第3章 埋弧焊的原理.ppt

2020 2 26 楊建國 1 焊接方法與設(shè)備 2020 2 26 楊建國 2 第三章埋弧焊 定義 埋弧焊是電弧在焊劑層下燃燒進行焊接的方法 由于電弧掩埋在焊劑下燃燒 弧光不外露 因此稱為埋弧焊 該方法都為自動焊接方法 因此 該方法又稱為焊劑層下自動電弧焊或埋弧自動焊 2020 2 26 楊建國 3 第三章埋弧焊 埋弧焊的原理及特點 2020 2 26 楊建國 4 第三章埋弧焊 埋弧焊的原理及特點 2020 2 26 楊建國 5 第三章埋弧焊 埋弧焊的原理及特點 焊接生產(chǎn)效率高 I v 可使用大電流 從而功率 熔透深度及焊絲熔化速度增加 例如20mm鋼板I型坡口一次焊透熱量損失少 從而熱效率提高 焊接速度大大提高 可達60 150m h 而焊條電弧焊只有6 8m h 2020 2 26 楊建國 6 第三章埋弧焊 埋弧焊的原理及特點 2020 2 26 楊建國 7 第三章埋弧焊 埋弧焊的原理及特點 2020 2 26 楊建國 8 第三章埋弧焊 埋弧焊的原理及特點 2020 2 26 楊建國 9 第三章埋弧焊 埋弧焊的原理及特點 焊接質(zhì)量好 保護效果好 焊劑 熔渣保護 還原性氣分 熔池金屬凝固速度慢 冶金反應(yīng) 成份穩(wěn)定 缺陷 自動焊接過程 2020 2 26 楊建國 10 第三章埋弧焊 埋弧焊的原理及特點 2020 2 26 楊建國 11 第三章埋弧焊 埋弧焊的原理及特點 焊接成本低電流大 熔深大 可使用I型或者小角度坡口 節(jié)省加工坡口時間 減少填充金屬量飛濺少焊絲長熱量集中 熱效率高 單位長度消耗電能少 2020 2 26 楊建國 12 第三章埋弧焊 埋弧焊的原理及特點 勞動條件好機械化埋弧 弧光 煙塵 氣體 2020 2 26 楊建國 13 第三章埋弧焊 埋弧焊的原理及特點 焊縫外形美觀 熔渣覆蓋 2020 2 26 楊建國 14 第三章埋弧焊 埋弧焊的原理及特點 難以空間位置施焊焊件質(zhì)量裝配嚴格不適合薄板和短焊縫設(shè)備費用高適用材料范圍窄 適合FeNiCu 對于鑄鐵 Al Mg Pb Zn不適合焊縫的沖擊韌性普遍不好 2020 2 26 楊建國 15 第三章埋弧焊 埋弧焊的原理及特點 埋弧焊分類 2020 2 26 楊建國 16 第三章埋弧焊 埋弧焊的原理及特點 埋弧焊應(yīng)用造船 鍋爐 化工容器 橋梁 起重機及冶金機械中 特殊表面 2020 2 26 楊建國 17 第三章埋弧焊 埋弧焊的焊接現(xiàn)象 2020 2 26 楊建國 18 埋弧焊的焊接現(xiàn)象 埋弧焊的特殊性導(dǎo)致焊接電弧不能被直接觀察 為此人們出現(xiàn)過對該方法的一些誤解 如開始人們認為電流流過液態(tài)熔渣產(chǎn)生的電阻熱對母材熔化 2020 2 26 楊建國 19 埋弧焊的電弧現(xiàn)象 埋弧焊電弧處在焊劑層下 電弧引然后 金屬和焊劑的蒸汽及分解氣體圍繞電弧形成一個氣泡 電弧在這個氣泡中燃燒 肉眼觀測不到氣泡和電弧 需要通過X射線透視才能了解電弧區(qū)所發(fā)生的現(xiàn)象 2020 2 26 楊建國 20 埋弧焊的電弧現(xiàn)象 電弧特性 X射線觀察電壓與弧長具有良好的線性關(guān)系 2020 2 26 楊建國 21 埋弧焊的電弧現(xiàn)象 電弧特性 負阻特性 2020 2 26 楊建國 22 埋弧焊的電弧現(xiàn)象 熔滴過渡 直流反接400A40V17cm min 2020 2 26 楊建國 23 埋弧焊的電弧現(xiàn)象 熔滴過渡 2020 2 26 楊建國 24 埋弧焊的電弧現(xiàn)象 熔滴過渡 電弧電壓越大 焊接速度越慢 所形成的空洞越大 電弧電壓低 焊接速度快 焊絲前面有未熔化的焊劑 在焊絲的后方形成空洞 低速焊接時 液滴多數(shù)沿著前面的熔渣壁產(chǎn)生過渡 速度增大后 熔滴多數(shù)從后部過渡 2020 2 26 楊建國 25 埋弧焊的電弧現(xiàn)象 熔滴過渡 由于電流密度低 與MIG CO2焊相比 熔滴的過渡頻率達不到噴射過渡的程度 電流400A焊絲接負時 每秒鐘過渡10次左右 焊絲接正的時候過渡頻率是接負的時候的數(shù)倍 熔滴尺寸比較小 直徑與焊絲直徑相當 2020 2 26 楊建國 26 埋弧焊的電弧現(xiàn)象 電極焊絲的熔化特性 焊絲直徑的影響實質(zhì)是電流密度大小影響 2020 2 26 楊建國 27 埋弧焊的電弧現(xiàn)象 電極焊絲的熔化特性 干伸長的影響很大 2020 2 26 楊建國 28 埋弧焊的電弧現(xiàn)象 電極焊絲的熔化特性 熔化速度的增加量與 電流密度 干伸長 1 22成正比 利用這一點可以提高生產(chǎn)率 2020 2 26 楊建國 29 埋弧焊的電弧現(xiàn)象 電極焊絲的熔化特性 焊絲干伸長達到280mm時 焊絲熔化速度為普通情況的倆倍 2020 2 26 楊建國 30 埋弧焊的電弧現(xiàn)象 電極焊絲的熔化特性 焊絲接負約為焊絲接正時熔化速度的1 5倍 2020 2 26 楊建國 31 埋弧焊的電弧現(xiàn)象 母材的熔化 埋弧焊的特征就是利用大電流獲得較大的熔深 關(guān)于熔深有以下的經(jīng)驗公式 P 熔深 K 焊劑常數(shù) I 焊接電流 vw 焊接速度 Ua 焊接電壓 2020 2 26 楊建國 32 埋弧焊的電弧現(xiàn)象 母材的熔化 2020 2 26 楊建國 33 埋弧焊的電弧現(xiàn)象 母材的熔化 焊絲熔化與母材熔化的X射線觀察 I為大電流 低電壓 低焊速 焊絲潛入母材 電弧在前方金屬及熔化金屬上都有存在 焊絲前端呈筆尖狀I(lǐng)I相比I速度提高 電弧只在前方金屬上 電弧呈小刀狀I(lǐng)II屬于一般電弧 電壓較高 焊速較低IV相對于II極高速焊接 2020 2 26 楊建國 34 埋弧焊的電弧現(xiàn)象 母材的熔化 V型坡口焊接時 坡口面積一定 即使改變坡口角度 熔深 熔化形態(tài) 也不發(fā)生變化 2020 2 26 楊建國 35 埋弧焊的自動調(diào)節(jié)原理 2020 2 26 楊建國 36 埋弧焊的自動調(diào)節(jié)原理 埋弧焊的自動調(diào)節(jié) 必要性自動焊存在不穩(wěn)定因素弧長波動 焊件不平 裝配不良 定位焊點 送絲速度不均勻 網(wǎng)壓波動 2020 2 26 楊建國 37 埋弧焊的自動調(diào)節(jié)原理 埋弧焊的自動調(diào)節(jié) 2020 2 26 楊建國 38 埋弧焊的自動調(diào)節(jié)原理 埋弧焊的自動調(diào)節(jié) 2020 2 26 楊建國 39 埋弧焊的自動調(diào)節(jié)原理 埋弧焊的自動調(diào)節(jié) 穩(wěn)定性的條件 電源外特性與電弧靜特性必須有交點 且交點處電弧靜特性曲線的斜率大于電源外特性曲線的斜率 2020 2 26 楊建國 40 埋弧焊的自動調(diào)節(jié)原理 埋弧焊的自動調(diào)節(jié) 埋弧焊電源外特性必須是下降特性 2020 2 26 楊建國 41 埋弧焊的自動調(diào)節(jié)原理 埋弧焊的自動調(diào)節(jié) 調(diào)節(jié)的主要目標 消除電弧長度變化的干擾 2020 2 26 楊建國 42 埋弧焊的自動調(diào)節(jié)原理 埋弧焊的自動調(diào)節(jié) 2020 2 26 楊建國 43 埋弧焊的自動調(diào)節(jié)原理 埋弧焊的自動調(diào)節(jié) 埋弧焊調(diào)節(jié)途徑 保證焊絲熔化速度與焊絲送進速度相等 埋弧焊調(diào)節(jié)方法 調(diào)節(jié)焊絲熔化速度調(diào)節(jié)焊絲熔化速度 焊絲松進速度 2020 2 26 楊建國 44 埋弧焊的自動調(diào)節(jié)原理 熔化極電弧的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng) 焊絲的熔化速度與焊接電流和電弧電壓存在一定的關(guān)系等熔化速度曲線 電弧的穩(wěn)定工作曲線 系統(tǒng)的靜特性曲線 2020 2 26 楊建國 45 埋弧焊的自動調(diào)節(jié)原理 熔化極電弧的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng) 弧長波動 此時送絲速度不變 2020 2 26 楊建國 46 埋弧焊的自動調(diào)節(jié)原理 熔化極電弧的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng) 實質(zhì) 等速送絲時 弧長變化導(dǎo)致焊接電流變化 進而導(dǎo)致焊絲熔化速度的變化而使得弧長恢復(fù) 2020 2 26 楊建國 47 埋弧焊的自動調(diào)節(jié)原理 熔化極電弧的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)電壓波動 等速送絲 2020 2 26 楊建國 48 埋弧焊的自動調(diào)節(jié)原理 熔化極電弧的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng) 電弧自身調(diào)節(jié)系統(tǒng)無法消除網(wǎng)絡(luò)電壓波動對于焊接參數(shù)的影響 2020 2 26 楊建國 49 埋弧焊的自動調(diào)節(jié)原理 熔化極電弧的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng) 自身調(diào)節(jié)系統(tǒng)對于電源外特性的要求 緩降或者平特性的焊接電源 選擇原因 焊接電流變化大 自身調(diào)節(jié)速度快網(wǎng)絡(luò)波動 弧長變化小 2020 2 26 楊建國 50 埋弧焊的自動調(diào)節(jié)原理 電弧電壓反饋自動調(diào)節(jié)系統(tǒng) 必要性埋弧焊通常采用比較粗的焊絲 直徑一般在4mm以上的居多 如果仍然依靠電弧自身的調(diào)節(jié)保證弧長的穩(wěn)定 則由于系統(tǒng)對粗絲的調(diào)節(jié)靈敏度低 反映慢 無法滿足參數(shù)的穩(wěn)定調(diào)節(jié) 另外 弧長變化和調(diào)節(jié)過程中 電流的變動比較大 焊縫成形不均勻 寬度 深度方向 2020 2 26 楊建國 51 埋弧焊的自動調(diào)節(jié)原理 電弧電壓反饋自動調(diào)節(jié)系統(tǒng) 實質(zhì) 利用電弧電壓作為反饋量 通過轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)機構(gòu) 調(diào)節(jié)器 迫使送絲速度改變 把焊接規(guī)范調(diào)節(jié)到原來的數(shù)值 調(diào)節(jié)器的靜態(tài)特征方程為 2020 2 26 楊建國 52 埋弧焊的自動調(diào)節(jié)原理 電弧電壓反饋自動調(diào)節(jié)系統(tǒng) 2020 2 26 楊建國 53 埋弧焊的自動調(diào)節(jié)原理 電弧電壓反饋自動調(diào)節(jié)系統(tǒng) 弧長波動電壓調(diào)節(jié)與自動調(diào)節(jié)雙重機制 2020 2 26 楊建國 54 埋弧焊的自動調(diào)節(jié)原理 電弧電壓反饋自動調(diào)節(jié)系統(tǒng) 調(diào)節(jié)器分類 發(fā)電機 電動機電弧電壓反饋自動調(diào)節(jié)器晶閘管電弧電壓反饋自動調(diào)節(jié)器 2020 2 26 楊建國 55 埋弧焊的自動調(diào)節(jié)原理 電弧電壓反饋自動調(diào)節(jié)系統(tǒng) 網(wǎng)路電壓波動 2020 2 26 楊建國 56 埋弧焊的自動調(diào)節(jié)原理 電弧電壓反饋自動調(diào)節(jié)系統(tǒng) 電壓反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)對于電源外特性的要求 陡降特性的焊接電源 選擇原因 焊接電流變化小 穩(wěn)定 2020 2 26 楊建國 57 埋弧焊的自動調(diào)節(jié)原理 兩種調(diào)節(jié)系統(tǒng)的比較 2020 2 26 楊建國 58 埋弧焊設(shè)備 2020 2 26 楊建國 59 埋弧焊設(shè)備 組成部分 焊接機 2020 2 26 楊建國 60 埋弧焊設(shè)備 2020 2 26 楊建國 61 埋弧焊設(shè)備 2020 2 26 楊建國 62 埋弧焊設(shè)備 焊接電源焊接電源一般采用普通的交流電 電源容量從500A到2000A 薄板焊接多采用直流電源 電源外特性一般為陡降特性 2020 2 26 楊建國 63 埋弧焊設(shè)備 較大的自動焊焊機和專用型焊機有焊劑自動回收裝置 2020 2 26 楊建國 64 埋弧焊設(shè)備 注意事項 應(yīng)采用專用供電設(shè)備 且容量足夠大焊接電纜應(yīng)該足夠粗多臺焊機使用時應(yīng)該考慮三相平衡問題 2020 2 26 楊建國 65 埋弧焊設(shè)備的焊接材料與冶金過程 2020 2 26 楊建國 66 埋弧焊焊接材料與冶金過程 焊接材料及選用 埋弧焊熔深比較大 使焊縫金屬的性質(zhì)受母材的化學成分影響比較大 但焊絲及焊劑的組合對焊縫金屬的性質(zhì)也有較大影響 2020 2 26 楊建國 67 埋弧焊焊接材料與冶金過程 焊接材料及選用 焊絲標準 IIW ISO GB分類 碳素鋼焊絲結(jié)構(gòu)鋼焊絲不銹鋼焊絲有色金屬焊絲堆焊用特殊合金焊絲 2020 2 26 楊建國 68 埋弧焊焊接材料與冶金過程 焊接材料及選用 焊絲選擇總體原則 低碳鋼和低合金高強鋼的焊接選用與母材強度相匹配的焊絲耐熱鋼和不銹鋼的焊接選用與母材成分相近的焊絲 2020 2 26 楊建國 69 埋弧焊焊接材料與冶金過程 焊接材料及選用 2020 2 26 楊建國 70 埋弧焊焊接材料與冶金過程 焊接材料及選用 焊劑作用 保護電弧穩(wěn)定電弧焊縫成形合金過渡特殊姿態(tài) 2020 2 26 楊建國 71 埋弧焊焊接材料與冶金過程 焊接材料及選用 分類方法 制造方法熔煉焊劑燒結(jié)焊劑化學成分SiO2 CaO MgOSiO2 MnOSiO2 MnO CaO CaFSiO2 CaO MgO Al2O3SiO2 MnO TiO2 2020 2 26 楊建國 72 埋弧焊焊接材料與冶金過程 焊接材料及選用 熔煉焊劑 將配制好的原料在電爐中溶解 冷卻后加以粉碎制備成的焊劑 呈玻璃狀 成分均勻 顆粒強度高 吸水少 易儲存不能添加大量合金元素 2020 2 26 楊建國 73 埋弧焊焊接材料與冶金過程 焊接材料及選用 熔煉焊劑的優(yōu)點 焊縫外表美觀不吸濕 使用前不需要干燥未熔化的焊劑可重復(fù)利用熔煉焊劑的缺點 無法加入脫氧劑和鐵合金 2020 2 26 楊建國 74 埋弧焊焊接材料與冶金過程 焊接材料及選用 燒結(jié)焊劑制備過程 混合 加入粘結(jié)劑 烘干燒結(jié) 400 1000 粉碎 篩選 2020 2 26 楊建國 75 埋弧焊焊接材料與冶金過程 焊接材料及選用 燒結(jié)焊劑的優(yōu)點 大電流下焊接操作性好 適合焊接厚板 生產(chǎn)效率高焊縫金屬性能特別是沖擊韌性優(yōu)良易于加入合金元素消耗少 經(jīng)濟性好對不同的電流范圍有較好的適應(yīng)性缺點 吸潮 要在350 400 烘干 2020 2 26 楊建國 76 埋弧焊焊接材料與冶金過程 焊接材料及選用 堿性 酸性的尺度焊劑熔化成為熔渣 熔渣呈堿性還是呈酸性 對焊縫金屬的性能 焊接操作性都有很大的影響 一般酸性焊劑的焊接操作性好 能得到漂亮的焊縫 但焊縫沖擊值低 而堿性焊劑得到的焊縫沖擊值高 抗裂紋能力強 但焊接操作性不太好 2020 2 26 楊建國 77 埋弧焊焊接材料與冶金過程 焊接材料及選用 焊絲與焊劑的組配對埋弧焊焊縫金屬的性能有著決定作用 低碳鋼的焊接可選用高錳高硅型焊劑 配用H08MnA焊絲 或選用低錳低硅型焊劑配用H08MnA H10Mn2焊絲 低合金高強鋼的焊接可選用中錳中硅型焊劑 配用適當?shù)牡秃辖鸶邚婁摵附z 耐熱鋼 低錳鋼 耐蝕鋼的焊接可選用中硅過低硅型焊劑 配用相應(yīng)的合金鋼焊絲 鐵索體 奧氏體鋼一般選用堿度較高的焊劑 以降低合金元素的燒損及摻加較多的合金元素 2020 2 26 楊建國 78 埋弧焊焊接材料與冶金過程 埋弧焊的冶金過程 基本過程 氧化 還原 脫硫 脫磷 除氣特點 空氣不易侵入焊接區(qū)冶金反應(yīng)充分 氣體及雜質(zhì)易析出合金成分易控制焊縫金屬純度較高且成分均勻 2020 2 26 楊建國 79 埋弧焊焊接材料與冶金過程 埋弧焊的冶金過程 低碳鋼的主要冶金反應(yīng)硅 錳的還原碳的氧化燒損氫和硫磷的控制 2020 2 26 楊建國 80 埋弧焊焊接材料與冶金過程 埋弧焊的冶金過程 錳可以降低焊縫中形成熱裂紋的傾向 且可以提高焊縫金屬的力學性能硅可以鎮(zhèn)靜熔池 加快脫氧過程 保證焊縫金屬的致密性 2020 2 26 楊建國 81 埋弧焊焊接材料與冶金過程 埋弧焊的冶金過程 基本反應(yīng) 2020 2 26 楊建國 82 埋弧焊焊接材料與冶金過程 埋弧焊的冶金過程 碳的氧化燒損焊劑中不含有碳元素 只有通過母材和焊絲過渡碳元素燒損嚴重促進熔池攪拌 易于氣體析出 2020 2 26 楊建國 83 埋弧焊焊接材料與冶金過程 埋弧焊的冶金過程 硫磷的控制危害 硫磷使得熱裂紋傾向大磷導(dǎo)致焊縫冷脆性 降低沖擊韌性控制方法 控制來源焊絲焊劑 2020 2 26 楊建國 84 埋弧焊焊接材料與冶金過程 埋弧焊的冶金過程 去除氫元素氫元素危害 氣孔 冷裂紋去除方法控制來源 凈焊絲 烘焊劑冶金手段去除SiF4 CaF2MgO MnO CaO2 SiO2 2020 2 26 楊建國 85 埋弧焊工藝 2020 2 26 楊建國 86 埋弧焊工藝 埋弧焊的工藝內(nèi)容及編制 2020 2 26 楊建國 87 埋弧焊工藝 埋弧焊的工藝內(nèi)容及編制 編制焊接工藝原則及依據(jù)原則 保證接頭質(zhì)量降低成本依據(jù)材料牌號規(guī)格焊件形狀 結(jié)構(gòu)質(zhì)量技術(shù)要求 2020 2 26 楊建國 88 埋弧焊工藝 埋弧焊的工藝內(nèi)容及編制 2020 2 26 楊建國 89 埋弧焊工藝 埋弧焊的工藝內(nèi)容及編制 焊前準備開坡口焊件清理 噴丸 鋼絲刷 砂輪 火焰 溶劑 裝配 間隙 錯邊 點固 引弧板 焊絲清理 焊劑烘干焊機檢查與調(diào)試 2020 2 26 楊建國 90 埋弧焊工藝 焊接工藝因素的影響及選擇 熔深余高增加 焊瘤 梨形焊縫 2020 2 26 楊建國 91 埋弧焊工藝 焊接工藝因素的影響及選擇 電壓低 深而窄電壓高 淺而寬 余高小 焊劑熔化量增加 梨形焊縫 2020 2 26 楊建國 92 埋弧焊工藝 焊接工藝因素的影響及選擇 焊速過小 熔深小速度大 焊縫寬度 熔深下降焊速極高 咬邊 2020 2 26 楊建國 93 埋弧焊工藝 焊接工藝因素的影響及選擇 2020 2 26 楊建國 94 埋弧焊工藝 焊接工藝因素的影響及選擇 直徑過小 梨形焊縫 2020 2 26 楊建國 95 埋弧焊工藝 焊接工藝因素的影