普力捷自动化解读--埋弧焊的焊接工艺

目前在工业生产上使用的埋弧焊自动焊机大都是机械化焊接设备，对坡口角度、钝边或间隙的误差不能随时调整焊接速度或其他规范参数以弥补坡口尺寸的偏差。因此，在焊缝坡口的制备过程中应采取措施保证坡口加工尺寸符合标准的规定，特别是钝边和间隙尺寸必须严加控制。对于重要的焊接结构（如锅炉、压力容器等），焊缝坡口最好用机械加工方法制备，对于无法用机械加工设备加工坡口的焊件，也应采用自动切割机或靠模切割机加工坡口。采用手工火焰切割不能保证标准要求的坡口尺寸误差，除非切割后再进行修磨整形。所以，为了确保埋弧焊焊缝质量符合要求，就要保证坡口加工的精度和加工的质量。

焊接坡口的表面状态对焊缝质量也很重要，不容忽视。坡口表面如残留铁锈、水分、油污、氧化皮等，就可能在焊缝中引起气孔。因此，焊前必须将这些污物清除干净。

在焊前应将坡口及坡口两侧各20mm区域内及待焊部位的表面铁锈、水分、油污、氧化皮等清除干净。氧化皮及铁锈可用砂轮机、风动砂轮、钢丝刷、喷丸处理等清除，油污和水分可用火焰加热烘干。

在低合金钢和不锈钢的焊接中，焊接坡口的清理更为重要，坡口表面的锈蚀和水分油污不但会引起气孔，而且可能促使氢致裂纹、焊缝增碳，甚至降低不锈钢焊接接头的耐蚀性和低合金钢接头的力学性能，故应特别注意。
 

埋弧焊接头的组装状况对焊接质量有很大影响。焊接接头的间隙和错边在很大程度上影响着焊缝的熔透和外表成形，焊前应仔细检查。焊接接头要求装配间隙均匀，高低平整、错变量小，接头的组装误差主要决定与划线、下料、成形和坡口加工的精度。因此，接头的装配质量是通过严格控制前道工序的加工偏差来保证的。特别是单面焊双面成形焊时，因接头的装配间隙是决定熔透深度的重要因素，装配间隙应严格控制，同一条焊缝上装配间隙的误差不应超过1mm。否则就很难保证单面焊双面成形的均匀熔透。焊接接头的错边也应控制在允许范围之内，错边超差，不仅影响焊缝外形，而且还会引起咬边、夹渣等缺陷。接头的错变量应控制在不超过接头板厚的10%，且不超过3mm。

对直缝焊件的装配，在焊缝两端应加装引弧板和收弧板，待焊后再割掉，其目的是使焊接接头的始端和末端获得正常尺寸的焊缝截面，而且还可除去引弧和收弧容易出现的缺陷。定位焊用的焊条，原则上应与焊缝等强度。定位焊缝应平整，不许有气孔、夹渣等缺陷，长度一般应大于30mm。

埋弧焊用的焊丝和焊剂，参加焊接冶金反应对焊缝金属的成分、组织和性能影响较大。因此焊前必须清理好焊丝表面和烘干焊剂。

焊丝在拉制成形后，应妥善保存，防锈、防蚀，必要时镀上防锈层（如镀铜），使用前、要求焊丝的表面清洁状况良好，不应有氧化皮、铁锈、油污等。焊丝表面的清理，可在焊丝除锈机上进行，在除锈的同时，还可矫直焊丝并装盘。

为了保证焊接质量，焊剂在保存时，应注意防潮，使用前必须按规定的温度烘干并保温，剩余的焊剂应回收，下次使用前重新烘干。

焊前的准备工作是保证焊接质量的前提，所以一定要把焊接前的准备工作做好，这样才能做出完美的焊接工艺。

工艺参数的选择与焊条电弧焊相比，埋弧焊需要控制的工艺参数较多，对焊接质量和焊缝成形影响较大的工艺参数有：焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝直径和伸出长度、焊丝倾角、装配间隙与坡口的大小等，此外焊剂层厚度及粒度对焊缝质量也有影响。下面分别讲述它们对焊缝质量和成型的影响。

5.1. 焊接电流 随着焊接电流的增加，熔深和焊缝余高都有显著增加，而焊缝的宽度变化不大。这是由于焊接电流增加时，电弧产生的热量也增加，传给焊件的热量也增加，电弧对熔池的作用力也相应在增强，所以熔深相应随之增加。同时，随着焊接电流的增加，焊丝的熔化量也相应增加，这就使焊缝的余高增加。反之，则熔深和余高都减小。

但是，当焊接电流太大时，由于熔深较深，而焊缝宽度变化不大，会使热影响区过大并产生焊瘤及焊件被烧穿等缺陷。也会使熔池中的气体和夹杂物上浮及逸出困难，焊缝易产生气孔、夹渣和裂纹等缺陷。电流过小时，则熔深不足，易产生熔合不好、未焊透和夹渣等缺陷。因此为了提高焊接质量，在增加焊接电流的同时，必须相应地提高电弧电压，以保证相应的焊缝宽度。

5.2. 电弧电压 当其他参数不变时，随着电弧电压的增加，焊接宽度明显增加，而熔深和焊缝余高则有所下降。这是由于电弧电压与电弧长度成正比，电弧电压的增加，也就是电弧长度的增加，这样焊件被电弧加热的面积也增加，结果使焊缝的宽度增加。同时电弧长度的增加，会使较多的热量用来熔化焊剂，而焊丝的熔化量没有增加，并且熔化的焊丝要分配在较大的面积上，所以焊缝的余高会降低。另外，由于弧长的增加，电弧摆动作用会加剧，电弧对熔池的作用力相对减弱，从而使焊缝熔深变小。埋弧焊时，电弧电压是依据焊接电流调整的，即一定焊接电流要保持一定的弧长才可能保证焊接电弧的稳定燃烧，所以电弧电压的变化范围是有限的。

但是电弧电压太大时，不仅使熔深变小，产生未焊透，而且会导致焊缝成形差、脱渣困难，甚至产生咬边等缺陷。所以在增加电弧电压的同时，还应适当增加焊接电流。

5.3. 焊接速度 当其他焊接参数不变而焊接速度增加时，焊接热输入量相应减小，从而使焊缝的熔深也减小。同时，焊缝单位长度内所得到的焊丝熔化量减少，所以焊缝的宽度及余高也相应地减小，焊接速度太大时，熔化金属量不足，容易产生咬边、未焊透等缺陷。为保证焊接质量必须保证一定的焊接热输入量，即为了提高生产率而提高焊接速度的同时，也相应提高焊接电流和电弧电压，才能保证焊缝质量。

5.4. 焊丝直径与伸出长度

5.4.1焊丝直径 焊接电流、电弧电压、焊接速度一定时，焊丝直径不同，焊缝形状会发生变化。其他条件不变，熔深与焊丝直径成反比关系，但这种关系随电流密度的增加而减弱，这是由于随着电流密度的增加，熔池熔化金属量不断增加，熔深增加较慢，并随着熔化金属量的增加，余高增加焊缝成形变差，所以埋弧焊时增加焊接电流的同时要增加电弧电压，以保证焊缝成形质量。

5.4.2 焊丝伸出长度 当其他焊接参数不变而焊丝长度增加时，电阻也随之增大，伸出部分焊丝所受到的预热作用增加，焊丝熔化速度加快，结果使熔深变浅，焊缝余高增加。焊丝伸出太长，会使导电嘴以下焊丝发红。因此须控制焊丝伸出长度，不宜过长。
5.5.  焊丝倾角 焊丝的倾斜方向分为前倾和后倾。倾角的方向和大小不同，电弧对熔池的力和热作用也不同，从而影响焊缝成形。当焊丝后倾一定角度时，由于电弧指向焊接方向，使熔池前面的焊件受到了预热作用，电弧对熔池的液态金属排出作用减弱，而导致焊缝宽而熔深变浅。反之，焊缝宽度较小而熔深较大，但易使焊缝边缘产生未熔合和咬边，并且使焊缝成形变差。

5.6. 其他

5.6.1 坡口形状 当其他焊接参数不变时，增加坡口的深度和宽度时，焊缝熔深增加，焊缝余高和熔合比显著减小，但焊缝厚度大致保持不变。

5.6.2 根部间隙 在对接焊缝中，焊件的根部间隙增加，熔深也随着增加。

5.6.3 焊件厚度和焊件散热条件 当焊件厚度较厚和散热条件较好时，焊缝宽度会减小，并且余高将增加。

5.6.4 焊剂层太薄时，容易露出焊接电弧，电弧保护不好，容易产生气孔或裂纹；焊剂层太厚时，焊缝变窄，成形系数减小。

5.6.5 一般情况下，焊剂粒度对焊缝成形影响不大，但采用小直径焊丝焊接薄板时，焊剂粒度对焊缝成形有影响。若焊剂粒度太大、电弧不稳定，焊缝表面粗。