完整版埋弧焊工艺参数及焊接技术.docx

1、完整版埋弧焊工艺参数及焊接技术1.3埋弧焊工艺参数及焊接技术1. 3. 1影响焊缝形状、性能的因素埋弧焊主要适用于平焊位置焊接，如果采用一定工装辅具也可以实现角焊和横焊 位置的焊接。埋弧焊时影响焊缝形状和性能的因素主要是焊接工艺参数、 工艺条件等。本节主要讨论平焊位置的情况。(1)焊接工艺参数的影响影响埋弧焊焊缝形状和尺寸的焊接工艺参数有焊接 电流、电弧电压、焊接速度和焊丝直径等。1)焊接电流 当其他条件不变时，增加焊接电流对焊缝熔深的影响 (如图1所 示)，无论是丫形坡口还是I形坡口，正常焊接条件下，熔深与焊接电流变化 成正比，即状的影响，如图2所示。电流小，熔深浅，余高和宽度不足；电流过

2、大，熔深大，余高过大，易产生高温裂纹图2焊接电流对焊缝断面形状的影响a)I形接头 b)Y形接头2)电弧电压 电弧电压和电弧长度成正比， 在相同的电弧电压和焊接电流时， 如 果选用的焊剂不同， 电弧空间电场强度不同，则电弧长度不同。如果其他条件 不变，改变电弧电压对焊缝形状的影响如图 3所示。电弧电压低，熔深大，焊缝 宽度窄，易产生热裂纹：电弧电压高时，焊缝宽度增加，余高不够。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电压过小 电压适当 电压过大b)图3电弧电压对焊缝断面形状的影响a)I形接头 b)Y形接

3、头焊接速度 焊接速度对熔深和熔宽都有影响，通常焊接速度小，焊接熔池大，焊缝熔深和熔宽均较大，随着焊接速度增加，焊缝熔深和熔都将减小，即熔深和熔 宽与焊接速度成反比，如图4所示。焊接速度对焊缝断面形状的影响，如图5所 示。焊接速度过小，熔化金属量多，焊缝成形差：焊接速度较大时，熔化金属量 不足，容易产生咬边。实际焊接时，为了提高生产率，在增加焊接速度的同时必 须加大电弧功率，才能保证焊缝质量3)焊接速度 焊接速度对熔深和熔宽都有影响，通常焊接速度小，焊接熔池大， 焊缝熔深和熔宽均较大，随着焊接速度增加，焊缝熔深和熔都将减小，即熔深和 熔宽与焊接速度成反比，如图4所示。焊接速度对焊缝断面形状的影响

4、，如图5 所示。焊接速度过小，熔化金属量多，焊缝成形差：焊接速度较大时，熔化金属 量不足，容易产生咬边。实际焊接时，为了提高生产率，在增加焊接速度的同时 必须加大电弧功率，才能保证焊缝质量75100 125 150/cnbmiu图4焊接速度对焊缝形成的影响H熔深 E熔宽a)速度it中 厚度适当 連糜过大b)图5 焊接速度对焊缝断面形状的影响a)I形接头 b)Y形接头4)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。表1所示的电流密度对焊缝形状尺寸的影响，从表中可见，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

5、密度的增加，熔池熔化金属量不断增加，熔融金属后排困难， 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。表1电流密度对焊缝形状尺寸的影响 (U=30-32V， Uw =33cm/min)项目焊接电流/A7007501000110013001400焊丝直径/ mm65465465平均电流密度/ Amm2636583852844868熔深H/mm7. 08 . 511. 510. 512. 016. 517. 519. 0熔宽B / mm2221192624222724形状系数B / H3. 12 . 51. 72.

6、 52. 01. 31. 51, 32）工艺条件对焊缝成形的影响1）对接坡口形状、间隙的影响 在其他条件相同时，增加坡口深度和宽度，焊缝熔深增加，熔宽略有减小，余高显著减小，如图 6所示。在对接焊缝中，如 果改变间隙大小，也可以调整焊缝形状，同时板厚及散热条件对焊缝熔宽和余高也有显著影响，如表2所示图呂坡口形状对焊缝成形的豪响表2焊缝间隙对对接焊尺寸的影响2）焊丝倾角和工件斜度的影响 焊丝的倾斜方向分为前倾和后倾两种，见图 7。倾斜的方向和大小不同，电弧对熔池的吹力和热的作用就不同，对焊缝成形的影响也不同。图 7a为焊丝前倾，图7b为焊丝后倾。焊丝在一定倾角内后倾时， 电弧力后排熔池金属的作用

7、减弱，熔池底部液体金属增厚， 故熔深减小。而电弧对熔池前方的母材预热作用加强， 故熔宽增大。图7c是后倾角对熔深、熔宽的影响。实际工作中焊丝前倾只在某些特殊情况下使用，例如 焊接小直径圆筒形工件的环缝等图7焊丝倾角对焊缝形成的影响a）前倾b）后倾c）焊丝后倾角度对焊缝形成的影响工件倾斜焊接时有上坡焊和下坡焊两种情况，它们对焊缝成形的影响明显不同，见图 &上坡焊时（图8a、b），若斜度B角 6。12则焊缝余高过大，两侧出现咬边，成形明显恶化。实际工作中应避免采用上坡焊。下坡焊的效果与上坡焊相反，见图 8c、da)j4B = Q* 4 8，b)未焊遗未烬透末烽透图8工件斜度对焊缝形成的影响a）上坡

8、斜b）上坡斜工件斜度的影响 c）下坡斜 d）下坡斜工件斜度的影响 B工件斜度3）焊剂堆高的影响 埋弧焊焊剂堆高一般在 2540mm，应保证在丝极周围埋 住电弧。当使用粘结焊剂或烧结焊剂时，由于密度小，焊剂堆高比熔炼焊剂高出 20%50%。焊剂堆高越大，焊缝余高越大，熔深越浅。（3 ）焊接工艺条件对焊缝金属性能的影响 当焊接条件变化时，母材的稀释率、焊剂熔化比率（焊剂熔化量/焊丝熔化量）均发生变化，从而对焊缝金属性能 产生影响，其中焊接电流和电弧电压的影响较大。图 9图11给出了焊接电流、 电弧电压和焊接速度对焊剂熔化比率的影响。 由于焊剂熔化比率的变化，焊缝金属的化学成分、力学性能均发生变化，

9、特别是烧结焊剂中合金元素的加入对焊缝 金属化学成分的影响最大。图12图14给出各种焊接条件变化时对焊缝金属图9焊接电流对焊剂熔化比率的影响图10电弧电压对焊剂熔化比率的影响图11焊接速度对焊剂熔化比率的影响图12焊接电流对焊缝金属化学成分的影响烧结悍料30205022 24 26电裁：5S0A擁炼焊朴727 si电掘电圧;VSi图13电弧电压对焊缝金属化学成分的影响50 010 15 20 25 30 35 40 45焊接直度/cmmin-i图14焊接速度对焊缝金属化学成分的影响1.3.2埋弧焊实施方法及工艺参数选择(1)焊前准备1)坡口设计及加工 同其他焊接方法相比，埋弧焊接母材稀释率较大，

10、母材成分对焊缝性能影响较大，埋弧焊坡口设计必须考虑到这一点。 依据单丝埋弧焊使用电流范围，当板厚小于14mm，可以不开坡口，装配时留有一定间隙：板厚 为1422mm，般开 V形坡口；板厚 22 -50mm时开X形坡口。对于 锅炉汽包等压力容器通常采用 U形或双U形坡口，以确保底层熔透和消除夹渣。埋弧焊焊缝坡口的基本形式和尺寸设计时，请查阅 GB/T9861988。坡口加工方法常采用刨边机和气割机，加工精度有一定要求。2)装配点固 埋弧焊要求接头间隙均匀无错边，装配时需根据不同板厚进行定间距、定位焊，如表3所示。另外直缝接头两端尚需加引弧板和熄弧板，以减 少引弧和引出时产生缺陷板厚t/mm焊缝长

11、度/mm定位长度/mm25300 50050 7025200 50070 100表3埋弧焊装配标准3）焊前清理 坡口内水锈、夹杂铁末，点焊后放置时间较长而受潮氧化等焊接时 容易产生气孔，焊前需提高工件温度或用喷砂等方法进行处理。（2）对接接头单面焊 对接接头埋弧焊时，工件可以开坡口或不开坡口。开坡 口不仅为了保证熔深，而且有时还为了达到其他的工艺目的。如焊接合金钢时， 可以控制熔合比；而在焊接低碳钢时，可以控制焊缝余高等。在不开坡口的情况 下，埋弧焊可以一次焊透 20mm以下的工件，但要求预留 56mm的间隙， 否则厚度超过14 16mm的板料必须开坡口才能用单面焊一次焊透。对接接头单面焊可采

12、用以下几种方法： 在焊剂垫上焊，在焊剂铜垫板上焊，在 永久性垫板或锁底接头上焊，以及在临时衬垫上焊和悬空焊等。分述如下：在焊剂垫上焊接用这种方法焊接时，焊缝成形的质量主要取决于焊剂垫托力 的大小和均匀与否，以及装配间隙的均匀与否。图14说明焊剂垫托力与焊缝成 形的关系。板厚28mm的对接接头在具有焊剂垫的电磁平台上焊接所用的 参数列于表4。电磁平台在焊接中起固定板料的作用。图15在焊剂垫上对焊接a）焊接情况b）焊剂托力不足c）焊剂拖力很大d）焊剂拖力过大 表4对接接头在电磁平台-焊剂垫上单面焊的焊接条件 板厚/mm装配间隙/mm焊丝直径/mm焊接电流/A电弧电压N焊接速度/cm min-1电流

13、种类焊剂垫 中焊剂颗 粒焊接垫软管中的空气压力/kPa20 1.01.612024 2873直流反接细小8130 1.51.627530028 3056.7交流细小81227530028 3056.73 :400425 :25 2811740 1.5237540028 3066.7交流细小101152452555028 3083.310150 2.5242545032 3458.3交流细小1011524575625 128 3076.760 3.0247532 3450交流正常101152460065028 3267.570 3.0465070030 3461.7交流正常10115280 3.

14、5472577530 3656.7交流正常101152板厚10 20mm的I形坡口对接接头预留装配间隙并在焊剂垫上进行单面焊的焊 接参数，见表5。所用的焊剂垫应尽可能选用细颗粒焊剂板厚/mm装配间隙/mm焊接电流/A电弧电压/V焊接速度/cm - min-1交流直流103470075034 3632 3450124575080036 4034 3645144585090036 4034 3642165690095038 4236 38331856950100040 4436 40282056950100040 4436 4025在焊剂铜垫板上焊接 这种方法采用带沟槽的铜垫板，沟槽中铺撒焊剂，焊

15、接时, 这部分焊剂起焊剂垫的作用，同时又保护铜垫板免受电弧直接作用。 沟槽起焊缝 背面成形作用。这种工艺对工件装配质量、垫板上焊剂托力均匀与否均不敏感。板料可用电磁平台固定，也可用龙门压力架固定。铜垫板的尺寸见图 16和表6在龙门架焊剂铜垫板上的焊接参数见表 7。表6铜垫板断面尺寸1（单位：mm）焊件厚度槽宽b槽深h沟槽曲率半径r4 /-6102.57.06 /-8123.07.58 -10143.59.512 /14184.012表7在龙门架焊剂铜垫板上单面焊的焊接条件 1板厚/mm装配间隙/mm焊丝直径/mm焊接电流/A电弧电压N焊接速度/cm min-1323380 -420 I2729

16、78.34234450 -5002931685234520 -560；313363634550 -6001333563734640 -6803537588344680 -720 ；353753.39r 344720 -780；3638461044780 -820 I3840461254850-900 139-41381454880-920 139-41363）在永久性垫板或锁底接头上焊接当焊件结构允许焊后保留永久性垫板时，厚10mm以下的工件可采用永久性垫板单面焊方法。永久性钢垫板的尺寸如表 8所示。垫板必须紧贴在待焊板缘上，垫板与工件板面间的间隙不得超过 0.51mm 表8对接用的永久性钢垫

17、板（单位：mm）板厚垫板厚度垫板宽度260.5 S43 +5610(0.3 0.4 )3厚度大于10mm的工件，可采用锁底接头焊接方法，如图 17所示（详见GB/T986-1988 ）。此法用于小直径厚壁圆筒形工件的环缝焊接，效果很好。4）在临时性的衬垫上焊接 这种方法采用柔性的热固化焊剂衬垫贴合在接缝背面进行焊接。衬垫材料需要专门制造或由焊接材料制造部门供应。 另外还有采用陶瓷材料制造的衬垫进行单面焊的方法。图17锁底对援接头5）悬空焊 当工件装配质量良好并且没有间隙的情况下， 可以采用不加垫板的悬 空焊。用这种方法进行单面焊时，工件不能完全熔透。一般的熔深不超过 2/3板厚，否则容易烧穿。

18、这种方法只用于不要求完全焊透的接头。（3）对接接头双面焊一般工件厚度从1040mm的对接接头，通常采用双 面焊。接头形式根据钢种、接头性能要求的不同，可采用图18所示的I形、丫 形、X形坡口。*3218不同板厚的接头形式肌形坡对接焊b） Y形坡对捋焊 c） X形坡口对搀焊这种方法对焊接工艺参数的波动和工件装配质量都不敏感，其焊接技术关键是保 证第一面焊的熔深和熔池的不流溢和不烧穿。焊接第一面的实施方法有悬空法、 加焊剂垫法以及利用薄钢带、石棉绳、石棉板等做成临时工艺垫板法进行焊接。1）悬空焊装配时不留间隙或只留很小的间隙 （一般不超过Imm）。第一面 焊接达到的熔深一般小于工件厚度的一半。反面

19、焊接的熔深要求达到工件厚度的 60 %70 %,以保证工件完全焊透。不开坡口的对接接头悬空焊的焊接参数，如表9所示。表9不开口对接接头悬空双面焊的焊接条件工件厚度/mm焊丝直径/mm焊接顺序焊接电流/A电弧电压N焊接速度/cm.min -164正380-4203058反430-470305584正440-4803050反480-5303150104正530-5703146反5906403346124正620-6603542反680-7203541144正680-7203741反730-7704038165正800-85034663反850-90036843175正850-90035-3760反

20、900-95037-3948185正850-90036-3860反900-95038-4040205正850-90036-3842反900丿 100038-4040225正900-95037-39453反1000 -105038-40402）在焊剂垫上焊接 如图19所示，焊接第一面时采用预留间隙不开坡口的方法最为经济。第一面的焊接参数应保证熔深超过工件厚度的 60 %70 %。焊完第一面后翻转工件，进行反面焊接，其参数可以与正面的相同以保证工件完全焊 透。预留间隙双面焊的焊接条件依工件的不同而异，表 10a、b分别为两组数据，可供参考。在预留间隙的重形坡口内，焊前均匀塞填干净焊剂，然后在焊剂

21、垫上施焊，可减少产生夹渣的可能，并可改善焊缝成形。第一面焊道焊接后，是 否需要清根，视第一道焊缝的质量而定）图19焊剂垫的结构实例a）软管气压式b）皮膜气压式C ）平带张紧式1 焊件4 充气软管7 气室2 焊剂5 橡皮膜8 平带3帆布6压板9带轮表10a对接接头预留间隙双面焊的焊接条件采用交流电，HJ431 ,第一面在焊剂焊剂垫上焊工件厚度/mm装配间隙/mm焊丝直径/mm焊接电流/A焊接电压N焊接速度/cm.min -114345700-75034365016345700-75034364518r 455750-80036404520455850-90036404524455900-9503

22、8424228565900-95038423330675950-1000404427408 -951100 120040-44205010 -1151200 130044-4817工件厚度/mm14表10b对接接头预留间隙双面焊的焊接条件 根据上海锅炉厂提供的资料。工件厚度/mm装配间隙/mm焊丝直径/mm焊接电流/A焊接电压N焊接速度/cm.min-160+13380400303257-604400550283263-7380+13400420303253-574500600364063-67102 14500600343850-605600700384058-67122 145505803

23、43850-57560070034v3858-67143 0.54550720384250-535650750364050-57 163 0.55650850364050-57如果工件需要开坡口，坡口形式按工件厚度决定。工件坡口形式及焊接条件，见表11表11开坡口工件的双面焊的焊接条件反60062036 3875185正703383086036 3833反60062036 3875226正70331050 115038 40305反60062036 3875246正7033110038 40405反800P 36 3847306正7033100036 4030wT反900100036 3833

24、3）在临时衬垫上焊接采用此法焊接第一面时，一般都要求接头处留有一定间 隙，以保证焊剂能填满其中。临时衬垫的作用是托住间隙中的焊剂。 平板对接接 头的临时衬垫常用厚 34mm、宽3050mm的薄钢带；也可采用石棉绳或石 棉板，如图20所示。焊完第一面后，去除临时衬垫及间隙中的焊剂和焊缝底层 的渣壳，用同样参数焊接第二面。要求每面熔深均达版厚韵 60 %70 %。a） b）图20在恤町衬型上厚擾J華洞带卑b）石棉绳空g）石棉板茎4）多层焊当板厚超过4050mm时，往往需要采用多层焊。多层焊时坡口 形状一般采用 V形和X形，而且坡口角度比较窄。图 21所示的焊道宽度比 焊缝深度小的多，此时在焊缝中心

25、容易产生梨形焊道裂纹。另外在多层焊结束时， 在焊道端部需加衬板，由于背面初始焊道不能全部铲除造成坡口角度变窄， 如图22所示，此时形成的梨形焊道更增加裂纹产生倾向，因而需要特别引起注意。021多层焊坡口角度对焊縫刖崑响日）坡口第度适当b）坡角度较小图益坡口轶小产生焊蠶内部初始裂纹（4）角焊缝焊接焊接T形接头或搭接接头的角焊缝时，采用船形焊和平角焊 两种方法。1）船形焊将工件角焊缝的两边置于与垂直线各成 45。的位置（见图23），可为焊缝成形提供最有利的条件。这种焊接法接头的装配间隙不超过 11.5mm,否贝必须采取措施，一以防止液态金属流失。船形焊的焊接参数，见表 12S 23船形焊 a）T形接头b）搭接接头 夷12船形焊焊接条件焊脚长度度/mm焊丝直径/mm焊接电流/A电弧电压/V焊接速度/cm.min -162450