第四章起重機(jī)械焊接工藝及設(shè)備

1、第四章 焊接工藝及設(shè)備第一節(jié) 焊接接頭形式及焊接符號 由兩個或兩個以上零件用焊接組合或已經(jīng)焊合的接頭，稱為焊接接頭。焊接接頭包括焊縫、熔合區(qū)和熱影響區(qū)。一、焊接接頭及坡口形式焊接接頭形式主要有對接接頭、T型接頭、角接接頭、搭接接頭4種。其次還有十字接頭、卷邊接頭、端接接頭、鎖接接頭、套管接頭等。應(yīng)用較多的主要是對接接頭（如板板對接、管管對接），其次是T形接頭，壓力容器的裙式支座與筒體的連接，多屬于搭接。兩焊件表面構(gòu)成夾角在135180°之間的接頭，稱為對接接頭。連接對接接頭的焊縫形式可以是對接焊縫，也可以是角焊縫或?qū)优c角接組合焊縫，但以對接焊縫居多。對接焊縫的坡口形式主要有I型、V

2、型、U型、X型坡口等。常見對接接頭形式如圖4-1所示。為保證厚度較大的焊件能夠焊透，常將焊件接頭邊緣加工成一定形狀的坡口。坡口除保證焊透外，還能起到調(diào)節(jié)母材金屬和填充金屬比例的作用，由此可以調(diào)整焊縫的性能。坡口型式的選擇主要根據(jù)板厚和采用的焊接方法確定，同時兼顧焊接工作量大小、焊接材料消耗、坡口加工成本和焊接施工條件等，以提高生產(chǎn)率和降低成本。根據(jù)GB985-88規(guī)定，焊條電弧焊常采用的坡口形式有不開坡口（I形坡口）、Y形坡口、雙Y形坡口、U形坡口等。手工電弧焊板厚6mm以上對接時，一般要開設(shè)坡口，對于重要結(jié)構(gòu)，板厚超過3mm就要開設(shè)坡口。厚度相同的工件常有幾種坡口型式可供選擇，Y型和U型坡口

3、只需一面焊，可焊性較好，但焊后角變形大，焊條消耗量也大些。雙Y型和雙面U型坡口兩面施焊，受熱均勻，變形較小，焊條消耗量較小，在板厚相同的情況下，雙Y形坡口比Y形坡口節(jié)省焊接材料1/2左右，但必須兩面都可焊到，所以有時受到結(jié)構(gòu)形狀限制。U型和雙面U型坡口根部較寬，容易焊透，且焊條消耗量也較小，但坡口制備成本較高，一般只在重要的受動載的厚板結(jié)構(gòu)中采用。表4-1例舉了氣焊、手工電弧焊和氣體保護(hù)焊焊縫坡口幾種形式和尺寸的規(guī)定。表4-1 氣焊、手工電弧焊和氣體保護(hù)焊焊縫坡口形式和尺寸舉例焊件厚度/mm名 稱焊縫符號坡口形式與坡口尺寸/mm焊縫形式焊縫標(biāo)注方法13不開坡口（I形坡口）b=01.536b=0

4、2.5326Y形坡口=40°60°b =03;P=142060U形坡口1°8°b=03;P=14; R =68;從對接接頭力學(xué)角度分析，它的受力狀況較好，應(yīng)力集中較小，能承受較大的靜載荷或動載荷，接頭效率高，是焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)用最多的接頭形式。為保證焊接質(zhì)量，減少焊接變形和焊接材料的消耗，需要把焊件的對接邊緣加工成各種形式的坡口。一般鋼板厚度在6mm以下，可開I型坡口（即不開坡口，但重要結(jié)構(gòu)厚度3mm時，就應(yīng)開坡口）。厚度626mm時，采用V型或Y型坡口。厚度1260mm，可開V型或雙面Y型坡口，它可比單面V型或Y型坡口減少填充金屬將近一半，焊后變形也較小。U

5、型或雙面U型坡口的填充金屬量更少，焊后變形更小，但加工困難。T型接頭是將一個焊件的端面與另一焊件的表面構(gòu)成直角或近似直角的接頭，為T型接頭。連接T型接頭的焊縫形式有角焊縫、對接焊縫和組合焊縫。坡口形式為單邊V型、I型、K型、U型及帶鈍邊J型坡口等。T型接頭如圖4-2。T型接頭由于焊縫向母材過渡較急劇，接頭在外力作用下內(nèi)部應(yīng)力分布極不均勻，特別是角焊縫，其根部和過渡處都有很大的應(yīng)力集中。因此這種接頭承受載荷尤其是動載荷的能力較低。對于重要的T型接頭，必須開坡口并焊透，或采用深熔焊接，方可大大降低應(yīng)力集中。兩焊件端部構(gòu)成大于30°、小于135°夾角的接頭，為角接接頭。其焊縫形式

6、有對接焊縫、角焊縫，坡口形式有I型、Y型、單邊Y型及K型坡口（雙面單邊V型坡口）。搭接接頭是指兩焊件部分重疊在一起所構(gòu)成的接頭。其焊縫形式有角焊縫、釬焊焊縫。坡口形式有I型坡口、釬焊坡口。這種接頭的強(qiáng)度較低，尤其是疲勞強(qiáng)度，只用于不重要的結(jié)構(gòu)。不開坡口的搭接接頭一般用于厚度12mm以下的鋼板，其重疊部分長度由設(shè)計決定（通常L>2b1+2b2）。當(dāng)重疊鋼板面積較大時，為保證強(qiáng)度可分別選用圓孔內(nèi)塞焊或長孔內(nèi)角焊的形式。為了滿足焊接工藝的需要，保證接頭的質(zhì)量，焊件需要用機(jī)械、火焰或電弧等方法開坡口。選擇坡口應(yīng)注意焊接材料的消耗量、可焊到程度、坡口加工條件、焊接變形等。同厚度的工件，采用雙面V型

7、坡口或Y型坡口比V型或Y型坡口可節(jié)省較多的焊接材料、電能和工時。選擇適當(dāng)?shù)钠驴谛问?，配合合理的工藝，還可有效地減小焊接變形。坡口的加工方法可根據(jù)工件尺寸、形狀及加工條件選擇，一般有幾種方法。一是I型坡口可在剪板機(jī)上剪切加工，然后用刨邊機(jī)進(jìn)行細(xì)加工。二是用刨床或刨邊機(jī)加工坡口，有時也可銑削加工。三是車削，用車床或車管機(jī)加工坡口，適用于加工管子坡口。四是熱切割，用氣體火焰或等離子弧手工切割或自動切割機(jī)加工坡口?？汕懈畛鯲型或Y型、雙面Y型坡口，如球罐的球殼板坡口加工。碳弧氣刨，主要用于清理焊根時的開坡口，效率高，但勞動條件差。鏟削或磨削，用手工或風(fēng)動工具鏟削或使用砂輪機(jī)磨削加工坡口，效率很低，多用

8、于缺陷返修時的開坡口。二、焊縫與焊縫符號焊縫是指焊件經(jīng)焊接后所構(gòu)成的結(jié)合部分。組成焊縫的金屬即焊縫金屬。焊縫的形狀和質(zhì)量將直接影響焊件或結(jié)構(gòu)的性能。按焊縫結(jié)合形式可分為對接焊縫和角焊縫兩大類。主要尺寸以焊縫高度、焊縫寬度和熔池深度來表示。角焊縫是沿兩直角或近直角零件的交線所焊接焊縫，主要尺寸以焊腳高度和焊縫厚度表示。按焊縫在空間的位置，可分為平焊縫、立焊縫、橫焊縫和仰焊縫4種。圖4-2 焊縫標(biāo)注方法a)焊縫 b)焊縫正面標(biāo)注方法 c)焊縫剖面標(biāo)注方法第二節(jié) 焊接電源 電?。阂环N強(qiáng)烈而持久的氣體放電現(xiàn)象，正負(fù)電極間具有一定的電壓，而且兩電極間的氣體介質(zhì)應(yīng)處在電離狀態(tài)。引燃焊接電弧時，通常是將兩電

9、極（一極為工件，另一極為填充金屬絲或焊條）接通電源，短暫接觸并迅速分離，兩極相互接觸時發(fā)生短路，形成電弧。這種方式稱為接觸引弧。電弧形成后，只要電源保持兩極之間一定的電位差，即可維持電弧的燃燒。 電弧特點(diǎn)：電壓低、電流大、溫度高、能量密度大、移動性好等，一般2030V的電壓即可維持電弧的穩(wěn)定燃燒，而電弧中的電流可以從幾十安培到幾千安培以滿足不同工件的焊接要求，電弧的溫度可達(dá)5000K以上，可以熔化各種金屬。 電弧組成：陰極區(qū)、陽極區(qū)、弧柱區(qū)三部分，如圖3-1所示。圖3-1電弧的構(gòu)造1-電極 2-直流電源 3-弧柱區(qū) 4-工件 5-陽極區(qū) 6-陰極區(qū)陰極區(qū)發(fā)射電子，因而要消耗一定的能量，所產(chǎn)生的

10、熱量占電弧熱的36%左右；在陽極區(qū)，由于高速電子撞擊陽極表面并進(jìn)入陽極區(qū)而釋放能量，陽極區(qū)產(chǎn)生的熱量較多，占電弧熱的43%左右。用鋼焊條焊接鋼材時陰極區(qū)平均溫度為2400K，陽極區(qū)平均溫度為2600K?；≈鶇^(qū)的長度幾乎等于電弧長度，熱量僅占電弧熱的21%，而弧柱區(qū)的溫度可達(dá)6000K8000K。 弧焊電源：焊接電弧所使用的電源稱為弧焊電源，通?？煞譃樗拇箢悾航涣骰『鸽娫?、直流弧焊電源、脈沖弧焊電源和逆變弧焊電源。 直流正接：采用直流焊機(jī)當(dāng)工件接陽極，焊條接陰極時，稱為直流正接，此時工件受熱較大，適合焊接厚大工件； 直流反接：當(dāng)工件接陰極，焊條接陽極時，稱為直流反接，此時工件受熱較小，適合焊接薄

11、小工件。采用交流焊機(jī)焊接時，因兩極極性不斷交替變化，故不存在正接或反接問題。 電源是焊機(jī)的主要組成部分，是對焊接電弧提供能量的一種裝置。一、焊接電源及電特性焊接電弧的引燃一般有兩種方式：即接觸引弧和非接觸引弧。接觸引弧是在弧焊電源接通后，電極與工件直接短路接觸，隨后拉開，從而把電弧引燃起來，這是最常用的引弧方式。非接觸引弧是指電極與工件之間存在一定的間隙，施加高電壓擊穿間隙，使電弧引燃。非接觸引弧需要引弧器才能實現(xiàn)。電弧的電特性包括靜特性和動特性。電弧沿著其長度方向分為三個區(qū)域，見圖4-4。電弧與電源正極所接的一端成為陽極區(qū)，與負(fù)極相接的那端稱為陰極區(qū)。陽極區(qū)與陰極區(qū)之間的部分為弧柱區(qū)，或稱正

12、柱區(qū)、電弧等離子區(qū)。由于陽極區(qū)與陰極區(qū)寬度很小，因此電弧長度可以認(rèn)為近似等于弧柱長度?；≈糠值臏囟雀哌_(dá)500050000K。三個區(qū)的電壓降分別稱為陰極壓降Ui、陽極壓降Uy和弧柱壓降Uz。它們的總和組成了總的電弧電壓Uf。由于陽極壓降基本不變，而陰極壓降在一定條件下，基本也是固定的，弧柱壓降則在一定氣體介質(zhì)下與弧柱長度成正比。由此可見，電弧電壓主要跟弧長相關(guān)。UyUUZUfUi0L+圖4-4 電弧結(jié)構(gòu)和電位分布焊接電弧的靜特性。一定長度的電弧在穩(wěn)定狀態(tài)下，電弧電壓Uf與電弧電流If之間的關(guān)系，稱為焊接電弧的靜態(tài)伏安特性，簡稱靜特性，可同下列函數(shù)表示：Uf=f（If） 焊接電弧是非線性負(fù)載，即

13、電弧兩端的電壓與通過電弧的電流之間不是成正比例關(guān)系。當(dāng)電弧電流從小到大在很大范圍內(nèi)變化時，焊接電弧的靜特性近似呈U形曲線，故也稱U形特性，如圖4-5。Uf0If圖4-5 焊接電弧的靜特性曲線U形靜特性曲線可看成由三段（、）組成。在段，電弧電壓隨電流的增加而下降，是下降特性段。在段，呈等壓特性，即電弧電壓不隨電流而變化，是平特性段。在段，電弧電壓隨電流增加而上升，是上升特性段。在陽極區(qū)，陽極壓降Uy基本上與電流無關(guān)，Uy=f（If）為一水平線，見圖4-6的曲線。在陰極區(qū)，當(dāng)電弧電流If較小時，陰極斑點(diǎn)的面積Si小于電極端部的面積。這時，Si隨If增加而增加，陰極斑點(diǎn)上的電流密度ji基本上不變。這

14、意味著陰極的電場強(qiáng)度不變，因而Ui也不變。此時，Ui=f（If）為一水平線。到了陰極斑點(diǎn)面積和電極端部面積相等時，If繼續(xù)增加，則Si不能再擴(kuò)張，于是ji也就隨著增大了。這勢必造成增大，以加劇陰極的電子發(fā)射。因此，Ui隨If的增大而上升。UfUfUZaULdcbUyOIf圖4-6 電弧各區(qū)域的壓降與電流的關(guān)系圖在弧柱區(qū)，可以把弧柱看成是一個近似均勻的導(dǎo)體，其電壓降可用下式表示：lzlzrzSz rzUZ=IfRZ=If =jZ式中，Rz為弧柱電阻；lz為弧柱長度；Sz為弧柱截面面積；rz為弧柱的電導(dǎo)率；jz為弧柱的電流密度。可見，當(dāng)弧柱長度一定時，電壓降與電導(dǎo)率及電流密度有關(guān)，將Uz與If的關(guān)

15、系分為ab、bc、cd三段來分析。在ab段：電弧電流較小，Sz隨If的增加而擴(kuò)大，而且Sz擴(kuò)大較快，使jz降低。同時If增加使弧柱溫度和電離度增高，因而rz增大。由上面的公式可以看出，jz減小和rz增大，都會使Uz下降，所以ab段是下降形狀。在bc段：電弧電流大小，Sz隨If成比例地增大，jz基本不變；此時rz不再隨溫度增加，Uz基本不變，bc段為水平形狀。在cd段：電弧電流很大，隨著If的增加，rz仍基本不變，但Sz不能在擴(kuò)大了，jz隨著If的增加而增加，所以Uz隨If的增加而上升。Cd段為上升形狀。綜上所述，把Uy、Ui和Uz曲線疊加起來，即得到U形靜特性曲線U=f（If）。靜特性的下降段

16、由于電弧燃燒不穩(wěn)定而很少采用。手工電弧焊、埋弧焊多工作在靜特性的水平段。不熔化極氣保焊、微束等離子焊、等離子弧焊也多半工作在水平段，當(dāng)焊接電流較大時才工作在上升段。熔化極氣保焊和水下焊接基本上工作在上升段。上面的靜特性是在穩(wěn)定狀態(tài)下得到的。但是在某些焊接過程中，焊接電流和電壓都是在高速變動的時候，電弧是不穩(wěn)定的。所謂焊接電弧的動特性，是指在一定的弧長下，當(dāng)電弧電流很快變化的時候，電弧電壓和電流瞬間值之間的關(guān)系uf=f（if）。ufbcbacbdcidicibiaifO圖4-7 電弧動特性曲線 圖4-7中，電流由a點(diǎn)以很快的速度連續(xù)增加到d點(diǎn)，則隨著電流增加，電弧空間的溫度升高。但后者的變化總是

17、滯后于前者，這種現(xiàn)象稱為熱慣性。當(dāng)電流增加到ib時，由于熱慣性關(guān)系，電弧空間溫度還沒達(dá)到ib時穩(wěn)定狀態(tài)的溫度。由于電弧空間溫度低，弧柱導(dǎo)電性差，陰極斑點(diǎn)與弧柱截面積增加較慢，維持電弧燃燒的電壓不能降至b點(diǎn)，而將提高到b點(diǎn)，依次類推。對應(yīng)于每一瞬間電弧電流的電弧電壓，就不在abcd實線上，而在abcd虛線上。這就是說，在電流增加的過程中，動特性曲線上的電弧電壓，比靜特性曲線上的電弧電壓高。反之，當(dāng)電弧電流由id迅速減小到ia時，同樣由于熱慣性的影響，電弧空間溫度來不及下降。此時，對應(yīng)每一瞬間電弧電力的電壓將低于靜特性之電壓，而得到abcd曲線。圖中的abcd和abcd曲線為電弧的動特性曲線。電流

18、按不同規(guī)律變化時得到不同形狀的動特性曲線，電流變化速度越小，靜、動特性曲線就越接近。二、弧焊電源的基本要求弧焊電源是電弧焊機(jī)中的核心部分從工藝適應(yīng)性上，應(yīng)滿足的要求是能保證引弧容易、保證電弧穩(wěn)定、保證焊接規(guī)范穩(wěn)定、具有足夠?qū)挼暮附右?guī)范調(diào)節(jié)范圍。焊接電源一般由弧焊變壓器、弧焊整流器、弧焊逆變器、弧焊發(fā)電機(jī)等組成。電源電弧需要系統(tǒng)穩(wěn)定。包括了兩方面的含義：一是系統(tǒng)在無外界因素干擾時，能在給定電弧電壓和電流下，維持長時間的連續(xù)電弧放電，保持靜態(tài)平衡。此時的Uf=Uy，If=Iy，其中的Uf和If各為電弧電壓和電弧電流的穩(wěn)定值。要滿足這樣的要求，電源外特性Uy=f（Iy）與電弧靜特性Uf=f（If）必

19、須能夠相交。如圖4-8所示，電源外特性1與電弧靜特性2相交與A0和A1點(diǎn)。這兩個交點(diǎn)確定了系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)。但在實際焊接過程中，由于操作的不穩(wěn)定、工件表面的不平和電網(wǎng)電壓的突然變化等外界干擾的出現(xiàn)，都會破壞這種靜態(tài)平衡。UA0U0A1IwdIO圖4-8 電源電弧系統(tǒng)工作狀態(tài)圖二是當(dāng)系統(tǒng)一旦受到瞬間的外界干擾，破壞了原來的靜態(tài)平衡，造成了焊接規(guī)范的變化。但當(dāng)干擾消失之后，系統(tǒng)能夠自動地達(dá)到新的穩(wěn)定平衡，使得焊接規(guī)范重新恢復(fù)。電源外特性形狀除了影響“電源電弧”系統(tǒng)的穩(wěn)定性之外，還關(guān)聯(lián)著焊接規(guī)范的穩(wěn)定。在外界干擾使弧長變化的情況下，將引起系統(tǒng)工作點(diǎn)移動和焊接規(guī)范出現(xiàn)靜態(tài)偏差。為獲得良好的焊縫成形，

20、要求焊接規(guī)范的靜態(tài)偏差越小越好。由于在各種弧焊方法中，電弧放電的物理條件和所用的焊接規(guī)范不同，使它們的電弧靜特性具有不同的形狀。因此需要分別討論不同弧焊方法對電源外特性的要求，并分為對空載點(diǎn)、工作區(qū)段和短路區(qū)段三個部分來論述。對于手工電弧焊來說，其工作段一般是在電弧靜特性的水平段上。采用下降外特性的弧焊電源，便可滿足系統(tǒng)穩(wěn)定性的要求。焊接過程中，會引起焊接電流產(chǎn)生偏差。焊接電流靜態(tài)偏差小，則焊接規(guī)范穩(wěn)定、電弧彈性好。手工電弧焊最好采用恒流帶外拖特性的弧焊電源。它即可體現(xiàn)恒流特性使焊接規(guī)范穩(wěn)定的特點(diǎn)，又通過外拖增大短路電流，提高了引弧性能和電弧熔透能力。而且可根據(jù)焊條類型、板厚和工件位置的不同來

21、調(diào)節(jié)外拖拐點(diǎn)和外拖部分斜率，以使熔滴過渡具有合適的推力，從而得到穩(wěn)定的焊接過程和良好的焊縫成形。電源空載電壓的確定應(yīng)遵循以下幾項原則：一是要保證引弧容易，引弧時，焊條（焊絲）和工件接觸，因二者的表面往往有銹污等雜質(zhì)，所以需要較高的空載電壓才能將高電阻的接觸面擊穿，形成導(dǎo)電通路。再者，引弧時兩極間隙的空氣由不導(dǎo)電狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)電狀態(tài)，氣體的電離和電子發(fā)射均需要較高的電場能。空載電壓越高，則越有利。二是要保證電弧的穩(wěn)定燃燒。為確保交流電弧的穩(wěn)定燃燒，要求U0（1.82.25）Uf，如手工弧焊電源的空載電壓一般在5570V，埋弧焊電源空載電壓為7090V。三是要保證電弧功率穩(wěn)定，要求是U0>（1

22、.572.5）Uf。四是要有良好的經(jīng)濟(jì)性?？蛰d電壓越大，則所需的鐵銅材料就越多，重量越大。同時會增加能量的損耗，降低效率。五是保證認(rèn)識安全，為了保證焊工的安全，對空載電壓必須加以限制。對弧焊電源穩(wěn)態(tài)短路電流的要求。在弧焊電源外特性上，當(dāng)Uf=0時對應(yīng)的電流為穩(wěn)態(tài)短路電流Iwd。如圖4-8中所示。當(dāng)電弧引燃和金屬熔滴過渡到熔池時，經(jīng)常發(fā)生短路。如果穩(wěn)態(tài)短路電流過大，會使焊條過熱，藥皮容易脫落，使熔滴過渡中有大的積蓄能量而增加金屬飛濺。但是，如果短路電流不夠大，會因電磁壓縮推動力不足而使引弧和焊條熔滴過渡產(chǎn)生困難。對于下降特性的弧焊電源，一般要求穩(wěn)態(tài)短路電流Iwd對焊接電流If的比值范圍為Iwd&

23、gt;（1.252）If。對于手工弧焊，為了使規(guī)范穩(wěn)定，希望弧焊電源外特性的下降梯度大，甚至最好采用恒流特性。同時，為了確保引弧和熔滴過渡時具有足夠大的推動力，又希望穩(wěn)態(tài)短路電流適當(dāng)大些，即滿足比值范圍的要求。這就要求弧焊電源外特性，在陡降到一定電壓值（10V左右）之后轉(zhuǎn)入外拖段，形成恒流帶外拖的外特性。自外拖始點(diǎn)（拐點(diǎn)）到穩(wěn)態(tài)短路點(diǎn)這區(qū)段，稱為短路區(qū)段。三、電源的組成及分類弧焊變壓器是一類交流弧焊電源，在各類電源中所占比例最大，應(yīng)用最廣，結(jié)構(gòu)最簡單。但交流電弧需要重復(fù)引弧，為了滿足弧焊工藝的要求，需要具備三個特點(diǎn)：一是為穩(wěn)弧要有一定的空載電壓和較大的電感；二是主要用于手工弧焊、埋弧焊和鎢極氬

24、弧焊，應(yīng)具有下降的外特性；三是為了調(diào)節(jié)電弧電壓、電流，外特性應(yīng)可調(diào)。根據(jù)獲得下降外特性的方法，可將弧焊變壓器分成兩大類。一是串聯(lián)電抗器式，由正常漏磁的變壓器串聯(lián)電抗器，按構(gòu)成不同又分為分體式和同體式。二是增強(qiáng)漏磁式。這類變壓器中人為地增大了自身的漏抗，而無須再串聯(lián)電抗器。按增強(qiáng)和調(diào)節(jié)漏抗的方法可分為動鐵心式、動線圈式和抽頭式。硅弧焊整流器是一種直流弧焊電源，它以硅二極管作為整流元件，將交流電整流成直流點(diǎn)。為了獲得脈動小，較平穩(wěn)的直流電，以及使電網(wǎng)三相負(fù)荷均衡，通常都采用三相整流電路。硅弧焊整流器通常由四大部分組成：主變壓器的作用是降壓，將三相380V電壓降到所要求的空載電壓。電抗器可以是交流電

25、抗器或磁放大器。當(dāng)主變壓器為增強(qiáng)漏磁式或當(dāng)要求得到平外特性時，則可不用電抗器。它用來控制特性形狀并調(diào)節(jié)焊接規(guī)范。整流器的作用是把三相交流電整流成直流，常采用三相橋式電路。輸出電抗器是接在直流焊接電路中的直流電感，作用是改善和控制動特性，其次是濾波。硅整流器可分為有電抗器和無電抗器兩類。有電抗器的都是磁放大器式的。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同可分為無反饋放大器、外反饋磁放大器式、全部內(nèi)反饋放大器式和部分內(nèi)反饋放大器式。無電抗器式按主變壓器結(jié)構(gòu)不同又可分為正常漏磁和增強(qiáng)漏磁的。晶閘管式弧焊整流器由于本身具有良好的可控性，因而對外特性形狀的控制、焊接規(guī)范的調(diào)節(jié)、都可通過改變晶閘管的導(dǎo)通角來實現(xiàn)，而無需用磁放大器

26、。一般晶閘管弧焊整流器的組成是：主電路由主變壓器、晶閘管整流器和輸出電感組成。晶閘管弧焊整流器是通過改變晶閘管的導(dǎo)通角來調(diào)節(jié)電弧電壓和電弧電流的，因而電流電壓波形的脈動比硅弧焊整流器的大。要解決這個問題，一個是并聯(lián)高壓引弧電源，另一個方法是在每個晶閘管上并聯(lián)硅二極管和限流電阻構(gòu)成維弧電路?；『改孀冸娫?亦稱弧焊逆變器)是一種高效、節(jié)能、輕便的新型弧焊電源。它具有結(jié)構(gòu)簡單、易造易修、成本低、效率高等優(yōu)點(diǎn)。但其電流波形為正弦波，輸出為交流下降外特性，電弧穩(wěn)定性較差，功率因數(shù)低。該類電源磁偏吹現(xiàn)象很少產(chǎn)生，空載損耗小，一般應(yīng)用于手弧焊埋、弧焊和鎢極氬弧焊等方法。矩形波交流弧焊電源，采用半導(dǎo)體控制技術(shù)

27、來獲得矩形波交流電流。電弧穩(wěn)定性好，可調(diào)參數(shù)多，功率因數(shù)高。它除了用于交流鎢極氬弧焊(TIG)外，還可用于埋弧焊，甚至可代替直流弧焊電源用于堿性焊條手弧焊。第三節(jié) 焊條電弧焊工藝及設(shè)備（SMAW）焊條電弧焊是用手工操縱焊條進(jìn)行焊接的電弧焊方法。它適用于焊接碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、銅及銅合金等金屬材料。焊條電弧焊設(shè)備簡單、操作靈活、適應(yīng)性強(qiáng)。在鍋爐壓力容器、壓力管道的焊接制造及現(xiàn)場施工中，是不可或缺的焊接方法。現(xiàn)場組焊、安裝，連接以及缺陷的修補(bǔ)等都以焊條電弧焊為主。一、 焊條的選擇對于碳鋼和低合金鋼，一般應(yīng)按照鋼材的強(qiáng)度等級選用焊條，同時還應(yīng)綜合考慮焊縫的塑性、韌性。不同強(qiáng)度等級的碳鋼和低合金鋼

28、或不同低合金鋼之間焊接，應(yīng)按異種鋼接頭中強(qiáng)度等級較低的鋼選用焊條，保證焊縫及接頭強(qiáng)度高于較低一側(cè)強(qiáng)度。對于耐腐蝕要求的結(jié)構(gòu)，應(yīng)選擇相應(yīng)配套的專用焊條或熔敷金屬化學(xué)成分與其相近的焊條。結(jié)構(gòu)復(fù)雜、剛性大，焊接條件差、工作要求苛刻的重要結(jié)構(gòu)，應(yīng)選用低氫堿性焊條。若強(qiáng)度等級較低，可選擇酸性焊條。耐熱鋼焊條可根據(jù)鋼種和結(jié)構(gòu)工作溫度來選用熔敷金屬化學(xué)成分和力學(xué)性能與母材相同或相近的焊條，同時要求接頭等強(qiáng)性。異種鋼選級別低的一側(cè)的化學(xué)成分為焊條，但預(yù)熱溫度和焊后熱處理應(yīng)按高級別的一側(cè)。從保證焊接接頭的抗裂性能出發(fā)，應(yīng)選用低氫焊條。不銹鋼選用按等成分原則。即選用熔敷金屬成分與母材相同或相近的焊條。同時熔敷金屬

29、的含碳量不應(yīng)高于母材。為了改善焊接接頭塑性，也可選用鉻鎳不銹鋼焊條焊接鉻不銹鋼。結(jié)構(gòu)剛性較大或焊縫抗裂性較差時，應(yīng)選用堿性藥皮的不銹鋼焊條。對于異種鋼，通常選用高于合金成分較高一側(cè)的高合金焊條。二、 焊接參數(shù)選擇適當(dāng)?shù)暮附与娏饔欣陔娀》€(wěn)定燃燒和焊接過程的順利進(jìn)行。增大焊接電流可提高焊接生產(chǎn)率，但電流過大易造成咬邊、過熱甚至燒穿，降低接頭性能。電流過小又容易造成夾渣、氣孔、未熔合或未焊透。電流大小主要取決于焊條直徑和焊縫空間位置，其次是工件厚度、接頭形式、焊接層次等。一般來說，焊條直徑為12mm時，焊接電流為2530A；焊條直徑24mm時，焊接電流為3040A；焊條直徑46mm時，焊接電流為4

30、060A。電弧電壓由電弧長度決定，電弧若長，則電壓較高，電弧短則電壓低。焊接電弧不宜過長，否則電弧燃燒不穩(wěn)定，影響電弧氣氛對熔池的保護(hù)。焊接速度應(yīng)適當(dāng)并保持均勻。工件厚度大的時候一般選用粗焊條。按板厚來選擇，當(dāng)板厚小于4mm時，焊條直徑小于4mm，在412mm時，選用的焊條一般直徑為3.24mm，而當(dāng)厚度超過12mm，焊條直徑大于4mm。平焊位置選擇的焊條直徑可比其他位置大些。而仰焊、橫焊焊條直徑應(yīng)小些，一般不超過4mm。立焊最大不超過5mm，否則熔池金屬容易下墜，甚至形成焊瘤。多層焊的第一層應(yīng)選用小直徑焊條，一般直徑不超過3.2mm。焊接參數(shù)初步選定后，要進(jìn)行試焊，并檢查焊縫成形、外觀質(zhì)量等

31、，如符合要求，方可確定，否則要進(jìn)一步修訂。對于重要結(jié)構(gòu)，要進(jìn)行焊接工藝評定，合格方可確定。三 操作工藝焊條采用接觸法引弧，引弧方法有劃擦法和撞擊法兩種。劃擦法動作似擦火柴，將焊條引弧端對準(zhǔn)待焊部位的焊縫或坡口面，利用腕力輕輕劃擦，再將焊條提起一點(diǎn)，電弧即可引燃。此法特別適用于堿性焊條。撞擊法引弧是將焊條引弧端對準(zhǔn)待焊部位，輕輕觸擊并將焊條適時提起，即可引燃。該法用力不能過大，否則易使藥皮脫落。特別注意，引弧時不可在基體上打火，尤其是高強(qiáng)鋼、低溫鋼和不銹鋼?？稍谄驴趦?nèi)引弧，或者應(yīng)該直接放一塊引弧板。焊條的運(yùn)動有三個方向，隨著焊條不斷熔化，朝熔池方向逐漸送進(jìn)焊條，沿焊接方向均勻移動，橫向擺動。主要

32、的運(yùn)條方法有：一是直線運(yùn)條法。焊條做直線移動，可獲得較大的熔深，但熔寬較小。這種方法適用于薄板I形坡口對接平焊，多層焊的第一層焊道及多層多道焊。二是直線往返運(yùn)條法。焊條引弧端沿焊縫的縱向做來回直線性擺動，這種運(yùn)條法焊接速度快、焊縫窄，適用于間隙大時的打底焊及擊穿焊的第二層焊道焊接。三是鋸齒形運(yùn)條法。焊條引弧端做鋸齒形連續(xù)擺動并向前移動，在兩側(cè)稍停頓。此法操作簡單，應(yīng)用較多。適用于平焊、立焊、仰焊對接焊縫及立角焊。四是月牙形運(yùn)條法，焊條引弧端沿焊接方向做月牙形擺動，在兩端稍做停留，防止咬邊。五是三角形運(yùn)條法，引弧端連續(xù)做三角形運(yùn)動并不斷向前移動。六是圓圈形運(yùn)條法，引弧端連續(xù)做正圓圈或斜源泉形擺動

33、，并不斷向前移動。七是八字形運(yùn)條法。具體見圖4-9。圖4-9 焊條運(yùn)條方法焊縫傾角是焊縫軸線與水平面之間的夾角，見圖4-9。焊縫轉(zhuǎn)角是焊縫中心線（焊根和蓋面層中心連線）和水平參照面Y軸的夾角，見圖4-10。圖4-9 焊縫傾角圖4-10 焊縫轉(zhuǎn)角平焊為焊縫傾角0°，焊縫轉(zhuǎn)角90°焊接位置的焊接。操作簡單，若焊接參數(shù)不合適或操作不當(dāng)，易在根部出現(xiàn)未焊透或焊瘤。板厚小于6mm時，一般不開坡口對接焊，留有12mm間隙。正面焊接的焊條一般選3.2mm或4mm，焊縫寬度58mm，余高大于1.5mm。T形接頭平焊，采取平角焊或船形焊。平角焊是角接焊縫傾角0°、180°

34、；轉(zhuǎn)角45°、135°的角焊位置的焊接。一般焊條與兩板成45°，與焊接方向成6580°夾角。當(dāng)兩板不等厚時，調(diào)整焊條角度，使電弧偏向厚板一側(cè)。見圖4-10。圖4-10 T形接頭焊接角度焊縫傾角90°（立向上）、270°（立向下）位置的焊接，為立焊。施焊時，焊條應(yīng)向下傾斜60°80°，采用小直徑焊條（3.2mm），電流比平焊小10%15%，短弧操作。見圖4-11（a）。橫焊是焊縫傾角0°、180°，焊縫轉(zhuǎn)角0°、180°的對接位置焊接。焊接時，焊條應(yīng)保持70°80&#

35、176;的側(cè)傾角和前傾角。板厚35mm時可不開坡口，采用直線往返運(yùn)條法雙面焊，小直徑焊條（3.2mm），短弧焊接。見圖4-11（b）。ab 圖4-11 焊接角度示意圖（a）立焊（b）橫焊仰焊是在對接焊縫傾角0°、180°，轉(zhuǎn)角270°位置的焊接。焊接應(yīng)采用小直徑焊條，短弧焊接。焊接電流要合適，太小則根部焊不透，太大則容易引起熔化金屬下墜。板厚小于5mm，應(yīng)開坡口，坡口角度33°35°。第四節(jié) 埋弧焊（SAW）工藝及設(shè)備埋弧焊是電弧在焊劑層下燃燒，熔化基體金屬從而達(dá)到結(jié)合的一種焊接方法。它具有生產(chǎn)效率高，焊縫質(zhì)量穩(wěn)定，節(jié)省焊接材料，改善勞動條件等

36、優(yōu)點(diǎn)。但埋弧焊只能進(jìn)行水平焊縫的焊接，焊接設(shè)備復(fù)雜且機(jī)動性差，只適合長焊縫焊接。埋弧焊：電弧埋在焊劑層下燃燒進(jìn)行焊接的方法稱埋弧焊，如其引弧、焊絲送進(jìn)、移動電弧、收弧等動作由機(jī)械自動完成，則為自動焊。 圖4-12 埋弧自動焊示意圖1-焊接小車 2-控制盤 3-焊絲盤 4-焊劑漏斗 5-焊接機(jī)頭 6-焊劑 7-渣殼 8-焊縫 9-焊接電纜 10-焊接電源 11-控制箱1.埋弧自動焊的焊接過程 如圖4-12所示，埋弧自動焊時，焊劑從焊劑漏斗中流出，均勻堆敷在焊件表面，焊絲由送絲機(jī)構(gòu)自動送進(jìn)，經(jīng)導(dǎo)電嘴進(jìn)入電弧區(qū)，焊接電源分別接在導(dǎo)電嘴和焊件上以產(chǎn)生電弧，焊劑漏斗、送絲機(jī)構(gòu)及控制盤等通常都裝在一臺電動

37、小車上可以按調(diào)定的速度沿著焊縫自動行走。圖4-13為埋弧自動焊縱截面圖，電弧在顆粒狀的焊劑層下燃燒，電弧周圍的焊劑熔化形成熔渣，工件金屬與焊絲熔化成較大體積的熔池，熔池被熔渣覆蓋，熔渣既能起到隔絕空氣保護(hù)熔池的作用，又阻擋了弧光對外輻射和金屬飛濺，焊機(jī)帶著焊絲均勻向前移動（或焊機(jī)不動，工件勻速運(yùn)動），熔池金屬被電弧氣體排擠向后堆積形成焊縫。 圖4-13 埋弧自動焊焊接過程縱截面圖1-焊絲 2-電弧 3-焊件 4-熔池 5-焊縫 6-渣殼 7-液態(tài)熔渣 8-焊劑2.埋弧自動焊的特點(diǎn) 埋弧自動焊有以下優(yōu)點(diǎn)： （1）生產(chǎn)率高 焊接電流比手工電弧焊時大得多，可以高達(dá)1000A，一次熔深大，焊接速度大，

38、且焊接過程可連續(xù)進(jìn)行，無需頻繁更換焊條，因此生產(chǎn)率比手工電弧焊高520倍。 （2）焊接質(zhì)量好 熔渣對熔化金屬的保護(hù)嚴(yán)密，冶金反應(yīng)較徹底，且焊接工藝參數(shù)穩(wěn)定，焊縫成形美觀，焊接質(zhì)量穩(wěn)定。 （3）勞動條件好 焊接時沒有弧光輻射，焊接煙塵小，焊接過程自動進(jìn)行。 缺點(diǎn)：埋弧自動焊一般只適用于水平位置的長直焊縫和直徑250mm以上的環(huán)形焊縫，焊接的鋼板厚度一般在660mm，適焊材料局限于鋼、鎳基合金、銅合金等，不能焊接鋁、鈦等活潑金屬及其合金。 一、埋弧焊材料與工藝埋弧焊材料有焊絲和焊劑。它們的選配，應(yīng)根據(jù)母材金屬力學(xué)性能和化學(xué)成分、坡口形式、板厚、工藝條件和結(jié)構(gòu)尺寸等選定。低合金鋼和低碳鋼能夠選擇與鋼

39、材強(qiáng)度相匹配的焊絲，同時也應(yīng)滿足塑性、韌性等其他指標(biāo)要求。低碳鋼選用H08A、H08MnA焊絲，應(yīng)選配高錳高硅型焊劑；也可選用H08MnA、H10Mn2焊絲，匹配低錳、無錳型焊劑。低合金高強(qiáng)鋼，應(yīng)選用低合金高強(qiáng)鋼焊絲，選配中錳中硅或低錳中硅型焊劑，也可選用燒結(jié)焊劑。耐熱鋼和不銹鋼的焊接，應(yīng)選擇與鋼材成分相近的焊絲。對于焊劑的選配，耐熱鋼、低溫鋼、耐腐蝕鋼可選用堿性的中硅或低硅型焊劑。鐵素體、奧氏體等高合金鋼，應(yīng)選用堿度較高的熔煉焊劑或燒結(jié)、粘結(jié)焊劑，以降低合金元素的燒損及滲加較多的合金元素。此外，還應(yīng)考慮各種工藝因素的影響。焊絲的表面質(zhì)量，如直徑偏差、表面硬度和曲率的均勻性等都會影響焊接工藝過

40、程的穩(wěn)定和焊接質(zhì)量，因此焊絲裝盤前應(yīng)進(jìn)行檢查，并消除折彎、嚴(yán)格清理污物。藥芯焊絲還應(yīng)進(jìn)行烘干處理。焊劑在使用前必須烘干，熔煉焊劑的酸性、中性焊劑，烘干溫度為150200，時間2h；堿性焊劑烘干溫度200350，時間2h。燒結(jié)焊劑烘干溫度300400，時間2h。焊劑顆粒度影響透氣性，對焊縫成形和內(nèi)部質(zhì)量有一定影響。當(dāng)焊劑粒度一定時，如果增大焊接電流，會使電弧不穩(wěn)、焊縫表面及邊緣凹凸不平。電流越大，焊劑粒度也應(yīng)大些。在一般結(jié)構(gòu)件焊接時，如果工件表面有污物，焊劑粒度粗一些有利于氣體的逸出，從而減少氣孔的產(chǎn)生。焊接速度對熔寬和熔深均有顯著影響。在其他條件不變的情況下，焊接速度增大，焊縫熔寬顯著減小。由

41、于電弧向后傾斜角度增加，有利于熔池金屬向后流動，故熔池略有增加。但焊接速度增加到40m/h以上時，線能量顯著減小，熔池深度也減小。焊接電流不變，增大焊絲直徑會使電弧截面增大，電流密度減小，因此焊縫熔寬增加而熔池深度減小。細(xì)焊絲時電流密度大，電弧壓力大而熔深增加。焊絲直徑的選擇主要依據(jù)工件厚度和所使用的焊接設(shè)備。半自動埋弧焊只能采用2mm以下的焊絲。而埋弧自動焊機(jī)大多按粗絲設(shè)計。小直徑厚壁容器環(huán)縫焊接宜采用3mm以下細(xì)焊絲。采用細(xì)焊絲焊接所得焊縫細(xì)密光滑，成形美觀且脫渣容易。因此深而窄難以清渣的坡口內(nèi)焊接特別適宜小直徑焊絲。大直徑焊絲能承受較高的電流，生產(chǎn)效率高，同時對裝配精度適應(yīng)性強(qiáng)，有利于焊

42、縫成形。大型焊件適用45mm的粗焊絲。焊絲伸出長度是指焊絲伸出導(dǎo)電嘴部分的長度。焊絲直徑越細(xì)或伸出長度越長，預(yù)熱作用也越大。在相同焊接電流條件下，增加焊絲伸長可提高焊絲熔化速度25%50%，而熔深減小。有些情況下可利用增加焊絲伸出長度提高效率。焊絲直徑小于3mm時，要嚴(yán)格控制伸出長度，一般伸出長度應(yīng)為焊絲直徑的610倍。不銹鋼等電阻率較大的材料，其伸出長度應(yīng)小些。焊絲可沿焊接方向傾斜一定角度。當(dāng)后傾時，電弧力將熔池金屬推向電弧前方，電弧對母材的直接加熱作用減小，使熔池深度減小，焊縫寬度增大，焊縫平滑、不易咬邊。高速焊接時常使焊絲后傾。焊絲前傾，電弧將熔池金屬推向后方并直接加熱熔池底部的母材金屬

43、，使熔深增加、熔寬減小。所以深熔焊接時，焊絲常前傾。多絲焊接，第一根焊絲常前傾以保證根部的熔深。工件傾斜有上坡焊和下坡焊兩種情況。上坡焊時若工件傾斜角度在6°12°時，則焊縫余高過大，兩側(cè)出現(xiàn)咬邊，成形明顯惡化。工件傾斜角度小于6°時的下坡焊的焊縫熔深和余高均減小，而熔寬略有增加，焊縫成形得到改善。二、埋弧焊自動焊對于自動焊工藝步驟，焊前準(zhǔn)備很重要。焊前準(zhǔn)備包括坡口的加工和清理、焊件裝配、焊劑墊布置、焊絲對中，以及焊機(jī)和控制儀表的檢查、焊接材料的確認(rèn)等。對接接頭埋弧焊工件可不開坡口。接頭的裝配質(zhì)量直接影響焊接質(zhì)量，裝配不良如錯邊、間隙不當(dāng)?shù)热菀滓鸷缚p夾渣和氣孔缺

44、陷，甚至造成焊穿或未焊透。錯邊還會影響接頭性能，尤其單面焊雙面成形時更應(yīng)嚴(yán)格注意。埋弧焊熔池體積較大、存在時間長，在焊縫根部應(yīng)敷加襯墊，也可加大鈍邊予以承托。最常用的襯墊有：焊劑墊、鋼襯墊、封底焊縫、銅襯墊和陶瓷襯墊等，除鋼襯墊和封底焊縫均屬臨時性的，焊后可拆除。焊接中一個重要注意事項是合理的連接地線。在使用銅墊板時，地線決不可接在焊端銅墊板上，而應(yīng)接到起焊處焊件避免電弧發(fā)生偏吹。焊前還應(yīng)注意焊絲的對中性，應(yīng)將焊絲調(diào)整對準(zhǔn)坡口的中心線。對接直焊縫的焊接有單面焊和雙面焊兩種，在操作上有加墊板和不加墊板等方法。板厚超過12mm的對接接頭通常采用雙面焊。這種焊法工件裝配時不留間隙或只留很小的間隙。對

45、于板厚大于16mm的板可開Y型坡口，鈍邊68mm，以保證焊接時不被燒穿。也可以在臨時襯板上焊接，裝配時接頭留有一定間隙，并填滿焊劑。對接環(huán)焊縫的焊接采用非對稱坡口形式，一般是內(nèi)坡口小，外坡口大，將主要工作量放在外環(huán)縫，內(nèi)環(huán)縫主要起封底作用。4.埋弧自動焊工藝 對于厚度在14mm以下的板材，可以不開坡口一次焊成；雙面焊時，不開坡口的可焊厚度達(dá)28mm；當(dāng)厚度較大時，為保證焊透，最常采用的坡口型式為Y型坡口和X型坡口。單面焊時，為防止燒穿、保證焊縫的反面成形，應(yīng)采用反面襯墊，襯墊的形式有焊劑墊、鋼墊板，或手工焊封底，如圖4-14所示。另外，由于埋弧焊在引弧和熄弧處電弧不穩(wěn)定，為保證焊縫質(zhì)量，焊前應(yīng)

46、在焊縫兩端接上引弧板和熄弧板，焊后去除，如圖4-15所示。 圖4-14 埋弧焊的襯墊和手工封底圖4-15 引弧板和熄弧板1-引弧板 2-熄弧板確定焊接工藝規(guī)范參數(shù)一般有以下幾種途徑：查表，根據(jù)產(chǎn)品類型查閱焊接手冊，以相關(guān)手冊上的焊接工藝規(guī)范參數(shù)作為參考；試驗，在與產(chǎn)品條件相同的試板上進(jìn)行模擬試驗，獲得參考數(shù)據(jù)；經(jīng)驗，以實際經(jīng)驗中獲得的工藝參數(shù)作參考。通過這樣一些途徑獲得的工藝參數(shù)，還應(yīng)在實際生產(chǎn)中進(jìn)行修正才能得到最佳的焊接工藝規(guī)范參數(shù)。常用鋼號推薦選用的焊接材料鋼號手 弧 焊埋 弧 焊焊條焊絲牌號焊 劑型號牌號型號牌號Q235-A.FQ235-A 10,20E4303J422H08H08MnH

47、J401-H08AHJ43120R20HP、20gE4316J426H08AH08MnAHJ401-H08AHJ431E4315J427 09Mn2VE5515-C1W707NiH08Mn2MoVA- HJ25016Mn16MnR16MnRCE5003J502H10MnSiH10Mn2HJ401-H08AHJ431E5016J506HJ402-H10Mn2HJ350E5015J50715MnVE5003J502H08MnMoAH10MnSiH10Mn2HJ401-H08A HJ431 15MnVR15MnVRCE5016J506E5015J507HJ402-H10Mn2HJ350E5515-G

48、J557ICr18Ni9TiE308-16 A102H0Cr20Ni10Ti-HJ260E308-15A107E347-16A132E347-15A1370Cr19Ni9E308-16 A102 -E308-15A1070Cr18Ni9TiE347-16A132H0Cr20Ni10Ti-HJ260E347-15A137OCr18Ni11TiE347-16A132-E347-15A13700Cr18Ni10E308L-16A002 H00Cr21Ni10-HJ26000Cr19Ni11E308L-16A002-E316L-16A002H0Cr20Ni14Mo3-HJ260E318-16A2120

49、Cr19Ni13Mo3E317-16A242-0Cr13E410-16G202-E410-15G207表4-7 不同鋼號相焊推薦選用的焊接材料類別接頭鋼號手 弧 焊埋 弧 焊焊 條焊絲鋼 號焊 劑型號牌號型號牌號碳素鋼、低合金鋼和低合金鋼相焊 Q235-A+16MnE4303J422H08 H08MnHJ401-H08AHJ43120、20R+16MnR、16MnRcE4315J427H08MnAHJ401-H08AHJ431E5015J50720R+20MnMoE4315J427H08MnAHJ401-H08AHJ431E5015J50720R、Q235-A+15MnMoVE4315J427

50、-E5015J507Q235-A+18MnMo NbRE4315J427H08AH08MnAHJ401-H08AHJ431E5015J507HJ402-H10Mn2HJ350碳素鋼、碳錳低合金鋼和鉻鉬低合金鋼相焊Q235-A +15CrMo E4315J427H08H08MnAHJ401-H08AHJ431Q235-A +1Cr5Mo 16MnR+15CrMoE5015J507-其他鋼號和奧氏體高合金鋼相焊Q235-A+ 0Cr18Ni9TiE309-16A302-E309MO-16A31220R+0Cr18Ni9TiE309-16A302-E309MO-16A31216MnR+0Cr18Ni

51、9TiE309-16A302-E309MO-16A312 第五節(jié) 電渣焊等焊接方法介紹電渣焊是利用電流通過液態(tài)熔渣產(chǎn)生的電阻熱進(jìn)行焊接的一種熔焊方法。1電渣焊的焊接過程 如圖4-21所示，電渣焊焊接接頭處于垂直位置，兩側(cè)裝有冷卻成形裝置，在焊接的起始端和結(jié)束端裝有引弧板和引出板。焊接時，先將顆粒狀焊劑裝入接頭空間至一定高度，然后焊絲在引弧板上引燃電弧，將焊劑熔化形成渣池。當(dāng)渣池達(dá)到一定深度時，電弧被淹沒而熄滅，電流通過渣池產(chǎn)生電阻熱，進(jìn)入電渣焊過程，渣池溫度可達(dá)17002000，可將焊絲和焊件邊緣迅速熔化，形成熔池。隨著熔池液面的升高，冷卻滑塊也向上移動，渣池則始終浮在熔池上面作為加

52、熱的前導(dǎo)，熔池底部結(jié)晶，形成焊縫。圖4-21 電渣焊的基本過程1-焊絲 2-渣池 3-熔池 4-焊縫 5-焊件 6-冷卻水管 7-冷卻滑塊2.電渣焊的特點(diǎn) 在電渣焊的焊接過程中，除開始階段有一電弧過程外，其余均為穩(wěn)定的電渣過程，與埋弧焊有本質(zhì)區(qū)別。電渣焊的優(yōu)點(diǎn)：（1）任何厚度的焊件都能一次焊成，因而在焊接厚大工件時，生產(chǎn)率高，成本低。（2）熔池保護(hù)嚴(yán)密，冷卻緩慢，因此冶金過程完善，氣體和熔渣能充分浮出，不易產(chǎn)生氣孔、夾渣等缺陷。電渣焊的局限性：（1）由于焊接熔池大，加熱和冷卻緩慢，在焊縫及熱影響區(qū)容易過熱形成粗大組織，因此電渣焊通常焊后用正火處理消除接頭中的粗晶。（2）電渣焊總是以立焊方式進(jìn)行

53、，不能平焊，電渣焊不適于厚度在30mm以下的工件，焊縫也不宜過長。3電渣焊的分類及應(yīng)用電渣焊的分類：絲極電渣焊、板極電渣焊、熔嘴電渣焊和管極電渣焊等。絲極電渣焊是最常用的電渣焊方法，它采用焊絲作電極，根據(jù)焊件厚度的不同，可采用一根或多根焊絲，單絲焊能夠焊接的焊件厚度為4060mm，當(dāng)焊件厚度大于60mm時，焊絲要作橫向擺動；三絲擺動可以焊接450mm厚的焊件。絲極電渣焊主要用于焊接厚度為40450mm的焊件及較長焊縫的焊件，也可用于大型焊件的環(huán)焊縫。板極電渣焊如圖4-22所示，它是用一條或數(shù)條金屬板（可利用焊件的邊角余料）作為熔化電極，成本低，生產(chǎn)率高，送進(jìn)機(jī)構(gòu)簡單，但要求電源功率大；焊縫長度

54、一般不能超過1.5m，否則過長的板極會給操作帶來困難。這種方法適用于焊接大斷面短焊縫。圖4-22 板極電渣焊示意圖1-焊件 2-板極 3-渣池 4-熔池 5-冷卻滑塊 6-焊縫應(yīng)用：主要用于重型機(jī)械制造業(yè)中，制造鍛-焊結(jié)構(gòu)件和鑄-焊結(jié)構(gòu)件，如重型機(jī)床的機(jī)座、高壓鍋爐等，焊件厚度一般為40450mm，材料為碳鋼、低合金鋼、不銹鋼等。（三）電子束焊電子束焊：利用經(jīng)過聚焦的高速運(yùn)動的電子束，在撞擊焊件時，其動能轉(zhuǎn)化為熱能，從而使焊件連接處熔化形成焊縫，如圖4-23所示。圖4-23 電子束焊示意圖電子束焊機(jī)：核心是電子槍，它是完成電子的產(chǎn)生、電子束的形成和會聚的裝置，主要由燈絲、陰極、陽極、聚焦線圈等

55、組成。燈絲通電升溫并加熱陰極，當(dāng)陰極達(dá)到2400K左右時即發(fā)射電子，在陰極和陽極之間的高壓電場作用下，電子被加速（約為1/2光速），穿過陽極孔射出，然后經(jīng)聚焦線圈，會聚成直徑為0.83.2mm的電子束射向焊件，并在焊件表面將動能轉(zhuǎn)化為熱能，使焊件連接處迅速熔化，經(jīng)冷卻結(jié)晶后形成焊縫。根據(jù)焊接工作室（焊件放置處）的真空度不同，電子束焊的分類：（1）高真空電子束焊 工作室與電子槍同在一室，真空度為10-210-1Pa，適用于難熔、活性、高純金屬及小零件的精密焊接。（2）低真空電子束焊 工作室與電子槍被分為兩個真空室，工作室的真空度為10-115Pa，適用于較大型的結(jié)構(gòu)件，和對氧、氮不太敏感的難熔金

56、屬。（3）非真空電子束焊 需另加惰性氣體保護(hù)罩或噴嘴，焊件與電子束流出口的距離應(yīng)控制在10mm左右，以減少電子束與氣體分子碰撞造成的散射。非真空電子束焊適用于碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、難熔金屬及銅、鋁合金等的焊接，焊件尺寸不受限制。真空電子束焊的優(yōu)點(diǎn)：（1）電子束能量密度大，最高可達(dá)5×108W/cm2，約為普通電弧的500010000倍，熱量集中，熱效率高，熱影響區(qū)小，焊縫窄而深，焊接變形極小。（2）在真空環(huán)境下焊接，金屬不與氣相作用，接頭強(qiáng)度高。（3）電子束焦點(diǎn)半徑可調(diào)節(jié)范圍大，控制靈活，適應(yīng)性強(qiáng)，可焊接0.05mm的薄件，也可焊接200700mm的厚板。應(yīng)用：特別適合焊接一些難熔金屬、活性或高純度金屬以及熱敏感性強(qiáng)的金屬。但設(shè)備復(fù)雜，成本高，焊件尺寸受真空室限制，裝配精度要求高，且易激發(fā)X射線，焊接輔助時間長，生產(chǎn)率低，這些弱點(diǎn)都限制了電子束焊的廣泛應(yīng)用。（四）激光焊激光的產(chǎn)生:物質(zhì)受激勵后，產(chǎn)生的波長、頻率、方向完全相同的光束。激光的特點(diǎn):具有單色性好、方向性好、能量密度高的特點(diǎn)，激光經(jīng)透射或反射鏡聚焦后，可獲得直徑小于0.01mm、功率密度高達(dá)1013W/cm