1、埋弧焊工藝參數及焊接技術1 . 3. 1影響焊縫形狀、性能的因素埋弧焊主要適用于平焊位置焊接，如果采用一定工裝輔具也可以實現角焊和橫焊位置的焊接。埋弧焊時影響焊縫形狀和性能的因素主要是焊接工藝參數、工藝條件等。本節主要討論平焊位置的情況。（1）焊接工藝參數的影響 影響埋弧焊焊縫形狀和尺寸的焊接工藝參數有焊接電流、電弧電壓、焊接速度和焊絲直徑等。1 ）焊接電流 當其他條件不變時，增加焊接電流對焊縫熔深的影響（如圖1所示），無論是 Y形坡口還是I形坡口，正常焊接條件下，熔深與焊接電流變化成正比，即狀的影響，如圖2所示。電流小，熔深淺，余高和寬度不足；電流過大，熔深大，余高過大，易產生高溫裂 紋。圖

2、1焊接電流與熔深的關系（0）圖2焊接電流對焊縫斷面形狀的影響a)l形接頭 b) Y形接頭2) 電弧電壓 電弧電壓和電弧長度成正比，在相同的電弧電壓和焊接電流時，如果選用的焊劑不同，電弧空間電場強度不同，則電弧長度不同。如果其他條件不變，改變電弧電壓對焊縫形狀的影響如圖 3所示。電弧電壓低，熔深大，焊縫寬度窄，易產生熱裂紋：電弧電壓 高時，焊縫寬度增加，余高不夠。埋弧焊時，電弧電壓是依據焊接電流調整的，即一定焊接 電流要保持一定的弧長才可能保證焊接電弧的穩定燃燒，所以電弧電壓的變化范圍是有限 的。圖3電弧電壓對焊縫斷面形狀的影響a)l形接頭b) Y形接頭焊接速度 焊接速度對熔深和熔寬都有影響，通

3、常焊接速度小，焊接熔池大，焊縫熔深和熔寬均較大，隨著焊接速度增加，焊縫熔深和熔都將減小，即熔深和熔寬與焊接速度成反比，如圖4所示。焊接速度對焊縫斷面形狀的影響，如圖5所示。焊接速度過小，熔化金屬量多，焊縫成形差：焊接速度較大時，熔化金屬量不足，容易產生咬邊。實際焊接時，為了 提高生產率，在增加焊接速度的同時必須加大電弧功率，才能保證焊縫質量。3) 焊接速度焊接速度對熔深和熔寬都有影響，通常焊接速度小，焊接熔池大，焊縫熔深和熔寬均較大，隨著焊接速度增加，焊縫熔深和熔都將減小， 即熔深和熔寬與焊接速度成反比, 如圖4所示。焊接速度對焊縫斷面形狀的影響，如圖5所示。焊接速度過小，熔化金屬量多，焊縫成

4、形差：焊接速度較大時，熔化金屬量不足，容易產生咬邊。實際焊接時，為了 提高生產率，在增加焊接速度的同時必須加大電弧功率，才能保證焊縫質量。圖4焊接速度對焊縫形成的影響H熔深 E熔寬圖5 焊接速度對焊縫斷面形狀的影響a)I形接頭 b) Y形接頭4) 焊絲直徑 焊接電流、電弧電壓、焊接速度一定時，焊絲直徑不同，焊縫形狀會發生變化。表1所示的電流密度對焊縫形狀尺寸的影響，從表中可見，其他條件不變，熔深與焊絲直徑成反比關系，但這種關系隨電流密度的增加而減弱，這是由于隨著電流密度的增加，熔池余高熔化金屬量不斷增加，熔融金屬后排困難，熔深增加較慢，并隨著熔化金屬量的增加,增加焊縫成形變差， 所以埋弧焊時增

5、加焊接電流的同時要增加電弧電壓，以保證焊縫成形質量。表1電流密度對焊縫形狀尺寸的影響(U=30-32V, Uw =33cm/min )項目焊接電流/A7007501000110013001400焊絲直徑/ mm6546465平均電流密度/2636583852844868熔深H/mm7.08.5A mm-211.10.12.16.17.19.熔寬2221192624222724B/ mm形狀系數B/ H3. 12. 51 . 72. 52. 01 . 31 . 51, 3(2)工藝條件對焊縫成形的影響1)對接坡口形狀、間隙的影響在其他條件相同時，增加坡口深度和寬度，焊縫熔深增加，熔寬略有減小，余

6、高顯著減小，如圖6所示。在對接焊縫中，如果改變間隙大小，也可以調2所示。整焊縫形狀，同時板厚及散熱條件對焊縫熔寬和余高也有顯著影響，如表圖6坡口形狀對焊縫成形的影響 表2焊縫間隙對對接焊尺寸的影響工藝參數熔深/ mm熔寬/ mm余高/ mm熔合比（）板厚/ mm電流/ A電弧電壓/V焊接速度/cm. min -1間隙/ mm02402402402412700-7503234134201021747164 6120800-85036382013423112711272263725758615230900-100040-4220301233353061677259637255592）焊絲傾角和工件

7、斜度的影響焊絲的傾斜方向分為前傾和后傾兩種，見圖7。傾斜的方向和大小不同，電弧對熔池的吹力和熱的作用就不同，對焊縫成形的影響也不同。圖7a為焊絲前傾，圖7b為焊絲后傾。焊絲在一定傾角內后傾時，電弧力后排熔池金屬的作用減弱， 熔池底部液體金屬增厚， 故熔深減小。而電弧對熔池前方的母材預熱作用加強，故熔寬增大。圖7c是后傾角對熔深、熔寬的影響。實際工作中焊絲前傾只在某些特殊情況下使用，例如 焊接小直徑圓筒形工件的環縫等。圖7焊絲傾角對焊縫形成的影響a）前傾b）后傾c）焊絲后傾角度對焊縫形成的影響工件傾斜焊接時有上坡焊和下坡焊兩種情況，它們對焊縫成形的影響明顯不同，見圖8。上坡焊時（圖8a、b），若

8、斜度B角 6。12°則焊縫余高過大，兩側出現咬邊，成形明顯惡化。8c、d 。實際工作中應避免采用上坡焊。下坡焊的效果與上坡焊相反，見圖圖8工件斜度對焊縫形成的影響a）上坡斜b）上坡斜工件斜度的影響c）下坡斜d）下坡斜工件斜度的影響工件斜度3）焊劑堆高的影響 埋弧焊焊劑堆高一般在 2540mm，應保證在絲極周圍埋住電弧。當使 用粘結焊劑或燒結焊劑時，由于密度小，焊劑堆高比熔煉焊劑高出20%50%。焊劑堆高越大，焊縫余高越大，熔深越淺。（3）焊接工藝條件對焊縫金屬性能的影響當焊接條件變化時， 母材的稀釋率、焊劑熔化比率（焊劑熔化量/焊絲熔化量）均發生變化，從而對焊縫金屬性能產生影響，其中

9、焊接電流和 電弧電壓的影響較大。圖9圖11給出了焊接電流、電弧電壓和焊接速度對焊劑熔化比率的影響。由于焊劑熔化比率的變化，焊縫金屬的化學成分、力學性能均發生變化，特別是燒結焊劑中合金元素的加入對焊縫金屬化學成分的影響最大。圖12圖14給出各種焊接條件變化時對焊縫金屬Mn、Si含量的影響。圖9焊接電流對焊劑熔化比率的影響圖10電弧電壓對焊劑熔化比率的影響圖11焊接速度對焊劑熔化比率的影響圖12焊接電流對焊縫金屬化學成分的影響圖13電弧電壓對焊縫金屬化學成分的影響圖14焊接速度對焊縫金屬化學成分的影響埋弧焊實施方法及工藝參數選擇(1)焊前準備1) 坡口設計及加工 同其他焊接方法相比，埋弧焊接母材稀

10、釋率較大，母材成分對焊縫性能影響較大，埋弧焊坡口設計必須考慮到這一點。依據單絲埋弧焊使用電流范圍，當板厚小于14mm，可以不開坡口，裝配時留有一定間隙： 板厚為1422mm，一般開 V形坡口; 板厚22 -50mm時開X形坡口。對于鍋爐汽包等壓力容器通常采用U形或雙U形坡口,以確保底層熔透和消除夾渣。埋弧焊焊縫坡口的基本形式和尺寸設計時，請查閱GB/T9861988。坡口加工方法常采用刨邊機和氣割機，加工精度有一定要求。2) 裝配點固埋弧焊要求接頭間隙均勻無錯邊，裝配時需根據不同板厚進行定間距、定位焊,如表3所示。另外直縫接頭兩端尚需加引弧板和熄弧板，以減少引弧和引出時產生缺陷。板厚t/mm焊

11、縫長度/mm定位長度/mm<25300 50050 70<25200 50070 100表3埋弧焊裝配標準3) 焊前清理 坡口內水銹、夾雜鐵末，點焊后放置時間較長而受潮氧化等焊接時容易產生氣 孔，焊前需提高工件溫度或用噴砂等方法進行處理。(2)對接接頭單面焊 對接接頭埋弧焊時，工件可以開坡口或不開坡口。開坡口不僅為了保證熔深，而且有時還為了達到其他的工藝目的。如焊接合金鋼時，可以控制熔合比；而在焊接低碳鋼時，可以控制焊縫余高等。在不開坡口的情況下，埋弧焊可以一次焊透20mm以下的工件，但要求預留56mm的間隙，否則厚度超過1416mm的板料必須開坡口才能用單面焊一次焊透。對接接頭單

12、面焊可采用以下幾種方法：在焊劑墊上焊，在焊劑銅墊板上焊， 在永久性墊板或 鎖底接頭上焊，以及在臨時襯墊上焊和懸空焊等。分述如下：在焊劑墊上焊接 用這種方法焊接時，焊縫成形的質量主要取決于焊劑墊托力的大小和均勻與否，以及裝配間隙的均勻與否。圖14說明焊劑墊托力與焊縫成形的關系。板厚28mm的對接接頭在具有焊劑墊的電磁平臺上焊接所用的參數列于表4。電磁平臺在焊接中起固定板料的作用。圖15在焊劑墊上對焊接a）焊接情況b）焊劑托力不足 c）焊劑拖力很大 d）焊劑拖力過大 表4對接接頭在電磁平臺-焊劑墊上單面焊的焊接條件4板厚/mm裝配間隙/mm焊絲直徑/mm焊接電流/A電弧電壓/V焊接速度/cm mi

13、n-1電流種類焊劑墊中焊劑顆粒/kPa焊接墊軟管中的空氣壓力2012024 2873直流反接細小8127530028 30交流細小81227530028 30340042525 2811740237540028 30交流細小101152452555028 3010150242545032 34交流細小101152457562528 3060247532 3450交流正常1011524600 65028 3270465070030 34交流正常10115280472577530 36交流正常101152板厚1020mm的I形坡口對接接頭預留裝配間隙并在焊劑墊上進行單面焊的焊接參數, 表5。所用的

14、焊劑墊應盡可能選用細顆粒焊劑。表5對接接頭在焊劑墊上單面焊的焊接條件4（焊絲直徑5mm）板厚/mm裝配間隙/mm焊接電流/A電弧電壓/V焊接速度/cm min-1交流直流103470075032 3450124575080036 4034 3645144585090036 4034 36421656900 95038 4236 38331856950100040 4436 40282056950100040 4436 4025這種也可用7。在焊劑銅墊板上焊接 這種方法采用帶溝槽的銅墊板，溝槽中鋪撒焊劑，焊接時，這部分焊 劑起焊劑墊的作用，同時又保護銅墊板免受電弧直接作用。溝槽起焊縫背面成形作用

15、。工藝對工件裝配質量、墊板上焊劑托力均勻與否均不敏感。板料可用電磁平臺固定，龍門壓力架固定。銅墊板的尺寸見圖16和表6。在龍門架焊劑銅墊板上的焊接參數見表圖16銅墊板尺寸表6銅墊板斷面尺寸1（單位：mm）焊件厚度槽寬b槽深h溝槽曲率半徑r4610681281018121表7在龍門架焊劑銅墊板上單面焊的焊接條件板厚/mm裝配間隙/mm焊絲直徑/mm焊接電流/A電弧電壓/V焊接速度/cm min-1380 42027 29450 50029 3168520 56031 3363634550 60033 3563734640 68035 37588344680 72035 379344720 780

16、36 3846104780 82038 40461254850 90039 41381454880 92039 413）在永久性墊板或鎖底接頭上焊接當焊件結構允許焊后保留永久性墊板時，厚10mm以下的工件可采用永久性墊板單面焊方法。永久性鋼墊板的尺寸如表8所示。墊板必須緊貼在待焊板緣上，墊板與工件板面間的間隙不得超過1mm。表8對接用的永久性鋼墊板1（單位：mm）板厚墊板厚度墊板寬度264 S +5厚度大于10mm的工件，可采用鎖底接頭焊接方法，如圖17所示（詳見GB/T986-1988 ）。此法用于小直徑厚壁圓筒形工件的環縫焊接，效果很好。4）在臨時性的襯墊上焊接這種方法采用柔性的熱固化焊劑

17、襯墊貼合在接縫背面進行焊接。襯墊材料需要專門制造或由焊接材料制造部門供應。另外還有采用陶瓷材料制造的襯墊進行單面焊的方法。圖17鎖底對接接頭5）懸空焊當工件裝配質量良好并且沒有間隙的情況下，可以采用不加墊板的懸空焊。用這種方法進行單面焊時，工件不能完全熔透。一般的熔深不超過2/3板厚，否則容易燒穿。這種方法只用于不要求完全焊透的接頭。（3）對接接頭雙面焊 一般工件厚度從 1040mm的對接接頭，通常采用雙面焊。接頭形式根據鋼種、接頭性能要求的不同，可采用圖18所示的I形、Y形、X形坡口。圖18不同板厚的接頭形式a)I形坡口對接焊 b)Y形坡口對接焊 c)X形坡口對接焊這種方法對焊接工藝參數的波

18、動和工件裝配質量都不敏感， 其焊接技術關鍵是保證第一面焊 的熔深和熔池的不流溢和不燒穿。 焊接第一面的實施方法有懸空法、 加焊劑墊法以及利用薄 鋼帶、石棉繩、石棉板等做成臨時工藝墊板法進行焊接。1)懸空焊裝配時不留間隙或只留很小的間隙(一般不超過lmm)。第一面焊接達到的熔60 %70 %，以保9所示。深一般小于工件厚度的一半。反面焊接的熔深要求達到工件厚度的 證工件完全焊透。不開坡口的對接接頭懸空焊的焊接參數，如表表9不開口對接接頭懸空雙面焊的焊接條件工件厚度焊絲直徑焊接順焊接電流/A電弧電壓焊接速度/mm/mm序/V-164正3804203058反430470305584正44048030

19、50反4805303150104正5305703146反5906403346124正6206603542反6807203541144正6807203741反7307704038165正80085034663反85090036843175正850900353760反900950373948185正85090036-3860反90095038-4040205正85090036-3842反900100038-4040225正90095037-39453反100038-404010502）在焊劑墊上焊接 如圖19所示，焊接第一面時采用預留間隙不開坡口的方法最為經濟。第一面的焊接參數應保證熔深超過工件厚

20、度的60 %70 %。焊完第一面后翻轉工件，進行反面焊接，其參數可以與正面的相同以保證工件完全焊透。預留間隙雙面焊的焊接條件依工件的不同而異，表10a、 b分別為兩組數據，可供參考。在預留間隙的重形坡口內，焊前均勻塞填干凈焊劑， 然后在焊劑墊上施焊，可減少產生夾渣的可能， 并可改善焊縫成形。 第一面焊道焊接后，是否需要清根，視第一道焊縫的質量而定。圖19焊劑墊的結構實例a）軟管氣壓式b）皮膜氣壓式°C ）平帶張緊式1 焊件4 充氣軟管7 氣室2 焊劑5 橡皮膜8 平帶3 帆布 6 壓板9 帶輪表10a對接接頭預留間隙雙面焊的焊接條件采用交流電，HJ431，第一面在焊劑焊劑墊上焊工件厚

21、度/mm裝配間隙/mm焊絲直徑/mm焊接電流/A焊接電壓N焊接速度/-114345700 75034 3650163 -4570075034-3645184小-5575080036-4045204小-5585090036-4045244小-5590095038-4242285 -6590095038-4233306 -75950100040-4427408 -951100 120040-44205010 -1151200 130044-4817表10b對接接頭預留間隙雙面焊的焊接條件根據上海鍋爐廠提供的資料。工件厚度/mm裝配間隙/mm焊絲直徑/mm焊接電流/A焊接電壓N焊接速度/-160+1

22、33804003032576044005502832637380+1340042030325357450060036406367102 ± 1450060034385060560070038405867122 ± 1 :455058034385057560070034v385867143 ±455072038425053565075036405057< 163 ±565085036405057如果工件需要開坡口，坡口形式按工件厚度決定。工件坡口形式及焊接條件, 見表11。表11開坡口工件的雙面焊的焊接條件工件厚 度/mm坡口形式焊絲直 徑/mm焊接 順序破口尺寸焊接電流/A電弧電壓N焊接 速度/ -1a()h/mmg/mm1405正反7033830850363842600620363875165正反70 '33830850363833600367562038185正7033830860363833反600620363875226正70331050 11503840305反600620363875246正7033110038403 405反800363847306正70331000364030反90036331000383）在臨時襯墊上焊接采用此法焊接第一面時，一般都要求接頭處留有一定間 隙，以保證焊劑能填滿其