材料连接设备及工艺 教学课件 作者 杨立军 第3章　埋　弧　焊.ppt

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1、第3章　埋　弧　焊3.1　埋弧焊的特点和应用3.2　埋弧焊的冶金特点3.3　电弧焊的自动调节系统3.4　埋弧焊设备3.5　埋弧焊工艺3.6　高生产率的埋弧焊工艺3.1　埋弧焊的特点和应用3.1.1　埋弧焊的焊接过程3.1.2　埋弧焊的特点3.1.3　埋弧焊的分类及应用3.1.1　埋弧焊的焊接过程图3-1　埋弧焊示意图1—焊缝　2—熔渣　3—颗粒状焊剂4—焊丝　5—焊剂导管3.1.2　埋弧焊的特点1.埋弧焊的优点2.埋弧焊的缺点1.埋弧焊的优点(1)焊缝质量好　一方面埋弧焊的电弧被掩埋在颗粒状焊剂及其熔渣之下，电弧及

2、熔池均处在渣相保护之中，对外界的隔离作用好；另一方面埋弧焊大大降低了焊接过程对焊工操作技能的依赖程度，焊接过程稳定，焊缝化学成分和力学性能的稳定性较好。(2)生产率高　埋弧焊时焊接电流可达1000A以上，电流密度也很大。(3)节省焊接材料和电能　埋弧焊可获得较大的熔深，故埋弧焊的工件可不开或小开坡口，减少了焊缝中焊丝的填充量，也节省了因加工坡口而消耗掉的焊件金属。(4)改善劳动条件　埋弧焊实现了焊接过程自动化，操作简便。2.埋弧焊的缺点(1)施焊位置受到限制　埋弧焊依靠颗粒状焊剂堆积形成保护条件，而且熔池体积大，液

3、态金属和熔渣的量多，在非平焊位置时焊剂不易保持，液态金属和熔渣也易流淌。(2)不适于焊接易氧化的金属材料　埋弧焊使用的焊剂主要成分为MnO、SiO2等金属及非金属氧化物，具有一定氧化性，故难以焊接铝、镁等氧化敏感性强的金属及其合金。(3)不适于焊接薄板和短焊缝　埋弧焊电弧弧柱的电位梯度较大，电流小于100A时电弧稳定性较差，不适宜焊接厚度在1mm以下的薄板。3.1.3　埋弧焊的分类及应用表3-1　埋弧焊分类及应用范围3.2　埋弧焊的冶金特点3.2.1　冶金过程的一般特点3.2.2　埋弧焊焊丝与焊剂的配合3.2.3　

4、低碳钢埋弧焊的主要冶金反应3.2.1　冶金过程的一般特点(1)焊缝保护效果好　焊条电弧焊是气-渣联合保护焊缝区。(2)冶金反应充分　埋弧焊对焊缝的热输入大，焊缝区的金属处于液态的时间长(比焊条电弧焊时长几倍)，因而使得液态金属、液态熔渣和气相之间的化学冶金反应更充分，熔池中的气体、夹杂物容易逸出，有利于消除气孔、夹渣等缺陷。(3)焊缝的化学成分稳定　埋弧焊时的焊接参数相对比较稳定，母材、焊丝和焊剂的熔化率也就比较稳定，焊缝化学冶金反应进行的程度比较一致，从而使焊缝的化学成分波动较小。(4)焊缝的组织易粗化　埋弧焊时

5、使用的焊接电流大，热输入大，熔池金属高温停留时间长，冷却凝固时间长，使得埋弧焊焊缝晶粒容易长大。3.2.2　埋弧焊焊丝与焊剂的配合1.焊剂2.焊丝3.焊丝与焊剂的选配1.焊剂图3-2　焊剂的分类1.焊剂表3-2　常用焊剂的化学成分2.焊丝表3-3　常见焊丝化学成分2.焊丝表3-3　常见焊丝化学成分2.焊丝表3-3　常见焊丝化学成分2.焊丝表3-3　常见焊丝化学成分3.焊丝与焊剂的选配表3-4　各种常用钢材埋弧焊焊丝与焊剂选配组合3.2.3　低碳钢埋弧焊的主要冶金反应1.锰、硅的还原反应及过渡2.碳的烧损3.控制硫、

6、磷含量4.去氢反应1.锰、硅的还原反应及过渡(1)锰、硅的还原反应　锰和硅均是低碳钢埋弧焊焊缝中主要的合金元素，适量的锰可以提高焊缝金属的强度和韧性，降低焊缝产生热裂纹的可能性；硅能镇静熔池，有利于获得致密的焊缝。(2)影响锰、硅过渡的因素(1)锰、硅的还原反应表3-5　埋弧焊各部分金属的Si、Mn含量(2)影响锰、硅过渡的因素图3-3　焊剂中MnO含量与锰的过渡量ΔMn的关系(焊丝：H08，焊接电流600~700A，电压30~32V，母材：低碳钢)2.碳的烧损埋弧焊焊缝中的碳来自焊丝和母材，焊剂中一般不含有碳。碳

7、与氧的亲和力大于硅、锰与氧的亲和力，因此在埋弧焊条件下碳很容易被氧化烧损，使焊缝中的含碳量降低，在熔滴和熔池中的碳均能与氧发生以下反应C+O≒CO提高熔化金属中含硅量，可抑制碳的氧化；而锰含量增加，对碳的氧化无明显影响；当碳的含量增加时，碳的氧化烧损会增大。3.控制硫、磷含量硫和磷都是焊缝中的有害杂质，硫、磷含量即使很小，也会使焊缝的热裂和冷脆倾向加剧，降低焊缝金属抗冲击能力，因而必须严格控制硫、磷在焊缝中的含量(质量分数在0.1%以下)。减少硫、磷在焊缝中的含量的途径主要有两个：①要严格限制焊接材料和被焊材料中硫

8、、磷的含量，这是最主要的途径；②通过冶金反应减少焊缝中硫、磷的含量。增加含锰量及焊剂碱度都有助于利用冶金反应减少焊缝中硫、磷的含量。但是，焊剂碱度提高，会使焊接性能下降，最好的方法仍是严格限制焊接材料和母材中硫、磷杂质的含量。4.去氢反应(1)形成HF(2)形成OH　在电弧高温的作用下，氢可与氧形成稳定的化合物OH，OH不溶于液态金属，也能排出熔池。3.3