埋弧焊是利用电弧作为热源的焊接方法。埋弧焊时电弧是在一层颗粒状的可熔化焊剂覆盖下燃烧,电弧不外露,埋弧焊由此得名。所用的金属电极是不间断送进的光焊丝。
工作原理
图4—1是埋弧焊焊缝形成过程示意图。焊接电弧在焊丝与工件之间燃烧，电弧热将焊丝端部及电弧附近的母材和焊剂熔化。熔化的金属形成熔池，熔融的焊剂成为溶渣。熔池受熔渣和焊剂蒸汽的保护,不与空气接触。电弧向前移动时,电弧力将熔池中的液体金属推向熔池后方。在随后的冷却过程中,这部分液体金属凝固成焊缝。熔渣则凝固成渣壳,覆盖于焊缝表面。熔渣除了对熔池和焊缝金属起机械保护作用外,焊接过程中还与熔化金属发生冶金反应,从而影响焊缝金属的化学成分。
埋弧焊时,被焊工件与焊丝分别接在焊接电源的两极。焊丝通过与导电嘴的滑动接触与电源连接。焊接回路包括焊接电源、连接电缆、导电嘴、焊丝、电弧、熔池、工件等环节,焊丝端部在电弧热作用下不断熔化,因而焊丝应连续不断地送进，以保持焊接过程的稳定进行。焊丝的送进速度应与焊丝的熔化速度相平衡。焊丝一般由电动机驱动的送丝滚轮送进。随应用的不同,焊丝数目可以有单丝、双丝或多丝。有的应用中采用药芯焊丝代替实心焊丝,或是用钢带代替焊丝。
埋弧焊的优点和缺点
埋弧焊的主要优点
所用的焊接电流大，相应输入功率较大。加上焊剂和熔渣的隔热作用，热效率较高，熔深大。工件的坡口可较小，减少了填充金属量。单丝埋弧焊在工件不开坡口的情况下，一次可熔透20mm。
焊接速度高，以厚度8-10mm的钢板对接焊为例，单丝埋弧焊速度可达50-80cm/min，手工电弧焊则不超过10-13cm/mm。
焊剂的存在不仅能隔开融化金属与空气的接触，而且使熔池金属较慢凝固。液体金属与融化的焊剂有较多时间进行冶金反应，减少了焊缝中产生气孔、裂纹等缺陷的可能性。焊剂还可以向焊缝金属补充一些合金元素，提高焊缝金属的力学性能。
在有风的环境中焊接时，埋弧焊的保护效果比其他电弧焊方法好。
自动焊接时，焊接参数可通过自动调节保持稳定。与手工电弧相比，焊接质量对焊工技艺水平的依赖程度大大降低。
没有电弧光辐射，劳动条件较好。
埋弧焊的主要缺点
由于采用颗粒状焊剂，这种焊接方法一般只适用于平焊位置。其他位置焊接需采用特殊措施以保证焊剂能覆盖焊接区。
不能直接观察电弧与坡口的相对位置，如果没有采用焊缝自动跟踪装置，则容易焊偏。
埋弧焊电弧的电场强度较大，电流小于100A时电弧不稳，因而不适于焊接厚度小于1mm的薄板。
埋弧焊的使用范围
由于埋弧焊熔深大，生产率高，机械化操作的过程高，因而适于焊接中厚板结构的长焊缝。在造船、锅炉与压力容器、桥梁、起重机械、铁路车辆、工程机械、重型机械和冶金机械、核电站结构、海洋结构等制造部门有着广泛的应用，是当今焊接生产中最普遍使用的焊接方法之一。
埋弧焊除了用于金属结构中构件的连接外,还可在基体金属表面堆焊耐磨或耐腐蚀的合金层。
随着焊接冶金技术与焊接材料生产技术的发展,埋弧焊能焊的材料已从碳素结构钢发展到低合金结构钢、不锈钢、耐热钢等以及某些有色金属,如镍基合金、钛合金、铜合金等。
第四节、埋弧焊的操作技术和安全特点
一、埋弧焊的操作技术
(一)埋弧焊工艺参数
埋弧焊焊接规范主要有焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝直径等。
工艺参数主要有:焊丝伸出长度、电源种类和极性、装配间隙和坡口形式等。
选择埋弧焊焊接规范的原则是保证电弧稳定燃烧,焊缝形状尺寸符合要求,表面成形光洁整齐,内部无气孔、夹渣、裂纹、未焊透、焊瘤等缺陷。常用的选择方法有查表法、试验法、经验法、计算法。不管采用哪种方法所确定的参数,都必须在施焊中加以修正,达到最佳效果时方可连续焊接。
操作技术
对接直焊缝焊接技术
对接直焊缝的焊接方法有两种基本类型,即单面焊和双面焊。根据钢板厚度又可分为单层焊、多层焊,又有各种衬垫法和无衬垫法。
焊剂垫法埋弧自动焊。在焊接对接焊缝时,为了防止熔渣和熔池金属的泄漏,采用焊剂垫作为衬垫进行焊接。焊剂垫的焊剂与焊接用的焊剂相同。焊剂要与焊件背面贴紧,能够承受一定的均匀的托力。要选用较大的焊接规范,使工件熔透,以达到双面成形。
手工焊封底埋弧自动焊。对无法使用衬垫的焊缝,可先行用手工焊进行封底,然后再采用埋弧焊。
悬空焊。悬空焊一般用于无破口、无间隙的对接焊,它不用任何衬垫,装配间隙要求非常严格。为了保证焊透,正面焊时要焊透工件厚度的40%～50%,背面焊时必须保证焊透60%～70%。在实际操作中一般很难测出熔深,经常是靠焊接时观察熔池背面颜色来判断估计,所以要有一定的经验。
多层埋弧焊。对于较厚钢板,一次不能焊完的,可采用多层焊。第一层焊时,规范不要太大,既要保证焊透,又要避免裂纹等缺陷。每层焊缝的接头要错开,不可重叠。
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