埋弧焊的特点与应用

埋弧焊是电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法。埋弧焊时，电弧热将焊丝端部及电弧附近的母材和熔剂熔化，熔化的金属形成熔池，凝固后成为焊缝，熔融的焊剂形成熔渣，凝固成为渣壳覆盖于焊缝表面，如图3-74所示。

图3-74 埋弧焊过程示意图

1—焊剂 2—焊丝 3—电弧 4—熔池金属 5—熔渣 6—焊缝 7—焊件 8—渣壳

一、埋弧焊的特点

1.埋弧焊的优点

1）生产率高：埋弧焊时焊接电流大，则电流密度高，见表3-5。由于熔渣的隔热作用，热效率高，这样熔深大。单丝埋弧焊在焊件开I形坡口的情况下，熔深可达20mm。同时埋弧焊焊接速度快，厚8～10mm钢板对接，单丝埋弧焊焊接速度可达50～80cm／min，而焊条电弧焊仅为10～13cm／min。为提高生产率，还可应用多丝埋弧焊，如双丝焊、三丝焊等。

表3-5 焊接电流、电流密度对比

2）焊接接头质量好：由于焊剂的存在，保护了电弧及熔池，避免了环境的影响，而且熔池凝固缓慢，熔池中冶金反应充分，对防止气孔、夹渣、裂纹的产生很有利。同时通过焊剂可向熔池渗合金，提高焊缝金属的力学性能。可以说，在电弧焊的各种焊接方法中，埋弧焊的质量最好。

3）自动调节：埋弧焊时，焊接参数可自动调节、保持稳定，这样既保证了焊缝质量，又减轻了焊工的劳动强度。

4）劳动条件好：由于是埋弧，没有电弧光辐射，焊工的劳动条件较好。

2.埋弧焊的不足

由于埋弧，电弧与坡口的相对位置不易控制。必要时应采用焊缝自动跟踪装置，防止焊偏；由于使用颗粒状焊剂，非平焊位置不易采用埋弧焊，若采用埋弧焊，则应有特殊的工艺措施，如使用磁性焊剂等；不适于厚度小于1mm的薄板焊接。

3.应用范围

由于埋弧焊具有上述优点，它广泛地应用于工业生产的各个部门和领域，如金属结构、桥梁、造船、铁路车辆、工程机械、化工设备、锅炉与压力容器、冶金机械、武器装备等，是国内外焊接生产中最普遍的焊接方法。

埋弧焊还可以在基体金属表面上堆焊，提高金属的耐磨、耐腐蚀性能。

埋弧焊除广泛应用于碳素钢、低合金结构钢、不锈钢、耐热钢等的焊接外，还可以焊接镍基合金、铜合金，使用无氧焊剂还可以焊接钛合金。

二、埋弧焊的焊接参数

埋弧焊的焊接参数主要有：焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝直径和焊丝伸出长度等。

1.焊接电流

当其他参数不变时，焊接电流对焊缝形状和尺寸的影响如图3-75所示。(www.xing528.com)

图3-75 焊接电流对焊缝成形的影响示意图

一般焊接条件下，焊缝熔深与焊接电流成正比

H＝KaI

式中 H——焊接熔深；

I——焊接电流；

Ka——比例系数，由电流种类、极性、焊丝直径以及焊剂等来决定。

从图3-75中可以看出，随着焊接电流的增加，熔深和焊缝余高都有显著增加，而焊缝的宽度变化不大。这是由于焊接电流增加时，电弧产生的热量也增加，传给焊件的热量也增加，电弧对熔池的作用力也相应在增强，所有熔深相应随之增加。同时，随着焊接电流的增加，焊丝的熔化量也相应增加，这就使焊缝的余高增加。反之，则熔深和余高都减小。但是，当焊接电流太大时，由于熔深较深，而焊缝宽度变化不大，会使熔池中的气体和夹杂物上浮及逸出困难，焊缝易产生气孔、夹渣和裂纹等缺陷。因此为了提高焊接质量，在增加焊接电流的同时，必须相应地提高电弧电压，以保证相应的焊缝宽度。

2.电弧电压

当其他参数不变时，随着电弧电压的增加，焊接宽度明显增加，而熔深和焊缝余高则有所下降。这是由于电弧电压与电弧长度成正比，电弧电压的增加，也就是电弧长度的增加，这样焊件被电弧加热的面积也增加，结果使焊缝的宽度增加。同时电弧长度的增加，会使较多的热量用来熔化焊剂，而焊丝的熔化量没有增加，并且熔化的焊丝要分配在较大的面积上，所以焊缝的余高会降低。另外，由于弧长的增加，电弧摆动作用会加剧，电弧对熔池的作用力相对减弱，从而使焊缝熔深变小。但是电弧电压太大时，不仅使熔深变小，产生未焊透，而且会导致焊缝成形差、脱渣困难，甚至产生咬边等缺陷。所以在增加电弧电压的同时，还应适当增加焊接电流。

3.焊接速度

当其他焊接参数不变而焊接速度增加时，焊接热输入量相应减小，从而使焊缝的熔深也减小。同时，焊缝单位长度内所得到的焊丝熔化量减少，所以焊缝的宽度及余高也相应地减小，焊接速度太大会造成未焊透等缺陷。为保证焊接质量，必须保证一定的焊接热输入量，即为了提高生产率而提高焊接速度的同时，应相应提高焊接电流和电弧电压。

4.焊丝直径与伸出长度

1）焊丝直径：当其他焊接参数不变而焊丝长度增加时，弧柱直径随之增加，即电流密度减小，会造成焊缝宽度增加，熔深减小。反之，则熔深增加，焊缝宽度减小。

2）焊丝伸出长度：当其他焊接参数不变而焊丝长度增加时，电阻也随之增大，伸出部分焊丝所受到的预热作用增加，焊丝熔化速度加快，结果使熔深变浅，焊缝余高增加，因此需控制焊丝伸出长度，不宜过长。

5.焊丝倾角

焊丝的倾斜方向分为前倾和后倾。倾角的方向和大小不同，电弧对熔池的力和热作用也不同，从而影响焊缝成形。当焊丝后倾一定角度时，由于电弧指向焊接方向，使熔池前面的焊件受到了预热作用，电弧对熔池的液态金属排出作用减弱，而导致焊缝变宽而熔深变浅。反之，焊缝宽度较小而熔深较大，则易使焊缝边缘产生未熔合和咬边，并且使焊缝成形变差。

6.其他

1）坡口形状：当其他焊接参数不变时，增加坡口的深度和宽度时，焊缝熔深增加，焊缝余高和熔合比显著减小。

2）根部间隙：在对接焊缝中，焊件的根部间隙增加，熔深也随之增加。

3）焊件厚度和焊件散热条件：当焊件厚度较厚和散热条件较好时，焊缝宽度会减小，并且余高将增加。