埋弧自動焊過程、特點及對低碳鋼薄板的焊接

李季

（齊齊哈爾市自來水集團廣源給水工程有限公司,黑龍江 齊齊哈爾 161005）

1 埋弧自動焊的過程

手工電弧焊時，為了維持焊接電弧的穩定燃燒，要用手工不斷地均勻向電弧空間送進焊條，構成了送條運動；同時還需手握焊鉗不斷地沿焊接方向移動。而自動焊時這兩個運動都是通過機械自動實現的，所以稱為自動電弧焊。埋弧自動焊時為使焊條連續送進，不能用一根根的焊條，而是用成盤的光焊絲，焊接電弧的燃燒是在焊劑的掩埋下進行的，所以稱為埋弧自動焊。

埋弧自動焊的焊接過程如下圖所示。焊接時電源的兩極分別接在導電嘴6和工件1上，首先進行調整讓焊絲4接觸工件，并在焊絲周圍撒上焊劑2，然后啟動電源，則電流通過導電嘴經焊絲與工件構成回路，然后反抽焊絲則可在焊絲和工件之間引燃電弧。引燃后用電弧熱熔化焊絲，工件和焊絲形成熔池和熔渣，借助送絲滾輪5不斷地送進焊絲，，焊劑漏斗3在電弧前撒上焊劑，隨著焊機的行走，熔化金屬即可在電弧離開后冷卻結晶形成焊縫7，并在焊縫表面上形成渣殼8。

2 埋弧自動焊的特點

埋弧自動焊與手工電弧焊相比有以下一些特點：

2.1 熱利用率高

埋弧焊時由于電弧掩埋在焊劑下面燃燒，由表1可見它與手工電弧焊相比，其輻射、飛濺損失和母材傳熱損失均大幅度下降，而用于熔化焊絲、母材和焊劑的熱量卻大大增加。特別是熔化母材的熱量大幅度增加，更有利于提高焊縫的熔深，從而提高焊接生產率，而母材傳熱的減少卻有利于減少焊接熱影響區寬度，提高了焊接質量。

2.2 焊縫含氮量低

埋弧焊時焊劑熔化量大，渣保護層厚，因而對空氣的隔離作用很好。分析電弧燃燒時氣泡的化學成分得知，其主要成分為CO和H2氣體，是具有一定的還原性的氣體，因而可使焊縫中的氮含量大大降低，從而使焊縫的塑性較高，如表2所示。

2.3 生產率高

埋弧焊是自動焊，使用成盤的焊絲，焊接電流是經過導電嘴在即將進入電弧空間時送入焊絲的，焊絲伸出長度（即指導電嘴端部到電弧之間的焊絲長度）較小，其表面又沒有藥皮的包復，所以允許使用比手工電弧焊時大得多的電流及電流密度（如表3所示），而不致使焊絲因

電阻熱的作用而發紅，也沒有手工焊時焊芯溫度太高帶來的藥皮脫落問題。因而埋弧焊時可輸入更大的功率，從而增加了金屬的熔化量，提高了焊件的熔深，同時為保證一定的熔池及焊縫尺寸，也允許使用更快的焊接速度，如厚度為8~10mm的鋼板對接，單絲埋弧焊的焊接速度可達30~50m/h，雙絲或多絲埋弧焊還可以提高一倍以上，而手工電弧焊的焊接速度則一般不超過6~8m/h，因而埋弧自動焊有更高的生產率。

3 埋弧自動焊對低碳鋼薄板的焊接

低碳鋼薄板的焊接工藝最初，所采取的焊接工藝方案是：焊接采用雙面自動焊，坡口型式為Ⅰ型。焊接順序為：第1遍先焊接里口，MZ-1000焊機施焊，下襯焊劑墊，焊后背面清根；第2遍，焊接外口，在LAE-1000焊機上施焊，采用懸空焊。按此焊接工藝方法施焊，經RT探傷，發現第1道焊縫里面存在大量氣孔，經分析，在埋弧焊中產生氣孔的原因大致有以下幾種：焊劑吸潮或不干凈；焊接時焊劑覆蓋不充分；電弧磁吹偏；焊接工藝參數選擇不當。

基于這幾種情況，首先檢查焊劑的烘干溫度及回收情況，結果證明原因并不在此，又排除了操作上的原因，那么產生氣孔的原因可能是由于焊接工藝參數選配不合理而造成的。產生氣孔的原因可能是：第1遍施焊時的電流較小而焊接速度又較快，焊縫結晶速度快，熔池中的氣孔來不及溢出而滯留在焊道中，在第2遍施焊時又是采用懸空焊，焊接電流較小，焊接線能量小，熔深較淺，對第1遍焊道的后熱影響不大而氣體沒能擴散出，如果再增加電流或降低焊接速度又容易將焊道燒穿。為此增大了第1遍的施焊電流，適當減小焊接速度，焊后經外觀及RT檢查氣孔明顯減少，有的甚至沒有氣孔的產生，但還是存在焊接質量時好時壞的現象，焊接質量非常不穩定。再增大焊接電流又容易將焊道燒穿，焊道成型不好。因此這一方法并不能保證焊縫質量的穩定。

為此重新制定焊接工藝，焊接仍采用雙面自動焊，坡口型為Ⅰ型。焊接順序改為：第1遍，焊接外口。方法采用懸空焊，在LAE-1000焊機上施焊，將焊接電流減少為260A，同時降低焊接速度，施焊完畢背面不清根。第2遍，焊接里口，在MZ-1000焊機上施焊，下襯焊劑墊，增加焊接電流，提高焊接速度，增大焊接熔深，延長熔池存在時間，使其將板厚的80%部分熔化。

由于第1遍是采用懸空焊，焊接相當于一個封底焊，而保證焊接里口線能量增大的同時焊道不被燒穿。此時，第2遍由于熱輸入增大，焊縫結晶速度慢，熔池中的氣體有充分的時間溢出，焊后將試板進行外觀檢查及RT探傷，發現內部還是有少量不超標的氣孔，再將第2遍的電流增大為460A，進一步將熔池的結晶速度減慢，再經RT探傷，內部基本沒有氣孔產生。將試板進行力學性能試驗，結果全部合格。按此焊接工藝參數和焊接順序再在產品中施焊，經過一段時間的跟蹤，均未再出現超標氣孔，焊按質量穩定，由此證明此種焊接工藝參數和焊接順序的選擇是合理的。

4 結論

經過焊接順序及焊接工藝參數的調整，使我公司的埋弧自動焊焊接低碳鋼薄板的焊縫返修率大大降低，節省了焊接工時及探傷次數，使產品質量有了較大的提高。

[1]于彬.碳鋼板埋弧自動焊貫穿性氣孔問題的解決方法[J].熱加工工藝，2008-04-10.