箱是MZP 1000型。控制箱内装有电动机一发电机组、接触器、中间继电器、变压器、整流器、镇定电阻和开关等元件，用以和焊车上的控制元件配合，实现送丝和焊车拖动控制及电弧电压反馈自动调节。（3）焊接
15、电源 MZ-1000型埋弧焊机可配用交流或直流电源。配用交流电源时，一般用BX21000型同体式弧焊变压器；配用直流电源时，可配用ZX5-1000型或ZXG1000R型弧焊整流器。,2.自动调节原理MZ-1000型埋弧焊机配用BX 2-1000型交流焊接电源的电路原理见下图。,图3-16 MZ-1000型埋弧焊机的电路原理图（交流焊接电源）,MZ1000型是一种变速送丝式埋弧焊机，采用发电机一电动机反馈调节器组成自动调节系统，这种调节系统需要利用电弧电压反馈调节器进行调节，这种调节器的调节系统电路原理如图 3-14所示。,图3-14 发电机-电动机电弧电压反馈自动调节系统电路原理图,MZ-1-
16、1000型埋弧焊机是MZ-1000的改进型，外形如图3-15所示。焊机的自动调节灵敏度高，焊丝送给速度和焊接速度调节方便，可使用交流和直流电源，主要用于平焊位置的对接焊，也可用于船形位置的角焊缝等。,MZ-1-1000型埋弧焊机也是一种变速送丝式自动埋弧焊机，配用直流焊接电源，焊车式机头。由于采用晶闸管电弧电压反馈自动调节系统，取消了发电机一电动机组，将控制电路安装在电源箱或控制盘内，故不用控制箱，结构紧凑，体积小，成本低。,图3-17 晶闸管电弧电压反馈自动调节系统电路原理图,MZ-1-1000型埋弧焊机的基本控制方式与MZ-1000型埋弧焊机相同，另外增加了刮擦起弧和定电压熄弧功能，图3-
17、17是该机的控制电路工作框图。,四、 埋弧焊机的使用及维护,为保证焊接过程顺利进行，提高生产效率和焊接质量，延长焊机寿命，应正确使用焊机并对焊机进行经常性的保养维护，使其处于良好的工作状态。埋弧焊机安装时，要仔细研读使用说明书，严格按照说明书中的要求进行安装接线。图3-18为MZ-1000型埋弧焊机使用交流电源时的外部接线图。要注意外接电网电压应与设备要求的电压一致。外接电缆要有足够的容量和良好的绝缘。连接部分的螺母要拧紧，尤其是地线连接的可靠性很重要，否则可能危及人身安全。通电前。应认真检查接线的正确性；通电后，应仔细观察设备的运行情况，如有无发热、有无声音异常等，并应注意运动部件的转向和测
18、量仪表指示的方向是否正确无误等。若发现异常，应立即停机处理。,图3-18 用交流电源时MZ-1000型埋弧焊机的外部接线图,模块三 埋弧焊的焊接材料与冶金过程,一、 埋弧焊的焊接材料及选用埋弧焊的焊接材料包括焊丝和焊剂，它们相当于电焊条的焊芯和药皮。正确选择焊剂和焊丝并合理地配合使用，是埋弧焊技术的一项重要内容。,1焊丝,根据焊丝的成分和用途可将其分为碳素结构钢焊丝、合金结构钢焊丝和不锈钢焊丝三大类，国产埋弧焊用焊丝已列入国家标准GB/T14957-1994。目前生产中已在应用高合金钢焊丝、各种非铁金属焊丝和堆焊用的特殊合金焊丝等新品种焊丝。埋弧焊焊接低碳钢时，常用的焊丝牌号有H08、H08A
19、、H15Mn等，其中以H08A的应用最为普遍。埋弧焊常用的焊丝直径有2mm、3mm、4mm、5mm和6mm五种。使用时，要求将焊丝表面的油、锈等清理干净，以免影响焊接质量。有些焊丝表面有一薄层镀铜，可防止焊丝生锈并使导电嘴与焊丝间的导电更为可靠，提高电弧的稳定性。,2焊剂,焊剂作用是造渣，以隔绝空 气对熔池金属的污染，控制焊缝 金属的化学成分，保证焊缝金属 的力学性能，防止气孔、裂纹和 夹渣等缺陷的产生。同时焊剂具 有良好的稳弧性能，形成的熔渣 应具有合适的密度、粘度、熔点、颗粒度和透气性，以保证焊缝获得良好的成形，最后熔渣凝固形成的渣壳具有良好的脱渣性能。,按制造方法可将焊剂分为熔炼焊剂、非
20、熔炼焊剂两大类。熔炼焊剂是按配方比例将原料干混均匀后入炉熔炼，然后经过水冷粒化、烘干、筛选而成为成品的焊剂；非熔炼焊剂是将原料粉按配方比例混拌均匀后，加入粘结剂调制湿料，再经烘干、粉碎、筛选而成的。按焙烧温度不同非熔炼焊剂又分为烧结焊剂和粘结焊剂，其不同点是烧结焊剂是在4001000温度下烘干（烧结）而成的；而粘结焊剂则是在350500的较低温度下烘干而成的。熔炼焊剂成分均匀、颗粒强度高、吸水性小、易储存，是国内生产中应用最多的一类焊剂。其缺点是焊剂中无法加入脱氧剂和铁合金，因为熔炼过程中烧损十分严重所致。,表37 埋弧焊熔炼焊剂化学成分,表3-7列出了焊钢用熔炼焊剂的 牌号、类型及其化学成分
21、。,3焊剂和焊丝的选用与配合,在焊接低碳钢和强度等级较低的合金钢时，满足力学性能要求为主，使焊缝与母材等强度，同时要满足其它力学性能指标要求。焊接低合金高强度钢时，除要使焊缝与母材等强外，要特别注意提高焊缝的塑性和韧性，一般选用中锰中硅或低锰中硅焊剂（如HJ350、HJ250）配合相应钢种焊丝。 焊接奥氏体不锈钢等高合金钢时，主要是保证焊缝与母材有相近的化学成分，同时满足力学性能和抗裂性能等方面的要求。由于铬、钼等主要合金元素会烧损，应选用合金含量比母材高的焊丝；焊剂要选用碱度高的中硅或低硅焊剂，防止焊缝增硅而使性能下降。如果只有合金成分较低的焊丝，也可以配用专门的烧结焊剂或粘结焊剂焊接，依靠
22、焊剂过渡必要的合金元素，同样可以获得满意的焊缝成分和性能。,表3-9 常用埋弧焊剂的用途及配用的焊丝,二、 埋弧焊的冶金过程,1.冶金过程的特点埋弧焊的冶金过程是指液态熔渣与液态金属以及电弧气氛之间的相互作用，其中主要包括氧化、还原反应，脱硫、脱磷反应以及去除气体等过程。埋弧焊的冶金过程具有下列特点： （1）空气不易侵入焊接区 （2）冶金反应充分（3）焊缝金属的成分均匀且易于控制,2.低碳钢埋弧焊时的主要冶金反应,（1）焊缝中硅、锰的还原反应 硅、锰是低碳钢焊缝金属中最重要的合金元素。因此，必须有效控制熔池的冶金过程，保证焊缝金属中适当的硅、锰含量。埋弧焊时Si、Mn的还原程度以及向焊缝过渡的
23、多少取决于焊剂成分、焊丝成分和焊接工艺参数等因素。用高锰高硅低氟焊剂焊接低碳钢时，通常Mn的过渡量为 0.1 0.4 ，而 Si的过渡量为 0.1 0.3 。在实际生产条件下，可以根据焊缝化学成分的要求，调节上述各种因素，以达到控制硅、锰含量的目的。,（2）埋弧焊时碳的氧化烧损 低碳钢埋弧焊时，由于使用的熔炼焊剂中不含碳元素，因而碳只能从焊丝及母材进入焊接熔他。焊丝熔滴中的碳在过渡过程中发生非常剧烈的氧化反应C十O CO在熔池内也有一部分碳被氧化，其结果将使焊缝中碳元素烧损而出现脱碳现象。若增加焊丝中碳的含量，则碳的烧损量也增大。由于碳的剧烈氧化，熔池的搅动作用增强，使熔池中的气体容易析出，有
24、利于遏制焊缝中气孔的形成。 由于焊缝中碳的含量对焊缝的力学性能有很大的影响，所以碳烧损后必须补充其它强化焊缝金属的元素，才可保证焊缝力学性能的要求，这正是焊缝中硅、锰元素一般都比母材高的原因。,（3）硫、磷杂质的限制焊缝含硫量增加使产生热裂纹的倾向增大；焊缝含磷量增加时会引起金属的冷脆性，降低其冲击韧性。低碳钢埋弧焊所用的焊丝对硫、磷有严格的限制，一般要求s ,p 0.040。低碳钢埋弧焊常用的熔炼型焊剂可以在制造过程中通过冶炼限制硫、磷含量，使焊剂中的硫、磷含量控制在s .p 0.1 以下；而用非熔炼型焊剂焊接时焊缝中的硫、磷含量则较难控制。（4）熔池中的去氢反应氢是埋弧焊时产生气孔和冷裂纹
25、的主要原因。去氢的途径主要有两条：一是杜绝氢的来源，这就要求清除焊丝和工件表面的水分、铁锈、油和其它污物，并按要求烘干焊剂；二是通过冶金手段去除已混入熔池中的氢。后一种途径对于焊接冶金来说非常重要，这可利用由焊剂中加入的氟化物分解出的氟元素和某些氧化物中分解出的氧元素，通过高温冶金反应与氢结合成不熔于熔池的化合物HF和OH来加以去除。,一、 埋弧焊工艺的内容和编制1埋弧焊工艺的主要内容埋弧焊工艺主要包括焊接工艺方法的选择；焊接工艺装备的选用；焊接坡口的设计；焊接材料的选定；焊接工艺参数的制定；工件组装工艺编制；操作技术参数及焊接过程控制技术参数的制定；焊缝缺陷的检查方法及修补技术的制定；焊前预
26、处理与焊后热处理技术的制定等内容。,模块四 埋弧焊工艺,2编制焊接工艺的原则和依据首先要保证接头的质量完全符合工件技术条件或标准的规定；其次是在保证接头质量的前提下，最大限度的降低生产成本，即以最高的焊接速度，最低的焊材消耗和能量消耗以及最少的焊接工时完成整个焊接过程。编制焊接工艺的依据是工件材料的牌号和规格，工件的形状和结构，焊接位置以及对焊接接头性能的技术要求等。,3埋弧焊工艺规程及实例 根据上述基本原始资料，可编制出初步的工艺规程，即结合工厂生产车间现有的焊接设备和工艺装备，选择焊接工艺方法(如单丝焊或多丝焊、加焊剂衬垫或悬空焊、单面焊或双面焊，多层多道焊等)、焊接参数、焊剂与焊丝配合、
27、焊丝直径、焊接坡口设计以及组装工艺等。 表3一10为某典型产品埋弧焊工艺规程实例。,表3-10 为某典型产品埋弧焊工艺规程实例,二 、 焊接工艺参数的影响及选择,1工艺参数对焊缝质量的影响埋弧焊工艺参数分主要参数和次要参数。主要参数是指那些直接影响焊缝质量和生产效率的参数。它们是焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝和焊剂的成分与配合、电流种类及极性和预热温度等。对焊缝质量产生有限影响或无多大影响的参数为次要参数。它们是焊丝伸出长度、焊丝倾角、焊丝与工件的相对位置、焊剂粒度、焊剂堆散高度和多丝焊的丝间距离等。见表3-11。,表3-11 埋弧焊工艺参数对焊缝成形的影响（用交流电焊接）,2工艺参数的选
28、择方法,（1） 工艺参数的选择依据 1）工件的形状和尺寸（直径，总长度）；接头的钢材种类与板厚；2）焊缝的种类（纵缝、环缝）和焊缝的位置（平焊、横焊、上坡焊、下坡焊）；3）接头的形式（对接、角接、搭接）和坡口形式（“Y”形、“X”形、“U”形坡口）；4）对接头性能的技术要求，其中包括焊后无损探伤方法，抽查比率以及对接头强度、冲击韧度、弯曲、硬度和其他理化性能的合格标准；5）焊接结构（产品）的生产批量和进度要求。,（2） 焊接工艺参数选择程序 首先可选定埋弧焊工艺方法，单丝焊还是多丝焊，或其它工艺方法，同时根据工件的形状和尺寸可选定细丝埋弧焊，还是粗丝埋弧焊。焊接工艺方法选定后，即可按照钢材、板
29、厚和对接头性能的要求，选择适用的焊剂和焊丝的牌号。第三，根据所焊钢材的焊接性试验报告，选定预热温度、层间温度、后热温度以及焊后热处理温度和保温时间。最后根据板厚，坡口形式和尺寸选定焊接参数（焊接电流、电弧电压和焊接速度）并配合其它次要工艺参数。确定这些工艺参数时，必须以相应的焊接工艺试验结果或焊接工艺评定试验结果为依据,并在实际生产中加以修正后确定出符合实际情况的工艺参数。,三、 埋弧焊工艺,1.埋弧焊的焊前准备坡口制备、工件的清理与装配、焊丝表面清理及焊剂烘干、焊机检查与调整等工作。 （1）坡口的选择与制备当工件厚度不太大时，一般不开坡口也能将工件焊透。但随着工件厚度的增加，不能无限地提高焊
30、接电流，为了保证工件焊透，并使焊缝有良好的成形，应在工件上开坡口。坡口可用气割或机械加工方法制备。,（2）工件的清理与装配工件装配前，需将坡口及附近区域表面上的锈蚀、油污、氧化物、水分等清理干净。工件装配时必须保证接缝间隙均匀，高低平整不错边。装配时，工件必须用夹具或定位焊缝可靠地固定。对直缝的工件装配，须在接缝两端加装引弧板和引出板。如图319所示。,图3-19 焊接试板、引弧板、引出板在工件上的安装位置 1引弧板 2工件 3焊接试板 4引出板,（3）焊丝表面清理与焊剂烘干焊丝表面的油、锈及拔丝用的润滑剂都要清理干净，以免焊接时增大气孔倾向。一般焊剂须在250温度下烘干，并保温12h。限用直
31、流的焊剂使用前须经350400烘干，并保温2h，烘干后应立即使用。回收使用的焊剂要过筛清除渣壳等杂质后才能使用。,（4）焊机的检查与调试焊前应检查接到焊机上的动力线、焊接电缆接头是否松动，接地线是否连接妥当。导电嘴是易损件，一定要检查其磨损情况和是否夹持可靠。焊机要做调试，检查仪表指示及各部分动作情况，并按要求调好预定的焊接参数。对于弧压反馈式埋弧焊机或在滚轮架上焊接的其它焊机，焊前应实测焊接速度。,2. 对接接头的焊接工艺,（1） 对接接头双面埋弧焊双面埋弧焊是焊接对接接头最主要的焊接技术，适用于中厚板的焊接。这种方法须由工件的两面分别施焊，焊完一面后翻转工件再焊另一面。按采取的不同措施，可
32、将双面埋弧焊分为：,1）不留间隙双面焊 这种焊接法就是在焊第一面时工件背面不加任何衬垫或辅助装置，因此也叫悬空焊接法。其焊接工艺见表3-12。,表3-12 不留间隙双面埋弧焊的焊接工艺,2）预留间隙双面焊 为防止熔化金属流溢，接缝背面应衬以焊剂垫（见图320）或临时工艺垫板（见图321），并须采取措施使其在焊缝全长都与工件贴合，并且压力均匀。,图3-20 焊剂垫结 a）软管式 b）橡皮膜式,图3-21 临时工艺垫结构 1薄钢带垫 2石棉绳垫 3石棉板垫,预留间隙双面埋弧焊的焊接工艺见表313。第一面的焊接工艺参数应保证焊缝熔深超过工件厚度的6070；焊完第一面后翻转工件，进行反面焊接，其工艺参
33、数可与第一面焊接时相同，但必须保证完全熔透。,表3-13 预留间隙双面埋弧焊的焊接工艺,3）开坡口双面焊 坡口形式由工件厚度决定，通常工件厚度小于22mm时开“Y”形坡口；大于22mm时开“X”形坡口。开坡口的工件焊接第一面时，可采用焊剂垫。当无法采用焊剂垫时可用悬空焊，此时坡口应加工平整，同时保证坡口装配间隙不大于1mm，以防止熔化金属流溢。开坡口双面焊的焊接工艺见表3-14。,表3-14 开坡口双面埋弧焊的焊接工艺,4）焊条电弧焊封底双面焊 一般厚板焊条电弧焊封底焊的典型坡口如图322所示，保证封底厚度大于8mm，以免埋弧焊时烧穿。板厚大于40mm时宜采用多层多道埋弧焊。此外，对于重要构件
34、，常采用TIG焊打底，再用埋弧焊焊接的方法，以确保底层焊缝的质量。,图3-22 厚板工件焊条电弧焊封底多层埋弧焊典型坡口,（2）对接接头单面埋弧焊,双面埋弧焊虽然获得广泛应用，但由于施焊时工件需翻转，给生产带来很大麻烦，也使生产率大大降低。在对接接头中采用单面埋弧焊，可用强迫成形的方法实现单面焊双面成形，因而可免除工件翻转带来的问题，大大提高生产率，减轻劳动强度，降低生产成本。但用这种方法焊接时，电弧功率和线能量大，接头的低温韧性较差，通常适用于中、薄板的焊接。,按衬垫的形式可将其分为：1）在铜衬垫上焊接 铜衬垫是有一定宽度和厚度的纯铜板，在其上加工出一道成形槽（截面形状如图3-23），并采用
35、机械方法使它贴紧在工件接缝的下面，就能托住熔池金属，控制焊缝背面成形,其焊接工艺见表3-17。,图3-23 铜衬垫的截面形状,表317 在铜衬垫上单面埋弧焊的焊接工艺,固定式需沿焊缝全长安置反面的成形铜衬垫，为使铜衬垫板贴紧工件背面，除龙门压力架压紧外还可用压缩空气带动顶杆将铜衬垫向上顶紧，如图3-24所示。移动式则将一个长度较短的水冷铜衬垫安在接缝背面的拉紧滚轮架上，利用装在焊车上的钢制薄片通过坡口间隙使其贴紧并随焊车一起移动，其结构如图3-25所示。,图3-24 固定式铜衬垫顶紧机构,图3-25 移动式水冷铜铜滑块结构,2）在焊剂垫上焊接 用这种方法焊接时，使用的焊剂垫结构与前述图3-20
36、相同。板厚28mm的对接接头在具有焊剂垫的电磁平台上焊接所用的焊接工艺见表3-18。,表3-18 在电磁平台焊剂垫上单面埋弧焊的焊接工艺,对于工件位置不固定的曲面焊缝，可采用热固化焊剂垫法焊接。这种方法是将热固化焊剂制成柔性板条，使用时将此板条紧贴在工件接缝的背面，并用磁铁夹具等固定（见图3-26）。采用该法时常用的焊接工艺见表3-18。,图3-26 热固化焊剂垫构造和装配示意图 a）构造 b）装配示意图,表318 热固化焊剂垫单面埋弧焊的焊接工艺,3）在永久性垫板或锁底上焊接 当工件结构允许焊后保留永久性垫板时，厚度在10mm方下的工件可采用永久性垫板单面焊的方法。永久钢垫板的尺寸见表3-2
37、0。垫板必须紧脱待焊工件表面，垫板与工件极面问的间隙不得超过lmm。厚度大于10mm的工件，可采用锁底接头焊接的方法，如图3-27所示。,表3-20 对接用的永久钢垫板,图3-27 锁底对接接头,（3）对接接头环缝埋弧焊,环缝埋弧焊是制造圆柱形容器最常用的一种焊接形式，它一般先在专用的焊剂垫上焊接内环缝，如图328所示，然后再在滚轮转胎上焊接外环缝。环缝坡口通常不对称布置，将主要焊接工作量放在外环缝，内环缝主要起封底作用。焊接时，通常采用机头不动，让工件匀速转动的方法进行焊接，工件转动的切线速度即是焊接速度。,图3-28 内环缝埋弧焊焊接示意图 1焊丝 2工件 3辊轮 4焊剂垫 5皮带,环缝埋
38、弧焊的焊接工艺可参照平板双面对接的焊接工艺选取，焊接操作技术也与平板对接埋弧焊时的基本相同。 焊接时，焊丝位置都应逆工件转动方向偏离中心线一定距离，使焊接熔池接近于水平位置，以获得较 好成形。焊丝偏置距离随所焊筒体直径 而变，一般为3080mm，如图3-29所示。,图3-29 环缝埋弧焊焊丝偏移位置示意图,3. T形接头和搭接接头的埋弧焊,T形接头和搭接接头的焊缝均是角焊缝，用埋弧焊时可采用船形焊和横角焊两种形式。小工件及工件易翻转时多用船形焊；大工件及工件不易翻转时则用横角焊。,(1)船形焊缝埋弧焊 船形位置焊是将装配好的工件旋转一定的角度，相当于在呈90的V形坡口内进行平对接焊,如图3-3
39、0所示。由于焊丝为垂直状态，熔池处于水平位置，因而容易获得理想的焊缝形状。一次成形的焊角尺寸较大，而且通过调整工件旋转角度即图330中的角就可有效地控制角焊缝两边熔合面积的比例。,图3-30 船形焊焊缝埋弧焊示意图 a）T形接头 b）搭接接头,2横角焊缝埋弧焊 如图3-31所示。横角焊在生产中应用很广，其优点是对接头装配间隙不敏感，即使间隙达到23mm，也不必采取防止液态金属流失的措施，因而对接头装配质量要求不严格。横角焊时由于熔池不在水平位置，熔池中的液体金属因自重的关系不利于立板侧的焊缝成形，使焊接时可能达到的焊脚高度受到限制，因而单道焊的焊脚高度很难超过8mm，更大的焊脚需采用多道焊焊接
40、。,图3-31 横角焊焊缝埋弧焊示意图 a）示意图 b）焊丝与立板间距过大 c) 焊丝与立板间距过小,四、埋弧焊的常见缺陷及防止方法,模块五 埋弧焊的其他方法,图3-32 窄间隙埋弧焊示意图 a）“中间一道”法 b）两道一层”法,窄间隙埋弧焊是近年来新发展起来的一种高效节能的焊接方法。它主要适用于一些厚板对接结构，如厚壁压力容器、原子能反应堆外壳、涡轮机转子等的焊接。,一 、窄间隙埋弧焊,二、多丝埋弧焊,图3-34 双丝埋弧焊示意图 1）纵列式 2）横列式 3) 直列式,多丝埋弧焊是一种既能保证合理的焊缝成形和良好的焊接质量，又可以提高焊接生产率的有效方法。采用多丝单道埋弧焊焊接厚板时可实现一次焊透，其总的热输入量要比单丝多层焊时少。因此，多丝埋弧焊与单丝埋弧焊相比具有焊速快、耗能省、效率高等优点。多丝埋弧焊主要用于厚板材料的焊接，通常采用在工件背面使用衬垫的单面焊双面成形的焊接工艺。目前生产中应用最多的是双丝埋弧焊。,三 带极埋弧焊,图3-35 带极埋弧焊和带极形状示意图,本单元结束,
