埋弧焊的工作原理和特点
发布时间:2014-01-10 15:35
埋弧焊的工作原理
埋弧焊可分为自动埋弧焊和半自动埋弧焊两种方式。前者电弧的相对移动和焊丝的送进都由机械完成，后者电弧的移动是由操作者手持焊枪移动，而焊丝的送进是自动的。埋弧焊是以电弧作为热源的机械化熔焊方法。由于自动埋弧焊劳动强度较低，目前广泛地应用于生产中，而半自动埋弧焊很少使用。
电弧热使焊丝、焊剂及母材局部熔化以致部分蒸发。金属蒸气、焊剂蒸气在电弧区形成一个空腔。熔化的焊丝和母材形成的金属熔池位于空腔的底部；熔融的焊剂形成的熔渣位于空腔的顶部。这个空腔不仅使电弧和熔池受到保护，不与空气接触，而且可以遮蔽弧光。
随着电弧向前移动，电弧力将液态金属推向后方并逐渐冷却凝固成焊缝，熔渣则凝固成渣壳覆盖在焊缝表面。焊接过程熔渣不仅对金属熔池和焊缝金属起保护作用，还与熔融金属发生冶金反应，从而影响焊缝金属化学成分与力学性能，防止焊缝产生裂纹、气孔等缺陷，焊后未熔化焊剂另行清理回收。
埋弧焊时，由于送丝机构不断地将焊丝送进，而且焊丝端部在电弧热作用下不断熔化，因此为保持焊接过程正常进行，焊丝送进速度与熔化速度要相平衡。根据焊丝不同应用场合，焊丝有单丝、双丝、多丝。有时还可以用药芯焊丝代替裸焊丝，或用钢带代替焊丝。
埋弧焊的主要优点
①生产效率高
埋弧焊时，焊丝导电长度缩短，所采用的焊接电流和电流密度大，显著提高了电弧焊的熔深能力和焊丝熔敷效率，一般不开坡口单丝埋弧焊一次熔深可达20mm。此外，由于焊接防飞溅剂和焊渣的隔热作用，热量散失少，热效率较高，飞溅少，焊接速度较高，以厚度为8-10mm的钢板对接为例，采用焊条电弧焊时，焊接速度不超过6-8m/b，而采用单丝埋弧焊时焊接速度可达到30-50m/h，如果采用双丝和多丝埋弧焊时，焊接速度还可提高1倍以上。
②焊接质量好
埋弧焊时，焊接电流、电压、焊速等焊接参数可以通过自动调节保持稳定，降低了对焊工操作水平的依赖程度，焊缝成形好，成分稳定，机械性能较好。此外，由于熔渣的良好保护作用使得金属熔池不与空气接触，焊缝金属中的含氮量仅为焊条电弧焊焊缝含氮量的十分之一；而且金属熔池的散热较慢，熔融金属和熔渣的冶金反应充分，气体易逸出，保证焊缝金属的化学成分和力学性能，焊接质量好。
③焊接成本较低
对于25mm厚度以下的焊件不开坡口也可以熔透，不仅节约了开坡口所需的能源和时间，还节约了填充坡口所需的时间和焊丝的填充量。而且由于熔渣的良好保护作用，使得埋弧焊过程中金属的烧损和飞溅大幅度减小。
④劳动条件好
埋弧焊时，电弧的移动和焊丝的送进均是机械化，减轻了焊工的劳动强度。而且埋弧焊弧光不外露，没有弧光辐射，这是埋弧焊的独特优点。
埋弧焊的缺点
①焊接适宜位置受限
埋弧焊是依靠颗粒状焊剂堆积覆盖对金属熔池和电弧形成保护，所以只适用于平焊（即俯焊）位置焊接，如对接接头、角接接头、搭接接头、堆焊等。对于其他位置的埋弧焊，则需要采用特殊装置来保证焊剂覆盖焊缝区，使金属熔池和电弧受保护。
②对焊接装配质量要求高
埋弧焊时，不能直接观察电弧与坡口的相对位置，需要采用焊缝自动跟踪装置来保证焊缝平直，或保证坡口的加工和装配精度。
③不适合焊接薄板和短焊缝
与焊条电弧焊相比，埋弧焊的适应性和灵活性较差，而且使用的电流较大，当焊接电流小于100A时电弧较不稳定，因此埋弧焊适合长焊缝的焊接度小于1mm的薄件焊接。
埋弧焊的应用范围
在焊接生产中，埋弧焊的应用较广泛，适用于造船、锅炉与压力容器、化工容器、桥梁、起重机械、冶金机械、工程机械、海洋结构、铁路车辆、核电设备等制造领域中的中厚板、长焊缝的焊接。
采用埋弧焊可焊接的钢种有碳素结构钢，不锈钢、耐热钢、低合金结构钢及镍基合金、铜基合金等有色金属材料。此外，埋弧焊还可用于堆焊耐磨耐蚀合金。而铸铁、铝、镁、铅、锌等低熔点金属材料都不适合用埋弧焊焊接。
本文参考《焊接工艺》一书。 相关链接
