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第四章 埋弧焊 ４.1 埋弧焊的特点和应用 一、埋弧焊的焊接过程及基本特点 定义：埋弧焊是利用焊丝与工件之间在焊剂层下燃烧的电弧产生热量，熔化焊丝、焊剂和母材金属而形成焊缝的熔化极电弧焊方法。 埋弧焊的焊接过程如上图所示。焊接时电源的两极分别接在导电嘴和工件上，焊丝通过导电嘴与工件接触，在焊丝周围撤上焊剂，然后接通电源，则电流经过导电嘴、焊丝与工件构成焊接回路。焊接时，焊机的起动、引弧、送丝、机头（或焊件）移动等过程全由焊机进行机械化控制，焊工只需按动相应的按钮即可完成工作。 基本特点: 1） 电弧在气泡（熔化焊剂形成）中燃烧：隔绝熔池与空气、防止弧光。 2） 焊接过程自动进行：焊丝送进、电弧引燃、小车行走。 优缺点 1 埋弧焊的主要优点 1）焊接生产率高 。 原因：干伸长短，可用大电流焊接（H大：厚度20mm钢板，不开坡口一次焊透）；热效率高。 结果：焊速大。厚度8～10mm工件，手弧焊：Vw6～8M/h 埋弧焊：Vw=30～50M/h 焊条电弧焊与埋弧焊的焊接电流和电流密度比较 2）焊缝质量好 保护好（O、N含量低）；减少了焊缝中产生气孔、裂纹等缺陷的可能性；焊接过程稳定（成分、机械性能） 3）焊接成本较低： 工件可不开坡口或开小坡口，减少了焊缝中焊丝的填充量； 飞溅极少，又没有焊条头的损失； 热效率高，故在单位长度焊缝上所消耗的电能也大大减少 4）劳动条件好： 机械化和自动化 没有弧光的有害影响，放出的烟尘和有害气体也较少 埋弧焊的主要缺点 1） 焊接位置受限 2） 焊剂氧化性强，不适合焊接活泼金属如铝、钛及其合金等。 3） 机动灵活性差 ，适于长、直焊缝。 4） 难以焊接薄板。电流小于100A时电弧稳定性不好 5） 设备容量大，费用高。 6）焊缝金属的冲击韧性普遍不好：热输入大，焊缝金属晶粒粗大。 应用范围 1）焊缝类型和工件厚度 ：可以保持在水平位置、或倾斜度不大的对接、角接和搭接接头 ；5mm ～ 650mm 。 2）焊接材料种类 能焊：碳素结构钢、低合金结构钢、不锈钢、耐热钢以及某些有色金属（如镍基合金、铜合金等） 不能焊接：铸铁（why?)、铝、镁（why?) 、铅、锌 等（why?课后作业） 4.2 埋弧自动焊的冶金特点 焊剂、焊丝及其配合 （一） 焊剂 1 焊剂的作用：保护、稳定电弧、渗合金、对焊缝整形等。 2 焊剂分类： 1）熔炼焊剂：焊缝外表美观，缺点不能大量渗合金，脱氧不完全。 2）烧结焊剂：容易添加合金、焊缝性能特别是冲击韧性优良、具有良好的经济性。 注意：焊剂使用时的烘干温度。 焊剂的种类及特点: P209 焊剂酸、碱度的计算略。 （二） 焊丝及选用 1 焊丝的选用原则：低碳钢和低合金高强钢焊接选与母材强 度相匹配的焊丝；耐热钢和不锈钢的焊接应选用与钢材成分 相近的焊丝。（why?) 焊丝直径与焊接电流范围 见P208 （三） 焊丝与焊剂的选配原则 低碳钢采用高Si、Mn焊剂配H08A焊丝，或低Si、Mn焊剂配H08MnA焊丝。 低合金高强钢的焊接可选用中Si、Mn焊剂配低合金高强钢焊丝。 耐热钢、低锰钢、耐蚀钢的焊接可选用中硅或低硅焊剂配相应的合金钢焊丝。 铁素体、奥氏体钢选用碱度较高的焊剂。 二 冶金特点 （一） 一般特点 焊接区域保护好，空气不易侵入； 熔池停留时间长，反应充分； 焊缝化学成分稳定。 （二）主要冶金反应（低碳钢） 液态金属中某一元素被焊剂中某一元素取代的反应。 Si、Mn的还原反应 １）　 Si、Mn的作用： 　　　Mn的作用：降低焊缝热裂纹的危险性，改善机械性能。 　　　 Si的作用：使熔池镇静，并保证取得致密的焊缝。 ２）冶金反应方程式 　2Fe + (SiO2) 2(FeO) + Si　 Fe + (MnO) (FeO) + Mn　 还原出来的Si、Mn过渡到熔池中去。 ３） Si、Mn的还原反应发生在温度较高的区域：首先是弧柱，其次是焊丝端部，再次为熔池前部。 ２　影响Si、Mn过渡的因素 １）　焊剂的成分 MnO、SiO2含量增加， Si、Mn过渡增加 焊剂的氧化性增强（Fe2O3、Mn2O3增加)， Si过渡减少 MnO相同时， SiO2含量增加， Mn过渡减少 2） 焊丝、母材中Si、Mn的原始浓度 原始浓度越低，过渡增加；增加任意一种原始浓度，另一种过渡增加 3）焊剂中的碱度增加， Mn过渡增加，而Si过渡减少 4）焊接规范参数： 小电流： Si、Mn过渡增加 大电压： Si、Mn过渡增加 C的烧损 1）来源：焊丝、母