原理:
埋弧焊是一种电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法。焊接电源的两极分别接至导电嘴和焊件,焊接时,颗粒状焊剂由焊剂漏斗经软管均匀的堆敷到焊件的待焊处,焊丝由焊丝盘经焊丝机构和导电嘴送入焊接区,电弧在焊剂下面的焊丝与母材之间燃烧。其固有的焊接质量稳定、焊接生产率高、无弧光及烟尘很少等优点,使其成为压力容器、管段制造、箱型梁柱等重要钢结构制作中的主要焊接方法。
特点:
生产效率高、节约金属及电能、焊接质量好、劳动条件好,除了减轻手工操作的劳动强度外,电弧弧光埋在焊剂层下,没有弧光辐射,劳动条件较好。 埋弧自动焊至今仍然是工业生产中最常用的一种焊接方法。适于批量较大,较厚较长的直线及较大直径的环形焊缝的焊接。广泛应用于化工容器、锅炉、造船、桥梁等金属结构的制造。
埋弧焊也有不足之处,如不及手工焊灵活,一般只适合于水平位置或倾斜度不大的焊缝;对焊件坡口加工与装配要求较高,费时;埋弧焊使用电流较大,电弧电场强度较高,高于100A时电弧稳定性较差,因此不适宜焊接薄件。
焊接设备:
(1)埋弧焊机:
自动埋弧焊机由焊接机头、控制箱、导轨及焊接电源组成,按不同的分类方法由分为:
①按用途分为专用和通用,通用焊机适用于各种结构对接、角接、环缝、纵缝的焊接,专用焊接适用于特定的焊缝或构件,如埋弧角焊机、T形梁焊机、埋弧堆焊机等。
②按送丝方式分为等速送丝和变速送丝,等速适用于细焊丝高电流密度条件的焊接,变速送丝适用于粗丝低电流密度条件下的焊接。
③按行走机构形式分为小车式、门架式(包括车床式)、悬臂式(包括悬挂式),通用埋弧焊机多采用小车式机构,可适合平板对接、角接及内外环缝的焊接;门架式行走机构适用于大型机构件的平板对接、角接;悬臂式焊机适用于大型工字梁、化工容器、锅炉锅筒等圆筒、圆球形结构上的纵缝和环缝的焊接。
小车式
门架式
悬臂式
悬挂式
④按焊丝数目和形状可分为单丝、双丝、多丝及带状电极焊机。应用最广泛的是单丝焊机,双丝或多丝埋弧焊是提高焊接生产效率的有效条件,使用最多的是双丝和三丝埋弧焊,带状电极埋弧焊机主要作用大面积堆焊。
埋弧焊机的电源分为交流和直流两种类型,应根据所焊产品的材质及焊剂类型进行选用,一般碳素结构钢和低合金结构钢,选配HJ430或HJ431与焊丝H08A或 HO8MnA时均优先考虑采用交流电源。若用低锰、低硅焊剂,为保证埋弧焊过程电弧的稳定性,必须选用直流电源。采用直流电源时,其输出端一般为反接,以获得较大的熔深。
埋弧焊电源外特性依据送丝方式不同而异。等速送或焊接电流反馈变速送丝式选用缓降或平特性电源;电弧电压反馈变速送丝式,则选用陡降外特性电源,空载电压一般为70-80V。
自动埋弧焊机按照工作需要,做成不同的形式。常见的有:焊车式、悬挂式、机床式、悬臂式、门架式等。使用最普遍的是MZ—1000焊机,该焊机为焊车式。MZ—1000焊机采用电弧电压自动调节(变速送丝)系统,送丝速度正比于电弧电压。
常见焊机样式:
汉神焊机
时代焊机
沪工焊机
焊机结构图示意(以时代焊机为例):
(2)控制系统:
包括电源外特性控制、送丝和小车拖动控制及程序自动控制。一般埋弧焊机,为了便于操作,把主要操作按钮装在操作控制盘上,使用时必须按照制造厂提供的外部接线安装图把控制系统连接好。
(3)机械机构:
机械结构:即通称的焊接小车部分,它由送丝机头、行走小车、机头调节机构、导电嘴以及焊丝盘、焊剂漏斗等部件组成,通常还装有操作控制盘。
(4)辅助设备:
①焊接夹具:使用焊接夹具的目的在于使工件准确定位并夹紧,以便于焊接。这样可以减少或免除定位焊缝并且可以减少焊接变形。有时为了达到其他工艺目的,焊接夹具往往与其他辅助设备联用,如单面焊双面成型装置等。
②工件变位设备:这种设备的主要功能是使工件旋转、倾斜、翻转以便把待焊的接缝置于最佳的焊接位置,达到提高生产率、改善焊接质量、减轻劳动强度的目的。工件变位设备的型式、结构及尺寸因焊接工件而异。埋弧焊中常用的工件变位设备有滚轮架、翻转机等。
③焊机变位设备:这种设备的主要功能是将焊接机头准确地送到待焊位置,焊接时可在该位置操作;或是以一定速度沿规定的轨迹移动焊接机头进行焊接。这种设备也叫做焊接操作机。它们大多与工件变位机、焊接滚轮架等配合使用,完成各种工件的焊接。基本形式有平台式、悬臂式、伸缩式、龙门式等几种。
④焊缝成形设备:埋弧焊的电弧功率较大,钢板对接时为防止熔化金属的流失和烧穿并促使焊缝背面成形,往往需要在焊缝背面加衬垫。最常用的焊缝成形设备除前面已提到的铜垫板外,还有焊剂垫。焊剂垫有用于纵缝的和用于环缝的两种基本型式。
⑤焊剂回收输送设备:用来在焊接中自动回收并输送焊剂,以提高焊接自动化的程度。采用压缩空气的吸压式焊剂回收输送器可以安装在小车上使用。
(5)焊丝:
埋弧焊所用焊丝有实芯焊丝和药芯焊丝两类。目前在生产中普遍使用的是实芯焊丝。焊丝的品种随所焊金属种类的增加而增加。目前已有碳素结构钢、合金结构钢、高合金钢和各种有色金属焊丝以及堆焊用的特殊合金焊丝。焊丝直径的选择依用途而定。半自动埋弧焊用的焊丝较细,一般直径为1.6、2、2.4mm,以便能顺利地通过软管,并且使焊工在操作中不会因焊丝的刚度而感到困难。自动埋弧焊一般使用直径3~6mm的焊丝,以充分发挥埋弧焊的大电流和高熔敷率的优点。对于一定的电流值可能使用不同直径的焊丝。同一电流使用较小直径的焊丝时,可获得加大焊缝熔深、减小熔宽的效果。当工件装配不良时,宜选用较粗的焊丝。
焊丝表面应当干净光滑,焊接时能顺利地送进,以免给焊接过程带来干扰。除不锈钢焊丝和有色金属焊丝外,各种低碳钢和低合金钢焊丝的表面最好镀铜。镀铜层既可起防锈作用,也可改善焊丝与导电嘴的电接触状况。为了使焊接过程能稳定地进行并减少焊接辅助时间,焊丝应当用盘丝机整齐地盘绕在焊丝盘上。每盘钢焊丝应由一根焊丝绕成。
(6)焊剂:
①基本要求:具有良好的冶金性能。与选用的焊丝相配合,通过适当的焊接工艺来保证焊缝金属获得所需的化学成分和力学性能以及抗热裂和冷裂的能力。具有良好的工艺性能。即要求有良好的稳弧、焊缝成形、脱渣等性能,并且在焊接过程中生成的有毒气体少。
②焊剂分类:按制造方法可分为熔炼焊剂、非熔炼焊剂;按化学成分1)按酸碱度分酸性焊剂、中性焊剂、碱性焊剂,2)按SiO₂含量分高硅焊剂、中硅焊剂、低硅焊剂,3)按MnO含量分高锰焊剂、中锰焊剂、低锰焊剂、无锰焊剂,4)按CaF₂含量分高氟焊剂、中氟焊剂、低氟焊剂;按化学性质可分为氧化性焊剂、弱氧化性焊剂、惰性焊剂;按颗粒结构可分为玻璃状焊剂、结晶状焊剂。
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