焊接方法与设备第3章 埋弧焊教学讲义

弧长变化、网压波动对焊接电流和电弧电压的影响如图3-3所示。 由于弧长变化对焊接电流和电弧电压的影响最为严重，因此埋弧焊 的自动调节是以消除电弧长度变化的干扰作为主要目标。
图3-3 弧长变化、网压波动对焊接电流和电弧电压的影响 a)弧长变化的影响 b)网压波动的影响
3.埋弧焊自动调节的方法 埋弧焊电弧长度是由焊丝送丝速度和焊丝熔化速度决定的， 只有使送丝的速度等于焊丝熔化的速度，电弧长度才有可能保持 稳定不变。 当电弧长度发生变化时，为了恢复弧长，可通过两种方法来实 现，一是调节焊丝送丝速度；二是调节焊丝熔化速度。 根据上述两种不同的调节方法，埋弧焊有两种型式：一是焊 丝送丝速度在焊接过程中恒定不变，通过改变焊丝熔化速度来消 除弧长干扰的等速送丝式，焊机型号有MZ1—1000型；二是焊丝送 丝速度随电弧电压变化，通过改变送丝速度来消除弧长干扰的变 速送丝式，焊机型号有MZ—1000型。
三、埋弧焊的自动调节原理 1.埋弧焊自动调节的必要性 合理地选择焊接参数，并保证预定的焊接参数在焊接过程中稳定， 是获得优质焊缝的重要条件。 焊条电弧焊是通过人工调节作用来保证选定的焊接参数稳定的，即 依靠焊工的肉眼观察焊接过程，并经大脑的分析比较，然后用手调 整焊条的运条动作来完成。 以机械代替手工送进焊丝和移动电弧的埋弧焊必须具有相应的自动 调节作用来取代人工调节作用，否则，当遇到弧长干扰等因素时， 就不能保证焊接过程的稳定。
图3-1 埋弧焊原理示意图 1—焊剂漏斗 2—软管 3—坡口 4—焊件 5—焊剂 6—熔敷金属 7—渣壳 8—导电嘴 9—电源
10—送丝机构 11—焊丝
图3-2所示电弧 3—熔池 4—熔渣 5—焊剂 6—焊缝 7—焊件 8—渣壳
一、埋弧焊工作原理 埋弧焊是利用焊丝和焊件之间燃烧的电弧所产生的热量来熔化焊丝、焊剂 和焊件而形成焊缝的。
工作原理如图3-1所示，焊接时电源输出 端分别接在导电嘴和焊件上，先将焊丝 由送丝机构送进，经导电嘴与焊件轻微 接触，焊剂由漏斗口经软管流出后，均 匀地堆敷在待焊处。引弧后电弧将焊丝 和焊件熔化形成熔池，同时将电弧区周 围的焊剂熔化并有部分蒸发，形成一个 封闭的电弧燃烧空间。密度较小的熔渣 浮在熔池表面上，将液态金属与空气隔 绝开来，有利于焊接冶金反应的进行。 随着电弧向前移动，熔池液态金属随之 冷却凝固而形成焊缝，浮在表面上的液 态熔渣也随之冷却而形成渣壳。
2.埋弧焊自动调节的目标 埋弧焊的焊接参数主要有焊接电流和电弧电压等。焊接电流和 电弧电压是由电源的外特性曲线和电弧静特性曲线的交点所确定 的。因此，凡是影响电源外特性曲线和电弧静特性曲线的外界因 素，都会影响焊接电流和电弧电压的稳定。 电弧长度是影响电弧静特性曲线的主要因素，如焊件表面不平 整、装配质量不良及有定位焊缝等都会使电弧长度发生变化。网 路电压则是影响电源外特性曲线的主要因素，如附近其他电焊机 等大容量设备突然启动或停止都会造成网压波动。
图3-5典型埋弧焊机的组成 1—焊接电源 2—控制装置 3—焊丝盘 4—焊丝 5—焊丝送给电动机 6—焊剂漏斗 7—焊丝送给滚轮 8—焊剂 9—电弧 10—轨道 11—焊剂回收装置
(1)焊接电源 埋弧焊电源有交流电源和直流电源。通常直流电源适用于小电流、 快速引弧、短焊缝、高速焊接及焊剂稳弧性较差、对参数稳定性 要求较高的场合。交流电源多用于大电流及直流磁偏吹严重的场 合。一般埋弧焊电源的额定电流为500～2000A，具有缓降或陡降 外特性，负载持续率100％。 (2)机械系统 送丝机构包括送丝电动机及转动系统、送丝滚轮和矫直滚轮等。 它的作用是可靠地送丝并具有较宽的调节范围；行走机构包括行 走电动机及转动系统、行走轮及离和器等。行走轮一般采用绝缘 橡胶轮，以防焊接电流经车轮而短路；焊丝的接电是靠导电嘴实 现的，对其要求是导电率高、耐磨、与焊丝接触可靠。
第二节 埋弧焊设备
一、埋弧焊的设备及分类
1.埋弧焊机分类 1)按用途可分为专用焊机和通用焊机两种，通用焊机如小车式 的埋弧焊机，专用焊机如埋弧角焊机、埋弧堆焊机等。 2)按送丝方式可分为等速送丝式埋弧焊机和变速送丝式埋弧焊 机两种，前者适用于细焊丝高电流密度条件的焊接，后者则适用于 粗焊丝低电流密度条件的焊接。 3)按焊丝的数目和形状可分为单丝埋弧焊机、多丝埋弧焊机及 带状电极埋弧焊机。目前应用最广的是单丝埋弧焊机。多丝埋弧焊 机，常用的是双丝埋弧焊机和三丝埋弧焊机。带状电极埋弧焊机主 要用作大面积堆焊。
第三章 埋弧焊
第一节 埋弧焊的原理及特点 定义：埋弧焊是相对于明弧焊而言的，是指电弧在颗粒状焊剂层下 燃烧的一种焊接方法。 焊接时，焊机的启动、引弧、焊丝的送进及热源的移动全由机械控制， 是一种以电弧为热源的高效的机械化焊接方法，现已广泛用于锅炉、压力 容器、石油化工、船舶、桥梁、冶金及机械制造工业中。
4)按焊机的结构形式可分为小车式、悬挂式、车床式、门架式、悬臂式 等，如图3-4所示。目前小车式、悬臂式用的较多。
图3-4 常见的埋弧焊机结构形式 a)小车式 b)悬挂式 c)车床式 d)门架式 e)悬臂式
2.埋弧焊机组成 典型的埋弧焊机组成如图3-5所示，它是由焊接电源，机械系统 (包括送丝机构、行走机构、导电嘴、焊丝盘、焊剂漏斗等)，控 制系统(控制箱、控制盘)三部分组成。
二、埋弧焊的特点及应用 1.埋弧焊的优点 (1) 焊接生产率高 埋弧焊可采用较大的焊接电流，同时电弧加热集中，熔深增加，单 丝埋弧焊可一次焊透20mm以下不开坡口的钢板。埋弧焊的焊接速度 较焊条电弧焊快，单丝埋弧焊焊速可达30～50m/h，而焊条电弧焊 焊速则不超过6～8m/h。 (2) 焊接质量好 熔池有熔渣和焊剂的保护，空气中的氮、氧难以侵入，提高了焊缝 金属的强度和韧性。由于焊接速度快，热输入相对减少，故热影响 区的宽度比焊条电弧焊小，有利于减少焊接变形并防止近缝区金属 过热。另外，焊缝表面光洁、平整、成形美观。
2.埋弧焊的缺点 1)埋弧焊采用颗粒状焊剂进行保护，一般只适用于平焊或倾斜度不 大的位置及角焊位置焊接。 2)焊接时不能直接观察电弧与坡口的相对位置，容易产生焊偏及未 焊透，故需要采用焊缝自动跟踪装置来保证焊炬对准焊缝不焊偏。 3)埋弧焊使用电流较大，电弧的电场强度较高，电流小于100A时， 电弧稳定性较差，因此不适宜焊接厚度小于1mm的薄件。 4)焊接设备比较复杂，维修保养工作量比较大，且仅适用于直的长 焊缝和环形焊缝焊接，对于一些形状不规则的焊缝无法焊接。