埋弧自动焊过程、特点及对低碳钢薄板的焊接

2010-09-08李季

中国新技术新产品 2010年10期

李季

（齐齐哈尔市自来水集团广源给水工程有限公司,黑龙江齐齐哈尔 161005）

1 埋弧自动焊的过程

手工电弧焊时，为了维持焊接电弧的稳定燃烧，要用手工不断地均匀向电弧空间送进焊条，构成了送条运动；同时还需手握焊钳不断地沿焊接方向移动。而自动焊时这两个运动都是通过机械自动实现的，所以称为自动电弧焊。埋弧自动焊时为使焊条连续送进，不能用一根根的焊条，而是用成盘的光焊丝，焊接电弧的燃烧是在焊剂的掩埋下进行的，所以称为埋弧自动焊。

埋弧自动焊的焊接过程如下图所示。焊接时电源的两极分别接在导电嘴6和工件1上，首先进行调整让焊丝4接触工件，并在焊丝周围撒上焊剂2，然后启动电源，则电流通过导电嘴经焊丝与工件构成回路，然后反抽焊丝则可在焊丝和工件之间引燃电弧。引燃后用电弧热熔化焊丝，工件和焊丝形成熔池和熔渣，借助送丝滚轮5不断地送进焊丝，，焊剂漏斗3在电弧前撒上焊剂，随着焊机的行走，熔化金属即可在电弧离开后冷却结晶形成焊缝7，并在焊缝表面上形成渣壳8。

2 埋弧自动焊的特点

埋弧自动焊与手工电弧焊相比有以下一些特点：

2.1 热利用率高

埋弧焊时由于电弧掩埋在焊剂下面燃烧，由表1可见它与手工电弧焊相比，其辐射、飞溅损失和母材传热损失均大幅度下降，而用于熔化焊丝、母材和焊剂的热量却大大增加。特别是熔化母材的热量大幅度增加，更有利于提高焊缝的熔深，从而提高焊接生产率，而母材传热的减少却有利于减少焊接热影响区宽度，提高了焊接质量。

2.2 焊缝含氮量低

埋弧焊时焊剂熔化量大，渣保护层厚，因而对空气的隔离作用很好。分析电弧燃烧时气泡的化学成分得知，其主要成分为CO和H2气体，是具有一定的还原性的气体，因而可使焊缝中的氮含量大大降低，从而使焊缝的塑性较高，如表2所示。

2.3 生产率高

埋弧焊是自动焊，使用成盘的焊丝，焊接电流是经过导电嘴在即将进入电弧空间时送入焊丝的，焊丝伸出长度（即指导电嘴端部到电弧之间的焊丝长度）较小，其表面又没有药皮的包复，所以允许使用比手工电弧焊时大得多的电流及电流密度（如表3所示），而不致使焊丝因

电阻热的作用而发红，也没有手工焊时焊芯温度太高带来的药皮脱落问题。因而埋弧焊时可输入更大的功率，从而增加了金属的熔化量，提高了焊件的熔深，同时为保证一定的熔池及焊缝尺寸，也允许使用更快的焊接速度，如厚度为8~10mm的钢板对接，单丝埋弧焊的焊接速度可达30~50m/h，双丝或多丝埋弧焊还可以提高一倍以上，而手工电弧焊的焊接速度则一般不超过6~8m/h，因而埋弧自动焊有更高的生产率。

3 埋弧自动焊对低碳钢薄板的焊接

低碳钢薄板的焊接工艺最初，所采取的焊接工艺方案是：焊接采用双面自动焊，坡口型式为Ⅰ型。焊接顺序为：第1遍先焊接里口，MZ-1000焊机施焊，下衬焊剂垫，焊后背面清根；第2遍，焊接外口，在LAE-1000焊机上施焊，采用悬空焊。按此焊接工艺方法施焊，经RT探伤，发现第1道焊缝里面存在大量气孔，经分析，在埋弧焊中产生气孔的原因大致有以下几种：焊剂吸潮或不干净；焊接时焊剂覆盖不充分；电弧磁吹偏；焊接工艺参数选择不当。

基于这几种情况，首先检查焊剂的烘干温度及回收情况，结果证明原因并不在此，又排除了操作上的原因，那么产生气孔的原因可能是由于焊接工艺参数选配不合理而造成的。产生气孔的原因可能是：第1遍施焊时的电流较小而焊接速度又较快，焊缝结晶速度快，熔池中的气孔来不及溢出而滞留在焊道中，在第2遍施焊时又是采用悬空焊，焊接电流较小，焊接线能量小，熔深较浅，对第1遍焊道的后热影响不大而气体没能扩散出，如果再增加电流或降低焊接速度又容易将焊道烧穿。为此增大了第1遍的施焊电流，适当减小焊接速度，焊后经外观及RT检查气孔明显减少，有的甚至没有气孔的产生，但还是存在焊接质量时好时坏的现象，焊接质量非常不稳定。再增大焊接电流又容易将焊道烧穿，焊道成型不好。因此这一方法并不能保证焊缝质量的稳定。

为此重新制定焊接工艺，焊接仍采用双面自动焊，坡口型为Ⅰ型。焊接顺序改为：第1遍，焊接外口。方法采用悬空焊，在LAE-1000焊机上施焊，将焊接电流减少为260A，同时降低焊接速度，施焊完毕背面不清根。第2遍，焊接里口，在MZ-1000焊机上施焊，下衬焊剂垫，增加焊接电流，提高焊接速度，增大焊接熔深，延长熔池存在时间，使其将板厚的80%部分熔化。

由于第1遍是采用悬空焊，焊接相当于一个封底焊，而保证焊接里口线能量增大的同时焊道不被烧穿。此时，第2遍由于热输入增大，焊缝结晶速度慢，熔池中的气体有充分的时间溢出，焊后将试板进行外观检查及RT探伤，发现内部还是有少量不超标的气孔，再将第2遍的电流增大为460A，进一步将熔池的结晶速度减慢，再经RT探伤，内部基本没有气孔产生。将试板进行力学性能试验，结果全部合格。按此焊接工艺参数和焊接顺序再在产品中施焊，经过一段时间的跟踪，均未再出现超标气孔，焊按质量稳定，由此证明此种焊接工艺参数和焊接顺序的选择是合理的。