第一篇：自動(dòng)埋弧焊質(zhì)量缺陷原因分析報(bào)告

自動(dòng)埋弧焊質(zhì)量缺陷原因分析報(bào)告

致寧波監(jiān)理咨詢有限公司：

由我公司制作加工的寧波商務(wù)樓工程連廊鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件（H型鋼梁）經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，角焊縫部位產(chǎn)生氣孔及焊縫表面不平整等質(zhì)量缺陷現(xiàn)象。

經(jīng)我公司技術(shù)部門(mén)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，相關(guān)責(zé)任人員發(fā)表意見(jiàn)，綜合分析后認(rèn)為，自動(dòng)埋弧焊角焊縫產(chǎn)生上述質(zhì)量缺陷的根本性原因?yàn)椋?/p>

1、焊劑烘干溫度不符合要求。根據(jù)相關(guān)焊接規(guī)范要求，自動(dòng)埋弧焊焊劑烘干溫度應(yīng)達(dá)到200℃～250℃，烘干時(shí)間為1h～2h。我公司在加工制作該批次鋼構(gòu)件時(shí)，未對(duì)前批次鋼構(gòu)件用焊劑進(jìn)行調(diào)換，導(dǎo)致該批次鋼梁在自動(dòng)埋弧焊時(shí)采用了上批次可能返潮的焊劑（由于近期為梅雨季節(jié)，雨水較多，氣候潮濕，致使焊劑返潮），焊劑黏結(jié)使埋弧未均勻形成，直接導(dǎo)致了氣孔的產(chǎn)生。

2、由于時(shí)下天氣炎熱，工人在操作過(guò)程中采用大功率電風(fēng)扇進(jìn)行降溫，電風(fēng)扇產(chǎn)生的氣流吹散部分焊劑，導(dǎo)致自動(dòng)埋弧焊埋弧深度不一，直接后果為焊縫表面不平整的發(fā)生。

3、為了保證連廊鋼構(gòu)件的按時(shí)完成，我公司實(shí)行24小時(shí)工作制。夜班工人在操作過(guò)程中為加快進(jìn)度，根據(jù)焊接情況自行調(diào)節(jié)焊接走絲速度，也是產(chǎn)生焊縫表面不平整的原因之一。

針對(duì)本次自動(dòng)埋弧焊焊縫質(zhì)量缺陷，我公司領(lǐng)導(dǎo)非常重視，責(zé)成相關(guān)責(zé)任人員到崗到位，決心從源頭上消除一切有損質(zhì)量的客觀及主觀因素。在此次質(zhì)量事故發(fā)生后，我公司及時(shí)分析、及時(shí)整改。在采取相關(guān)措施后，對(duì)同一批次其他鋼構(gòu)件進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)效果明顯，自動(dòng)埋弧焊角焊縫表面平整、焊縫高度飽滿且無(wú)氣孔。因此，我公司認(rèn)為上述原因?yàn)榇舜钨|(zhì)量事故的主要原因。

本著認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度，我公司對(duì)該批鋼構(gòu)件進(jìn)行檢查返修處理，并進(jìn)行必須質(zhì)量的檢測(cè)，以保證產(chǎn)品質(zhì)量合格。

對(duì)建設(shè)單位、監(jiān)理單位提出的批評(píng)及指出的不足，我公司誠(chéng)懇接受并表示衷心感謝。在以后的鋼構(gòu)件加工生產(chǎn)過(guò)程中，舉一反三，堅(jiān)決加強(qiáng)質(zhì)量管理、人員管理、操作培訓(xùn)等工作，消除一切質(zhì)量隱患，生產(chǎn)出質(zhì)量合格的產(chǎn)品，確保寧波商務(wù)樓鋼結(jié)構(gòu)工程的施工質(zhì)量。

第二篇：埋弧焊產(chǎn)生氣孔原因

埋弧焊縫產(chǎn)生氣孔的主要原因

埋弧焊縫產(chǎn)生氣孔的主要原因是氫，氫氣是由焊材、母材帶入電弧區(qū)的水分所造成的。但是電磁偏吹、母材質(zhì)量不好等也會(huì)造成氣孔，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況具體分析，采取相應(yīng)防止措 施。

(1)焊接材料和坡口門(mén)不清潔，是造成氣孔的最常見(jiàn)的原因。焊劑末烘干或烘干不徹底，焊絲表面、坡口表面及鄰近區(qū)域有油、銹和水分，都會(huì)使熔池中含氫量顯著增高而產(chǎn)生氣孔。防止氫氣孔的方法，是減少氫的來(lái)源和創(chuàng)造使氫逸出熔池的條件：

①焊劑(包括焊劑墊用的焊劑)：應(yīng)按規(guī)定嚴(yán)格烘干。如果天氣潮濕，焊劑從烘箱中取出到使用的時(shí)間不能太長(zhǎng)，最好能在50度左右溫度下保溫待用?；厥赵儆玫暮竸┮苊獗凰m土等污染。

②嚴(yán)格清除焊絲和坡口兩側(cè)20毫米范圍內(nèi)的油、銹和水分。焊件要隨裝隨焊，如果沾有水分，要將焊接區(qū)域烘烤干燥后焊接。

③焊劑粒度要合適，細(xì)粉末和灰分要篩除，使焊劑有一定透氣性，利于氣體跑出。(2)鋼材軋制或熱沖壓、卷板過(guò)程中，形成或脫落的氧化皮，以及定位焊渣殼，碳弧氣刨飛渣等夾入焊劑，也會(huì)在焊縫中造成氣孔。防止措施：

①卷板、彎曲等加工過(guò)程中脫落的氧化皮，在裝配焊接前要清掃或用壓縮空氣吹除，防止夾入裝配間隙或落入坡口中。

②焊接場(chǎng)地周?chē)鍧?，防止氧化皮、渣殼、碳?。畾馀亠w渣混入焊劑。回收復(fù)用的焊劑中，這些雜質(zhì)的含量往往較多，所以要在多次回用的焊劑中摻進(jìn)新焊劑o(3)焊劑層太薄、焊接電壓過(guò)高或網(wǎng)路電壓波動(dòng)較大時(shí)，電弧可能穿出焊劑層，使熔池金屬受外界空氣污染而造成氣孔；焊劑粒度太粗時(shí)，空氣會(huì)透過(guò)焊劑層污染熔池；懸空焊裝配間隙超過(guò)0．8毫米時(shí)，會(huì)造成焊縫中的深氣孔。防止措施：

①焊劑層厚度要合適使與焊接規(guī)范相適應(yīng)，焊劑粒度不能過(guò)粗，以保證焊接過(guò)程中不透出連續(xù)弧光o

②懸空焊，特別在焊件厚度20毫米以內(nèi)的懸空焊時(shí)，裝配間隙不要超過(guò)0．8―1毫米o(hù)(4)磁偏吹會(huì)造成氣孔，最容易在用直流焊接薄板時(shí)發(fā)生，氣孔多出現(xiàn)在收尾區(qū)域，越近焊縫末端氣孔越嚴(yán)重。這種氣孔在焊接較厚焊件時(shí)也可能遇到。產(chǎn)生氣孔的原因是由于電弧發(fā)生偏吹的緣故。地線連接位置不當(dāng)也會(huì)造成磁偏吹而產(chǎn)生氣孔。防止措施：

①?gòu)慕拥鼐€一端起焊，接地要可靠。焊件的裝夾具最好用非導(dǎo)磁材料制造。

②收尾端預(yù)先焊較長(zhǎng)、較厚的定位焊縫。

③焊絲向前傾斜布置。

④改用交流焊接。

(5)母材中有富硫?qū)訝钇?，或母材有分層缺陷?huì)產(chǎn)生氣孔。母材含硫量高、硫化物夾雜多時(shí)，焊接過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較多氣體而形成氣孔。防止措施：

①控制焊接規(guī)范，減小母材熔合比。例如用直流正接、小電流或粗焊絲焊接，用多道焊代替單道焊等o

②適當(dāng)降低焊接速度，增加氣體從熔池中逸出的時(shí)間。

③用含錳量高的焊絲焊接，使部分硫形成硫化錳排入熔渣。

④如果原來(lái)是不開(kāi)坡口的對(duì)接焊，可以改成開(kāi)V型坡口焊接，坡口角度比常用的坡口角度大一些o

⑤如果氣孔是由于母材分層(軋制鋼板時(shí)產(chǎn)生的一種缺陷)造成的，一般應(yīng)除去分層部分后重新焊接。

對(duì)于層板容器，可先在層板坡口側(cè)面，用手工焊或其他焊接方法焊接封閉焊縫，然后再裝配、焊接埋弧焊縫。

(6)產(chǎn)生氣孔的其他原因定位焊縫有氣孔、夾渣等缺陷，未經(jīng)清除就直接焊接埋弧焊縫時(shí)，會(huì)產(chǎn)生氣孔；前一層焊道有氣孔末清除徹底，焊接后層焊縫時(shí)還會(huì)產(chǎn)生氣孔。角焊縫焊接速度過(guò)高也會(huì)產(chǎn)生氣孔

第三篇：薄板埋弧焊氣孔偏多的缺陷分析和預(yù)防措施

薄板埋弧焊氣孔偏多的缺陷分析和預(yù)防措施

一、前言

本公司采用的20g鋼板制造鍋殼式鍋爐爐膽，用埋弧焊焊接其縱環(huán)縫，檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)焊縫的氣孔偏多（尤為環(huán)縫），返修率相當(dāng)高。這在一定程度上影響了產(chǎn)品的制造質(zhì)量，并增加了制造成本，尤其是多次返修對(duì)焊接接頭的組織和性能帶來(lái)不利的影響，因此，尋找氣孔產(chǎn)生的原因是必要的，以便在施焊前采取一些相應(yīng)的有效預(yù)防措施，使其能得到一定程度的解決，防患于未然。二．原因與措施

氣孔是最常見(jiàn)的一種焊接缺陷。氣孔的存在對(duì)焊縫強(qiáng)度影響比較大，它使焊縫有效工作面積減少，從而降低抗載荷能力。形成氣孔的根本原因是焊縫金屬吸收過(guò)多的氣體，在焊縫冷卻時(shí)，氣體在金屬中的溶解度下降，氣體以氣泡形式逸出，如氣體逸出速度小于金屬結(jié)晶速度，就會(huì)在金屬內(nèi)部形成氣孔。形成氣孔的氣體主要是氫、氮和一氧化碳。除由于板薄，焊接熱容量小，焊后焊縫冷卻速度太快，氣體來(lái)不及在焊縫固前從焊接熔池中退出而形成氣孔的主要原因外，還有以下幾方面的原因：

1.焊機(jī)的選用不太合理，在一定程度上影響了焊接過(guò)程的穩(wěn)定性。如目前大多數(shù)廠家選用的都是MI-1000型焊機(jī)，除受交流電性質(zhì)的影響外，由于功率偏大，當(dāng)使用其下限電流時(shí)，穩(wěn)定性自然就要差些。最好是選用直流焊機(jī)且功率不宜過(guò)大（最大電流不要超過(guò)600安培）比較合適。2.焊材方面的原因，如焊絲生銹或表面不干凈、焊劑質(zhì)量不合格或使用前未按要求烘培。鍋筒材料一般為低碳鋼或16Mn類(lèi)低合金鋼，其焊接時(shí)一般都運(yùn)用焊劑431匹配普通低碳鋼焊絲或低錳鋼焊絲。焊劑431具有良好的工藝性能，但由于焊劑生產(chǎn)廠家很多，焊劑431產(chǎn)品質(zhì)量相差很大，有時(shí)盡管焊劑化學(xué)成份合格但色澤很不一致，有的為黃色，有的為深棕色，有的為棕黑色，有的是多種顏色的混合體。焊劑431的不同色澤反映了它在施焊過(guò)程中的脫氧還原能力不同。實(shí)踐證明，焊劑431色澤過(guò)深或發(fā)黑時(shí)，不僅使焊縫外觀不美觀，而且易產(chǎn)生氣孔、表面凹坑、麻點(diǎn)等焊接缺陷。另外，焊絲和焊劑的選用也不太合理，如目前焊絲大都選用Φ1.1和Φ3.2㎜的H08A，焊劑大都選用普通粒度的HJ431。實(shí)踐證明，焊絲最好選用Φ3.2和Φ2.5㎜的H08MnA，焊劑最好選取用細(xì)顆粒的HJ430或HJ431比較合適，這樣，不僅能更好的保護(hù)焊縫，而且還能改善焊接熔池在高溫下的冶金反應(yīng)能力，有利于減少氣孔的產(chǎn)生。

3.對(duì)焊前和焊接過(guò)程中的工藝準(zhǔn)備缺乏更嚴(yán)格的要求。如對(duì)焊件、焊絲的清理，焊劑的烘干，焊接裝配間隙質(zhì)量的控制，焊接參數(shù)的調(diào)控以及焊工操作技能水平的高低等。

4.焊接裝配間隙的質(zhì)量不能滿足埋弧焊的要求（主要是環(huán)縫）。焊接前害怕燒穿，往往在內(nèi)焊縫的反面用手弧焊隨意的堵焊，這不僅污染了焊接部位，還影響了焊接過(guò)程中焊縫的透氣性，加劇了氣孔的產(chǎn)生，在此種情況下，如果暫還保證不了焊接裝配間隙的質(zhì)量，又非要用埋弧焊焊接的話，最好用手弧焊進(jìn)行正規(guī)的封底焊，不宜用括弧焊隨意堵焊，因?yàn)檫@樣不僅浪費(fèi)了焊條和工時(shí)，而且焊接質(zhì)量得不到保證。退一步來(lái)講，還不如干脆用手弧焊焊接或許會(huì)好些。5.焊工的操作技能水平不高，不敢使用較大的上限電流焊接。對(duì)此類(lèi)焊縫的焊接，應(yīng)挑選較高水平的焊工去焊接比較合適，因?yàn)樵诒ＷC不燒穿的情況下，使用較大的上限電流焊接，從而增加了焊接熔池的體積，減小了焊縫的冷卻速度，有利于氣體在焊接熔池凝固前的逸出，減少了氣孔的產(chǎn)生。

三、結(jié)論

采用埋弧焊焊接6㎜和8㎜的20g板相對(duì)于焊接8㎜以上的板來(lái)說(shuō)要難些，但只要對(duì)以上論述的幾個(gè)方面引起足夠的重視，還是可以焊得比較好的，關(guān)鍵是要保證裝配間隙的質(zhì)量，并能使用較大的上限電流進(jìn)行焊接。

第四篇：第九章 埋弧自動(dòng)焊(焊工工藝學(xué)電子教案)

第九章 埋弧自動(dòng)焊

埋弧自動(dòng)焊是焊接生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的一種機(jī)械化、高效率焊接方法。本章主要講述埋弧自動(dòng)焊的實(shí)質(zhì)與特點(diǎn)，自動(dòng)調(diào)節(jié)基本原理，及有關(guān)的焊接設(shè)備、焊接材料、焊接工藝方法等內(nèi)容。

第一節(jié)： 埋弧自動(dòng)焊概述

一、電弧焊接過(guò)程自動(dòng)化的基本概念

電弧焊接過(guò)程一般包括引燃電弧、正常焊接和熄弧收尾三個(gè)階段，并要求電弧及焊接過(guò)程始終保持穩(wěn)定，即具有一定的調(diào)節(jié)作用，以達(dá)到電弧焊接的預(yù)定目的。

手工電弧焊的焊接過(guò)程與穩(wěn)定，是依靠焊工用手工控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這是一種人工調(diào)節(jié)作用。自動(dòng)焊實(shí)質(zhì)是機(jī)械化程度高的焊接，以相應(yīng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)作用取代人工調(diào)節(jié)作用。為此，自動(dòng)電弧焊不僅要完成各個(gè)階段的機(jī)械化操作，還要求自動(dòng)地調(diào)節(jié)有關(guān)的焊接工藝參數(shù)，才能保證電弧及焊接過(guò)程的穩(wěn)定，滿足電弧焊接的需求。

自動(dòng)電弧焊分為埋?。ê竸酉拢┳詣?dòng)焊和明弧焊（氣體保護(hù)）兩種。

埋弧自動(dòng)焊與手工電弧焊的根本區(qū)別，在于焊絲的給送和電弧沿著焊接方向移動(dòng)都是自動(dòng)的，并且有相應(yīng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)作用。

二、埋弧自動(dòng)焊的實(shí)質(zhì)與特點(diǎn)

埋弧自動(dòng)焊實(shí)質(zhì)是一種電弧在顆粒狀焊劑下燃燒的熔焊方法。焊絲送入顆粒狀的焊劑下，與焊件之間產(chǎn)生電弧，使焊絲和焊件熔化形成熔池，熔池金屬結(jié)晶為焊縫；部分焊劑熔化形成熔渣，并在電弧區(qū)域形成一封閉空間，液態(tài)熔渣凝固后成為渣殼，覆蓋在焊縫金屬上面。隨著電弧沿焊接方向移動(dòng)，焊絲不斷地送進(jìn)并熔化，焊劑也不斷地撒在電弧周?chē)?，使電弧埋在焊劑層下燃燒，由此進(jìn)行自動(dòng)的焊接過(guò)程。

埋弧自動(dòng)焊與手工電弧焊相比具有以下的特點(diǎn)：

１、焊接生產(chǎn)率高

埋弧自動(dòng)焊可采用較大的焊接電流，同時(shí)因電弧加熱集中，使熔深增加，可一次焊透14ｍｍ以下不開(kāi)坡口的鋼板。而且埋弧自動(dòng)焊的焊接速度也比手工焊快，從而提高了焊接生產(chǎn)率。

２、焊接質(zhì)量好

因熔池有熔渣和焊劑的保護(hù)，使空氣中的氮、氧難以侵入，提高了焊縫金屬的強(qiáng)度和韌性。同時(shí)由于焊接速度快，線能量相對(duì)減小，故熱影響區(qū)的寬度比手弧焊小，有利于減小焊接變形及防止近縫區(qū)金屬過(guò)熱。另外，焊縫表面光潔、平整。

３、改善焊工的勞動(dòng)條件

由于實(shí)現(xiàn)了焊接過(guò)程機(jī)械化，操作較簡(jiǎn)便，而且沒(méi)有弧光的有害影響，放出煙塵也少，因此焊工的勞動(dòng)條件得到改善。

但是，埋弧自動(dòng)焊在實(shí)用上也受到一定的限制，因?yàn)楹附舆^(guò)程是依靠焊劑堆積及熔化后形成保護(hù)作用的，所以僅適用于水平面焊縫的焊接，并對(duì)焊件邊緣的加工和裝配質(zhì)量要求較高。而且埋弧自動(dòng)焊的設(shè)備比手弧焊復(fù)雜，維修保養(yǎng)的工作量也較大。埋弧自動(dòng)焊主要適用于低碳鋼及合金鋼中厚板的焊接，是大型焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中常用的一種焊接技術(shù)。

三、電弧長(zhǎng)度變化自動(dòng)調(diào)節(jié)途徑

１、影響焊接電流和電弧電壓穩(wěn)定的因素

合理地選擇焊接工藝參數(shù)，并保證預(yù)定的工藝參數(shù)在焊接過(guò)程中穩(wěn)定，是獲得優(yōu)質(zhì)焊縫的重要條件。

焊接電流和電弧電壓在外界干擾下，將會(huì)引起較大變化。埋弧自動(dòng)焊要求焊接電流和電弧電壓的波動(dòng)分別不超過(guò)士２５～５０Ａ與士2Ｖ，否則會(huì)影響焊縫尺寸，以致破壞焊接過(guò)程的穩(wěn)定。電弧的穩(wěn)定工作點(diǎn)，是由電源的外特性曲線和電弧靜特性曲線的交點(diǎn)所確定的。因此，凡是使電源外特性和電弧靜特性發(fā)生變化的外界因素，都會(huì)影響焊接電流和電弧電壓的穩(wěn)定。

（１）電弧長(zhǎng)度的變化 由于焊件表面不平整和裝配質(zhì)量不良及有定位焊縫等原因，使電弧長(zhǎng)度經(jīng)常發(fā)生變化，因而電弧靜特性曲線位臵也相應(yīng)變化，造成對(duì)焊接電流和電弧電壓的影響。

（２）網(wǎng)路電壓的波動(dòng) 網(wǎng)路電壓發(fā)生波動(dòng)時(shí)，電源外特性曲線的位臵也發(fā)生變化，從而影響了焊接電流。

上述兩個(gè)影響因素中，由于弧長(zhǎng)變化對(duì)焊接電流和電弧電壓的影響最為嚴(yán)重，因此埋弧自動(dòng)焊的自動(dòng)調(diào)節(jié)是以消除電弧長(zhǎng)度變化的干擾作為主要目標(biāo)。

２．電弧長(zhǎng)度自動(dòng)調(diào)節(jié)的途徑

焊接過(guò)程中，當(dāng)弧長(zhǎng)變化時(shí)希望能迅速得到調(diào)整，恢復(fù)到原來(lái)長(zhǎng)度。而電弧長(zhǎng)度是由焊絲送給冷度和焊絲熔化速度決定的，只有使焊絲送給速度等于焊絲熔化速度時(shí)，電弧長(zhǎng)度才有可能保持穩(wěn)定不變。為此可通過(guò)兩種途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)，一是調(diào)節(jié)焊絲送給速度；二是調(diào)節(jié)焊絲熔化速度，從而達(dá)到穩(wěn)定電弧長(zhǎng)度的目的。

所謂焊絲送給速度是指在單位時(shí)間送入焊接區(qū)的焊絲長(zhǎng)度，而焊絲熔化速度是指單位時(shí)間內(nèi)熔化送入焊接區(qū)的焊絲長(zhǎng)度。

目前按電弧長(zhǎng)度的調(diào)節(jié)原理，即焊絲送給的方式，埋弧自動(dòng)焊有兩種型式：一為焊絲送給速度在焊接過(guò)程中恒定不變的等速送絲式，焊機(jī)型號(hào)有ＭＺ－1000型；二為焊絲送給速度隨電弧電壓變化而變化的變速送絲式，焊機(jī)型號(hào)有ＭＭ－1000型。

第二節(jié)： 等速送絲式埋弧自動(dòng)焊機(jī)

一、等速送絲式埋弧焊機(jī)的工作原理

等速送絲式埋弧焊機(jī)的特點(diǎn)是：選定的焊絲送給速度，在焊接過(guò)程中恒定不變，當(dāng)電弧長(zhǎng)度變化時(shí)，依靠電弧的自身調(diào)節(jié)作用，來(lái)相應(yīng)地改變焊絲熔化速度，以保持電弧長(zhǎng)度的不變。

１．等熔化速度曲線

等速送絲式埋弧焊機(jī)的自動(dòng)調(diào)節(jié)性能，關(guān)鍵在于焊絲熔化速度，而焊絲熔化速度直接與焊接電流和電弧電壓有關(guān)，其中又以焊接電流的影響為大些。當(dāng)焊接電流增大時(shí)，焊絲熔化速度顯著地增快；當(dāng)電弧電壓升高時(shí)，焊絲熔化速度略有減慢，因而焊接電流和電弧電壓的變化，使焊絲熔化速度發(fā)生相應(yīng)變化。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法，所選定的焊絲送給速度和焊接工藝條件相同，僅調(diào)節(jié)焊接電源外特性，并分別測(cè)出電弧穩(wěn)定燃燒點(diǎn)的焊接電流和電弧電壓，以及相應(yīng)的電弧長(zhǎng)度，連接這幾個(gè)電弧穩(wěn)定燃燒點(diǎn)，可得到一條曲線Ｃ。這條曲線近似看作是一條直線，稱(chēng)作等熔化速度曲線。

等熔化速度曲線表明，在曲線的每一點(diǎn)上，不同的焊接電流與電弧電壓相配合，電弧均保持一定的長(zhǎng)度穩(wěn)定燃燒，而且焊絲熔化速度是相等的，并等于已選定的焊絲送給速度。

等熔化速度曲線略微向右傾斜，說(shuō)明隨著電弧電壓的升高，焊接電流則相應(yīng)增大，因?yàn)殡娀‰妷荷呤购附z熔化速度減慢，需增大焊接電流來(lái)補(bǔ)償，以達(dá)到焊絲熔化速度與送給速度之間的平衡。等熔化速度曲線平行右移或左移，說(shuō)明焊絲送給速度的變化，必須利用焊接電流的變化，來(lái)改變焊絲熔化速度，才能達(dá)到與焊絲送給速度的相互平衡，從而保持電弧長(zhǎng)度的穩(wěn)定。

２．電弧自身調(diào)節(jié)作用

根據(jù)等熔化速度曲線的含義，等速送絲式焊機(jī)的電弧穩(wěn)定燃燒點(diǎn)，應(yīng)是電源外特性曲線、電弧靜特性曲線和等熔化速度曲線的三線相交點(diǎn)。

當(dāng)電弧長(zhǎng)度發(fā)生變化時(shí)，假定電弧穩(wěn)定燃燒，由于某種外界的干擾，使電弧長(zhǎng)度突然從拉長(zhǎng)，此時(shí)，電弧燃燒點(diǎn)下移，焊接電流減小，電弧電壓增大。然而電弧燃燒是不穩(wěn)定的，因?yàn)楹附与娏鞯臏p小和電弧電壓的升高，都減慢了焊絲熔化速度，而焊絲送給速度是恒定不變的，其結(jié)果使電弧長(zhǎng)度逐漸縮短，電弧燃燒點(diǎn)將沿著電源外特性曲線，回到原來(lái)的穩(wěn)定燃燒點(diǎn)，這樣又恢復(fù)至平衡狀態(tài)，保持了原來(lái)的電弧長(zhǎng)度。反之，如果電弧長(zhǎng)度突然縮短時(shí)，由于焊接電流隨之增大，加快焊絲熔化速度，而送絲速度仍不變，這樣也會(huì)恢復(fù)至原來(lái)的電弧長(zhǎng)度。

在受到外界的干擾使電弧長(zhǎng)度發(fā)生改變時(shí)，會(huì)引起焊接電流和電弧電壓的變化，尤其是焊接電流的顯著變化，從而引起焊絲熔化速度的自行變化，使電弧恢復(fù)至原來(lái)的長(zhǎng)度而穩(wěn)定燃燒，這稱(chēng)為電弧自身調(diào)節(jié)作用。

３、影響電弧自身調(diào)節(jié)性能的因素

（１）焊接電流 電弧長(zhǎng)度改變后，焊接電流變化越顯著，則電弧長(zhǎng)度恢復(fù)得越快。當(dāng)電弧長(zhǎng)度改變的條件相同時(shí)，選用大電流焊接的電流變化值，要大于選用小電流焊接的電流變化值。因而，采用大電流焊接時(shí)，電弧自身調(diào)節(jié)作用就強(qiáng)烈，即電弧自行恢復(fù)到原來(lái)長(zhǎng)度的時(shí)間就短。

（２）電源外特性

當(dāng)電弧長(zhǎng)度改變相同時(shí)，較為平坦的下降電源外特性曲線的電流變化值，要比陡降的電源外特性曲線的電流變化值大些。這說(shuō)明下降的電源外特性曲線越平坦，焊接電流變化就越大，電弧自身調(diào)節(jié)作用就越好。所以，等速送絲式埋弧自動(dòng)焊機(jī)的焊接電源，要求具有緩降的電源外特性。

４、焊接電流和電弧電壓調(diào)節(jié)方法

等速送絲式埋弧焊機(jī)的焊接電流和電弧電壓調(diào)節(jié)方法，可以通過(guò)改變焊絲送給速度和電源外特性來(lái)實(shí)現(xiàn)。

電源外特性不變時(shí)，改變焊絲送給速度，使等熔化速度曲線平行移動(dòng)，于是，焊接電流變化值較大，電弧電壓變化值較小。反之，焊絲送給速度固定，調(diào)節(jié)電源外特性，因等熔化速度曲線近似垂直，所以電弧電壓變化值較大。

為此，需調(diào)節(jié)焊接電流，改變焊絲送給速度；需調(diào)節(jié)電弧電壓，改變電源外特性。由于電弧穩(wěn)定工作點(diǎn)，要求焊接電流和電弧電壓的相互配合，當(dāng)焊接電流調(diào)節(jié)時(shí)，電弧電壓也要相應(yīng)調(diào)節(jié)，所以需要同時(shí)改變焊絲送給速度和電源外特性。

二、ＭＺＩ－１０００型埋弧自動(dòng)焊機(jī)的組成

ＭＺＩ－１０００型是典型的等速送絲式埋弧自動(dòng)焊機(jī)，根據(jù)電弧自身調(diào)節(jié)原理設(shè)計(jì)的。這種焊機(jī)的電氣控制線路比較簡(jiǎn)單，外形尺寸不大，焊接小車(chē)結(jié)構(gòu)也較簡(jiǎn)單，使用方便，可選用交流和直流焊接電源，主要用于焊接水平位臵及傾斜小于１５°的對(duì)接和角接焊縫，也可以焊接直徑較大的環(huán)形焊縫。

ＭＺ－１０００型埋弧自動(dòng)焊機(jī)由焊接小車(chē)、控制箱和焊接電源三部分組成。

１、焊接小車(chē)

焊接小車(chē)的交流電動(dòng)機(jī)為送絲機(jī)構(gòu)和行走機(jī)構(gòu)共同使用，電動(dòng)機(jī)兩頭出軸，一頭經(jīng)送絲機(jī)構(gòu)減速器送給焊絲，另一頭經(jīng)行走機(jī)構(gòu)減速器帶動(dòng)焊車(chē)。

焊接小車(chē)的前輪和主動(dòng)后輪與車(chē)體絕緣，主動(dòng)后輪的軸與行走機(jī)構(gòu)減速器之間，裝有摩擦離合器，脫開(kāi)時(shí)，可以用手推動(dòng)焊車(chē)。焊接小車(chē)的回轉(zhuǎn)托架上裝有焊劑斗、控制板、焊絲盤(pán)、焊絲校直機(jī)構(gòu)和導(dǎo)電嘴等。焊絲從焊絲盤(pán)經(jīng)校直機(jī)構(gòu)、送給輪和導(dǎo)電嘴送入焊接區(qū)，所用的焊絲直徑為 1.6～5ｍｍ。

焊接小車(chē)的傳動(dòng)系統(tǒng)中有兩對(duì)可調(diào)齒輪，通過(guò)改換齒輪的方法，可調(diào)節(jié)焊絲送給速度和焊接速度。焊絲送給速度調(diào)節(jié)范圍為0.87～6.7ｍ／ｍｉｎ，焊接速度調(diào)節(jié)范圍為16～126ｍ／ｈ。

２．控制箱

控制箱內(nèi)裝有電源接觸器、中間繼電器、降壓變壓器、電流互感器等電氣元件，在外殼上裝有控制電源的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、接線板及多芯插座等。３．焊接電源

常見(jiàn)的埋弧自動(dòng)焊交流電源采用ＢＸＺ－ＩＱ００型同體式弧焊變壓器。

第三節(jié)：變速送絲式埋弧自動(dòng)焊機(jī)

一、變速送絲式埋孤自動(dòng)焊機(jī)的工作原理

變速送絲式埋弧自動(dòng)焊機(jī)的特點(diǎn)是；通過(guò)改變焊絲送給速度來(lái)消除對(duì)弧長(zhǎng)的干擾，焊接過(guò)程中電弧長(zhǎng)度變化時(shí)，依靠電弧電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)作用，來(lái)相應(yīng)改變焊絲給送速度，以保持電弧長(zhǎng)度的不變。

1．電弧電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)靜特性曲線

變速送絲式埋弧自動(dòng)焊機(jī)的自動(dòng)調(diào)節(jié)原理，主要是引入電弧電壓的反饋，用電弧電壓來(lái)控制焊絲送給速度，而原來(lái)選定的焊絲送給速度，是由決定送絲的給定電壓來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于焊接過(guò)程中的電弧電壓直接與焊絲送給速度有關(guān)，當(dāng)電弧電壓升高時(shí)，焊絲送給速度就增快，反之電弧電壓降低時(shí)，則焊絲送給速度減慢，因此保持了電弧長(zhǎng)度的不變。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法，在確定的焊接工藝條件下，所選定的送絲給定電壓不變，然后調(diào)節(jié)焊接電源外特性，并分別測(cè)出電弧穩(wěn)定燃燒點(diǎn)的焊接電流和電弧電壓，連接這幾個(gè)電弧穩(wěn)定燃燒點(diǎn)，可得到一條曲線。這條曲線基本上可看作是一條直線，稱(chēng)為電弧電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)靜特性曲線。

電弧電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)靜特性曲線與等熔化速度曲線一樣，是反映建立穩(wěn)定焊接過(guò)程中焊接電流和電弧電壓關(guān)系的曲線，表明電弧在曲線的每一點(diǎn)上燃燒時(shí)，其焊絲熔化速度等于焊絲送給速度。但是，變速送絲式的焊絲送給速度不是恒定不變的，因而在曲線上的各個(gè)不同點(diǎn)，都有不同的焊絲送給速度，對(duì)應(yīng)著不同的焊絲熔化速度，使電弧在一定的長(zhǎng)度下穩(wěn)定燃燒。

電弧電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)靜特性曲線稍微上升，說(shuō)明隨著焊接電流的增大，電弧電壓需相應(yīng)升高，因?yàn)楹附与娏髟龃髸r(shí)，使焊絲熔化速度增快，這需要加快焊絲送給速度來(lái)配合，以達(dá)到焊絲送給速度與熔化速度之間的平衡。電弧電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)靜特性曲線的平行上移或下移是通過(guò)電位器的調(diào)節(jié)來(lái)改變給定電壓的大小而達(dá)到的。當(dāng)其它條件相同時(shí)，如給定電壓通過(guò)電位器調(diào)節(jié)而增大測(cè)電弧電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)靜特性曲線上移，反之則下移，但斜率不變。

２．電弧電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)作用

按照電弧電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)靜特性曲線的含義，變速送絲式焊機(jī)的電弧穩(wěn)定燃燒點(diǎn)，必定是電源外特性曲線，電弧靜特性曲線和電弧電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)靜特性曲線的三線相交點(diǎn)。

當(dāng)電弧長(zhǎng)度發(fā)生變化時(shí)，通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)而恢復(fù)到原來(lái)弧長(zhǎng)的過(guò)程，當(dāng)受到某種外界干擾時(shí)，便電弧長(zhǎng)度突然從已拉長(zhǎng)，這時(shí)，電弧燃燒點(diǎn)從上移，電弧電壓增大，因電弧電壓的反饋?zhàn)饔?，使焊絲送給速度加快；而焊接電流減小到穩(wěn)定燃燒點(diǎn)，引起焊絲熔化速度減慢。由于焊絲送給速度的加快，同時(shí)焊絲熔化速度又減慢，因此，電弧長(zhǎng)度迅速縮短，電弧從不穩(wěn)定燃燒的點(diǎn)，回到原來(lái)的穩(wěn)定燃燒點(diǎn)，于是又恢復(fù)至平衡狀態(tài)，保持了原來(lái)的電弧長(zhǎng)度。反之，如果電弧長(zhǎng)度突然縮短時(shí)，由于電弧電壓隨之減小。使焊絲送給速度減慢，同時(shí)焊接電流的增大，引起焊絲熔化速度加快，結(jié)果也是恢復(fù)到原來(lái)的電弧長(zhǎng)度。

從上述的自動(dòng)調(diào)節(jié)過(guò)程中，存在著電弧自身調(diào)節(jié)作用，不過(guò)，電弧長(zhǎng)度的自動(dòng)恢復(fù)，主要是由電弧電壓的變化，依靠焊絲送給速度的變化，也就是電弧電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)作用所決定的。

在受到外界的干擾，造成電弧長(zhǎng)度改變時(shí)，即電弧電壓引起變化，使焊絲送給速度隨著電弧電壓的變化而相應(yīng)改變，以達(dá)到恢復(fù)原來(lái)的電弧長(zhǎng)度而穩(wěn)定燃燒的目的，這稱(chēng)為電弧電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)作用。

３、影響電弧電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)性能的因素

主要的影響因素是網(wǎng)路電壓波動(dòng)，當(dāng)網(wǎng)路電壓升高時(shí)，電源外特性曲線亦相應(yīng)上移。

控制線路較為復(fù)雜。可使用交流和直流焊接電源，主要用于平焊位臵的對(duì)接焊，也可用于船形位臵的角接焊。ＭＺ－1000型埋弧自動(dòng)焊機(jī)由三部分組成：焊接小車(chē)、控制箱和焊接電源。

１．焊接小車(chē)

焊接小車(chē)，小車(chē)的橫臂上懸掛著機(jī)頭、焊劑斗、焊絲盤(pán)和控制盤(pán)。機(jī)頭的功能是送給焊絲，它由一只直流電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)構(gòu)和送給輪組成，焊絲從滾輪中送出，經(jīng)過(guò)導(dǎo)電嘴進(jìn)入焊接區(qū)，焊絲送給速度可在0.5～2ｍ／ｍｉｎ范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。控制盤(pán)和焊絲盤(pán)安裝在橫臂的另一端，控制盤(pán)上有電流表、電壓表，用來(lái)調(diào)節(jié)小車(chē)行走速度和焊絲送給速度的電位器，控制焊絲上下的按鈕、電流增大和減小按鈕等。

焊接小車(chē)由臺(tái)車(chē)上的直流電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速器及離合器來(lái)帶動(dòng)焊接速度可在 15～70ｍ加 范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。為適應(yīng)不同形式的焊縫，焊接小車(chē)在結(jié)構(gòu)上可在一定的方位上轉(zhuǎn)動(dòng)。

２．控制箱

控制箱內(nèi)裝有電動(dòng)機(jī)—發(fā)電機(jī)組，還有接觸器、中間繼電器、降壓變壓器、整流器、電流互感器等電氣元件。

３．焊接電源

一般選用ＢＸＺ－1000型弧焊變壓器，或選用具有陡降外特性的弧焊發(fā)電機(jī)和弧焊整流器。

三、ＭＺ－1000型埋弧自動(dòng)焊機(jī)基本電氣原理

ＭＺ－1000型埋弧自動(dòng)焊機(jī)的焊絲送給和電弧電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)的基本電氣原理是他激式直流電動(dòng)機(jī)，通過(guò)減速機(jī)構(gòu)帶動(dòng)送絲滾輪，即進(jìn)行焊絲送給。而電動(dòng)機(jī)由他激式直流發(fā)電機(jī)供電，因此，直流發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓高低，控制了電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，也就控制了焊絲送給速度的快慢。還有，直流發(fā)電機(jī)的極性，決定了電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向，即使焊絲下送或上抽。當(dāng)直流發(fā)電機(jī)的電壓為零時(shí)，直流電動(dòng)機(jī)不旋轉(zhuǎn)，焊絲也停止送給。

由此可知，焊絲下送或上抽及送給速度的變化，是與直流發(fā)電機(jī)輸出的極性和電壓高低有關(guān)。直流發(fā)電機(jī)有兩個(gè)激磁線圈，激磁線圈所產(chǎn)生磁通量的方向相反。其中激磁線圈；由網(wǎng)路經(jīng)降壓、整流后再經(jīng)給定電壓調(diào)節(jié)電位器供電，因而初級(jí)磁通的大小取決于給定電壓；激磁線圈是引入焊接回路中電弧電壓的反饋，則次級(jí)磁通的大小由電弧電壓的高低決定。因此，作用于直流發(fā)電機(jī)的合成磁通方向和大小，取決于激磁線圈所產(chǎn)生的磁通的變化。

如果激磁線圈的磁通向大干激磁線圈的磁通則合成磁通的方向與一致，這時(shí)直流發(fā)電機(jī)的極性使電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，焊絲即下送，而且，當(dāng)電弧電壓越高，反饋到激磁線圈所產(chǎn)生的磁通量也越大，致使直流發(fā)電機(jī)的電壓增高，電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)速度增快，因此焊絲下送的速度加快。反之，當(dāng)電弧電壓越低，使焊絲下送的速度減慢。如果只有激磁線圈兒所產(chǎn)生磁通的作用，而沒(méi)有激磁線圈的磁通隊(duì)的作用，則合成磁通的方向必定與一致，這時(shí)直流發(fā)電機(jī)的極性使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，焊絲就上抽。

在正常的焊接過(guò)程中，激磁線圈們的磁通向總是大于激磁線圈的磁通向，以保證焊絲不斷地向下給送。然而，形成的合成磁通大小不是恒定的，它將隨著弧長(zhǎng)變化使電弧電壓反饋的內(nèi)磁通也相應(yīng)變化，從而引起電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，使焊絲送給速度發(fā)生變化，達(dá)到利用電弧電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)的基本目的。

焊接啟動(dòng)時(shí)，在焊絲與焊件之間在接觸短路的條件下，電弧電壓為零，因而激磁線圈不起作用，直流發(fā)電機(jī)只受到激磁線圈的作用，所以焊絲上抽，電弧被引燃。隨著電弧的逐漸拉長(zhǎng)，電弧電壓不斷增高，激磁線圈的作用也不斷增強(qiáng)，當(dāng)?shù)拇磐ǖ拇磐繒r(shí)，則直流發(fā)電機(jī)的極性改變，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向也相應(yīng)改變，焊絲就下送，直至焊絲送給速度等于焊絲熔化速度時(shí)，電弧燃燒趨向穩(wěn)定狀態(tài)，進(jìn)入正常的焊接過(guò)程。

第四節(jié)： 埋弧焊的焊接材料

埋弧自動(dòng)焊的焊接材料有焊絲和焊劑。

一、焊絲

焊絲在埋弧焊中作為填充金屬，對(duì)焊縫金屬質(zhì)量有直接的影響。目前，埋弧焊的焊絲與手工電弧焊焊條的鋼芯，同屬一個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。按照焊絲的成分和用途，可分為碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼和不銹鋼三大類(lèi)。

對(duì)埋弧焊所用焊絲的要求，與焊條的鋼芯基本相同。常用的焊絲直徑為２、３、４、ｓｍｍ和６ｍｍ。焊絲在使用時(shí)，表面要清潔，不應(yīng)有氧化皮、鐵銹及油污等雜質(zhì)。

二、焊劑

１．焊劑的作用及對(duì)焊劑的要求

焊劑的主要作用是：

（１）焊接時(shí)覆蓋焊接區(qū)，防止空氣中氮、氧等有害氣體侵入熔池，焊后熔渣覆蓋在焊縫上，減緩了焊縫金屬的冷卻速度，改善焊縫的結(jié)晶狀況及氣體逸出的條件，從而減少氣孔。

（２）對(duì)焊縫金屬滲合金，改善焊縫的化學(xué)成分和提高力學(xué)性能。焊接低碳鋼和普通低合金鋼時(shí)，焊縫的力學(xué)性能主要是通過(guò)焊劑和焊絲的滲合金來(lái)獲得（滲合金元素是錳和硅）。為此，焊劑中應(yīng)含有足夠數(shù)量的氧化錳和二氧化硅。

（３）防止焊縫中產(chǎn)生氣孔和裂紋。焊劑中含有一定數(shù)量的螢石，它有去氫作用，防止焊縫中產(chǎn)生氫氣孔。另外，焊劑中的螢石和氧化錳對(duì)熔池金屬有去硫作用，可防止焊縫中產(chǎn)生裂紋。

對(duì)焊劑的主要要求是：

（1）與焊絲配合，能保證焊縫金屬的化學(xué)成分及力學(xué)性能都符合要求。

（２）應(yīng)有良好的焊接工藝性，即電弧能穩(wěn)定燃燒，脫渣容易，焊縫成形美觀。

（３）應(yīng)有一定的物理性能，且不易吸潮。

２．焊劑的分類(lèi)

焊劑是根據(jù)制造方法和化學(xué)成分而分類(lèi)。

（１）按制造方法分類(lèi) 有熔煉型焊劑和燒結(jié)型焊劑。

熔煉型焊劑是由各種礦物原料混合后，在電爐中經(jīng)過(guò)熔煉，再倒入水中?；伞Ｈ蹮捫秃竸┏什Ａ?，顆粒強(qiáng)度高，化學(xué)成分均勻，但需經(jīng)過(guò)高溫熔煉，因而不能加入用于滲合金的鐵合金粉。目前，熔煉型焊劑應(yīng)用最多。

燒結(jié)型焊劑是用礦石、鐵合金粉和粘結(jié)劑（水玻璃）等，按一定比例制成顆粒狀的混合物，并加熱到一定溫度燒結(jié)而成。燒結(jié)型焊劑可任意加入鐵合金粉，有補(bǔ)充和添加合金的作用，但顆粒強(qiáng)度較低，且容易吸潮。

（２）按化學(xué)成分分類(lèi) 有高錳焊劑、中錳焊劑、低錳焊劑和無(wú)錳焊劑等，并以焊劑中氧化錳、二氧化硅和氟化鈣的含量高低，分成不同的焊劑類(lèi)型。

３．焊劑牌號(hào)

焊劑牌號(hào)格式為：“焊劑ＸＸＸ”，“焊劑”后面有三位數(shù)字，具體表示是：

（１）第一位數(shù)字表示焊劑中氧化錳的平均含量。

（２）第二位數(shù)字表示焊劑中二氧化硅、氟化鈣的平均含量。

（３）第三位數(shù)字表示同一類(lèi)型焊劑的不同牌號(hào)。對(duì)同一種牌號(hào)焊劑生產(chǎn)兩種顆粒度，則在細(xì)顆粒產(chǎn)品后面加一“細(xì)”字。

例如“焊劑４３１細(xì)”表示為：

４．焊劑使用應(yīng)注意事項(xiàng)

（１）焊劑應(yīng)妥善運(yùn)輸防止破損，應(yīng)存放在干燥的庫(kù)房?jī)?nèi)，并防止受潮。（２）使用前焊劑均應(yīng)在250～300℃烘焙2ｈ。（３）焊前焊接處應(yīng)清除鐵銹及油污。

（４）使用中回收的焊劑，應(yīng)清除其中的渣殼、碎粉及其它雜物，并與新焊劑混勻后使用。（５）使用直流電源時(shí)，一般均采用直流反接。

５．國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)ＧＢ5293—85《碳素鋼埋弧焊用焊劑》的焊劑型號(hào)劃分方法。（１）焊劑型號(hào)劃分原則 根據(jù)埋弧焊焊縫金屬的力學(xué)性能來(lái)劃分焊劑的型號(hào)。（２）焊劑型號(hào)的表示方法及內(nèi)容 焊劑型號(hào)的表示方法如下:

１）在焊劑型號(hào)中，“ＨＪ”后面的第一位數(shù)字有 3、4或 5，各位數(shù)字代表的焊縫金屬拉伸性能

２）第二位數(shù)字有０或１，表示拉伸試樣和沖擊試樣的狀態(tài)。３）第三位數(shù)字有 １、２、３、４、５或 ６，它們表示焊縫金屬?zèng)_擊值不小于 34.3J/cm2（3.5kg/cm）時(shí)的最低試驗(yàn)溫度。

例如：ＨＪ401－Ｈ08Ａ型號(hào)表明此焊劑與Ｈ08Ａ焊絲配合使用，按所規(guī)定的母材及焊接工藝焊接試板，在焊態(tài)取力學(xué)性能試樣測(cè)試，σb＝410～550ＭＰ；σs＞330ＭＰ；δ5＞

222％；在0℃時(shí)沖擊值＞34.3Ｊ／cm，均能滿足ＧＢ5293—85的要求。

三、焊劑與焊絲的選配

根據(jù)被焊材料來(lái)選用焊劑，并要配以合適的焊絲，方可得到化學(xué)成分和力學(xué)性能符合要求的焊縫金屬，所以必須正確的選配焊劑與焊絲。

在一般的低碳鋼、普通低合金鋼焊接中，為保證焊縫的綜合力學(xué)性能良好，并不要求其化學(xué)成分與焊件金屬完全相同，通常要求焊縫金屬的含碳量降低，且含有適量的錳、硅等元素，以達(dá)到焊件所需的機(jī)械性能。

焊接實(shí)踐證明，較為理想的焊縫金屬化學(xué)成分，其含碳量為0.1～0.13％；含錳量為0.6～

0.9％；含硅量為0.15～0.30％，這需要依靠焊劑與焊絲的選配來(lái)實(shí)現(xiàn)。

焊接低碳鋼、普通低合金鋼時(shí)，采用熔煉型焊劑，有兩種不同的焊劑與焊絲配合方式：

1、選用高錳高硅焊劑（如焊劑430、焊劑431），配合低錳焊絲（Ｈ08）或含錳焊絲（Ｈ08ＭｎＡ）。

2、選用無(wú)錳高硅或低錳高硅焊劑（如焊劑130、焊劑230），配合高錳焊絲（Ｈ10Ｍn2）。第一種選配方式：焊縫所需的錳和硅，主要通過(guò)焊劑來(lái)過(guò)渡，因而過(guò)渡量比較小，有效過(guò)渡到焊縫的比例不高。由于焊劑中的氧化錳和二氧化硅的含量較多，因此能保證焊縫金屬的質(zhì)量要求。而且熔渣的氧化性強(qiáng)，抗氫氣開(kāi)性能較好，熔渣中的氧化錳又能去硫，提高了焊縫抗裂性能。同時(shí)熔池中碳的燒損較多，使焊縫金屬的含碳量降低。

第二種選配方式：主要由焊絲來(lái)直接過(guò)渡合金元素，以滿足焊縫中的含錳量，因而有效過(guò)渡至焊縫的比例較高，合金元素過(guò)渡過(guò)程的損耗少。由于熔渣的氧化性弱，因此脫渣性較好，但焊縫的抗氫氣孔和抗裂性能較差。

這兩種選配方式均可得到滿意的焊接結(jié)果，目前，低碳鋼及普通低合金鋼的埋弧自動(dòng)焊 時(shí)，多選用第一種的焊劑與焊絲配合方式。

第五節(jié)：埋弧自動(dòng)焊工藝

一、焊縫形狀和尺寸

埋弧自動(dòng)焊時(shí)，焊絲與焊件金屬在電弧熱量的作用下，形成了一個(gè)熔池，隨著電弧熱源向前移動(dòng)，熔池中的液態(tài)金屬逐漸冷卻凝固而成為焊縫。焊縫形狀不僅關(guān)系到表面的成形，還會(huì)直接影響焊縫金屬的質(zhì)量。

焊縫形狀可用焊縫寬度Ｃ、焊縫有效厚度δ和焊縫余高ｈ的尺寸來(lái)表示。合理的焊縫形狀、要求各尺寸之間有恰當(dāng)?shù)谋壤P(guān)系。

焊縫形狀系數(shù)ψ表示焊縫形狀的特征，由焊縫寬度Ｃ與焊縫有效厚度Ｓ之比決定： ψ＝c/s 焊縫形狀系數(shù)ψ值的大小，對(duì)焊縫質(zhì)量具有重要意義。ψ值過(guò)小時(shí)，焊縫形狀窄而深，容易產(chǎn)生氣孔、夾渣、裂紋等缺陷；ψ值過(guò)大時(shí)，使熔寬過(guò)大，熔深淺。則浪費(fèi)焊接材料，甚至于會(huì)造成未焊透。因而，必須把焊縫形狀系數(shù)控制在合理的數(shù)值內(nèi)，埋弧自動(dòng)焊的焊縫形狀系數(shù)一值在1.3～2之間較為適宜。

埋弧自動(dòng)焊的焊縫形狀由焊接工藝參數(shù)和工藝因素決定，因此，正確的選擇焊接工藝參數(shù)，是保證焊縫質(zhì)量的重要措施。

二、焊接工藝參數(shù)對(duì)焊縫質(zhì)量的影響

埋弧自動(dòng)焊的焊接工藝參數(shù)是：焊接電流、電弧電壓、焊接速度、焊絲直徑和工藝因素等。

１、焊接電流

焊接過(guò)程中，當(dāng)其它因素不變，增加焊接電流則電弧吹力增強(qiáng)，使焊縫有效厚度增大，但電弧的擺動(dòng)小，所以焊縫寬度變化不大。另外，由于焊接電流增大，焊絲的熔化速度也相應(yīng)增快，因此焊縫余高稍有增加。

２、電弧電壓

在其它因素不變的條件下，如增加電弧長(zhǎng)度，則電弧電壓增加。電弧電壓對(duì)焊縫形狀的影響：隨著電弧電壓增加，焊縫寬度顯著增大，而焊縫有效厚度和余高略有減小。這是因?yàn)殡娀‰妷涸礁?，電弧就越長(zhǎng)，則電弧的擺動(dòng)作用加劇，使焊件被電弧加熱而面積增大，以致焊縫寬度增大。此外，由于焊絲熔化速度不變，而熔滴金屬被分配在較大的面積上，故使余高相應(yīng)減小。同時(shí)，電弧吹力對(duì)焊件金屬的作用變?nèi)酰蚨缚p有效厚度有所減小。３、焊接速度

焊接速度對(duì)焊縫形狀的影響。當(dāng)其它條件不變時(shí)，焊接速度增大，開(kāi)始時(shí)焊縫有效厚度略有增加，而焊縫寬度相應(yīng)減小，當(dāng)速度增加到一定值以后，焊縫有效厚度和焊縫寬度都隨速度增大而減小。焊接速度過(guò)大，則焊件與填充金屬容易產(chǎn)生未熔合的缺陷。

焊接實(shí)踐證明，焊速在 40ｍ/h以內(nèi)時(shí)，焊縫有效厚度通常隨焊速增大而略有增加，焊速超過(guò)40ｍ/h以后，焊縫有效厚度與焊縫寬度都隨焊速增大而減少。４、焊絲直徑

當(dāng)焊接電流不變時(shí)，隨著焊絲直徑的增大，電流密度減小，電弧吹力減弱，電弧的擺動(dòng)作用加強(qiáng)，使焊縫寬度增加而焊縫有效厚度稍減小；焊絲直徑減小時(shí)，電流密度增大，電弧吹力加大，使焊縫有效厚度增加。故用同樣大小的電流焊接時(shí)，小直徑焊絲可獲得較大的焊縫有效厚度。

５．工藝因素

（１）焊絲傾斜的影響 埋弧自動(dòng)焊的焊絲位臵通常垂直于焊件，但有時(shí)也采用焊絲傾斜方式。焊絲傾斜對(duì)焊縫形狀的影響:：焊絲向焊接方向傾斜稱(chēng)為后傾，反焊接方向傾斜則為前傾。焊絲后傾時(shí)，電弧吹力對(duì)熔池液態(tài)金屬的作用加強(qiáng)，有利于電弧的深入，故焊縫有效厚度和余高增大，而焊縫寬度明顯減小。焊絲前傾時(shí)，電弧對(duì)熔池前面的焊件預(yù)熱作用加強(qiáng)，使焊縫寬度增大，而焊縫有效厚度減小。

（２）焊件傾斜的影響 焊件有時(shí)因處于傾斜位臵，因而有上坡焊和下坡焊之分。

上坡焊與焊絲后傾作用相似，焊縫有效厚度和余高增加，焊縫寬度減小，形成窄而高的焊縫，甚至于出現(xiàn)咬邊的缺陷。下坡焊與焊絲前傾作用相似、焊縫有效厚度和余高都減小，而焊縫寬度增大，且熔池內(nèi)液態(tài)金屬容易下淌，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成未焊透的缺陷。所以，無(wú)論是上坡焊或下坡焊，焊件的傾角ａ都不得超過(guò)６°～８°，否則會(huì)破壞焊縫成形及引起焊接缺陷。

（３）焊絲伸出長(zhǎng)度的影響 當(dāng)焊絲伸出長(zhǎng)度增加時(shí)，則電阻熱作用增大，使焊絲熔化速度增快，以致焊縫有效厚度稍有減少，余高略有增加。一般要求焊絲伸出長(zhǎng)度的變化不超過(guò)5～10mｍ。

（４）裝配間隙與坡口大小 當(dāng)其它焊接工藝條件不變時(shí)，焊件裝配間隙與坡口角度的增大，使焊縫有效厚度增加，而余高減少，但焊縫有效厚度加上余高的焊縫總高度大致保持不變。為了保證焊縫的質(zhì)量，埋弧自動(dòng)焊對(duì)焊件裝配間隙與坡口加工的工藝要求較嚴(yán)格。

第十章 氣體保護(hù)電弧焊

氣體保護(hù)電弧焊適用于絕大多數(shù)金屬材料的焊接，目前在焊接生產(chǎn)中應(yīng)用極其廣泛。本章主要介紹氣體保護(hù)電弧焊的概念，以及常用的二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊和鎢極氬弧焊的基本知識(shí)。

第一節(jié)： 氣體保護(hù)電弧焊概述

氣體保護(hù)電弧焊屬于以電弧為熱源的熔化焊接方法。在熔焊過(guò)程中，為得到質(zhì)量?jī)?yōu)良的焊縫，必須有效地保護(hù)焊接區(qū)，防止空氣中有害氣體的侵入，以滿足焊接冶金過(guò)程的需要。但電弧熔焊過(guò)程的保護(hù)形式有所區(qū)別，手工電弧焊、埋弧自動(dòng)焊是采用渣—?dú)饴?lián)合保護(hù)，而氣體保護(hù)電弧焊是采用氣保護(hù)的形式。

隨著工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，各種有色金屬、高合金鋼、稀有金屬的應(yīng)用日益增多，對(duì)于這些金屬材料的焊接，以渣保護(hù)為主的電弧熔焊方法很難適應(yīng)，然而，使用氣保護(hù)形式的氣體保護(hù)電弧焊，能夠可靠地保證焊接的質(zhì)量，以彌補(bǔ)手工電弧焊和埋弧自動(dòng)焊的局限性。同時(shí)，氣體保護(hù)電弧焊在薄板、高效焊接方面，還具備獨(dú)特的優(yōu)越性，因此在焊接生產(chǎn)中的應(yīng)用日益廣泛。

一、氣體保護(hù)電弧焊的原理

氣體保護(hù)電弧焊是用外加氣體作為電弧介質(zhì)并保護(hù)電弧和焊接區(qū)的電弧焊方法，簡(jiǎn)稱(chēng)氣體保護(hù)焊。

氣體保護(hù)焊直接依靠從噴嘴中連續(xù)送出的氣流，在電弧周?chē)斐删植康臍怏w保護(hù)層，使電極端部、熔滴和熔池金屬處于保護(hù)氣罩內(nèi)，機(jī)械地將空氣與焊接區(qū)隔絕，以保證焊接過(guò)程的穩(wěn)定性，并獲得質(zhì)量?jī)?yōu)良的焊縫。

氣體保護(hù)焊接所用的電極材料，有兩類(lèi)不同的方式：一是采用一根不熔化電極（鎢極）的電弧焊，稱(chēng)為不熔化極氣體保護(hù)焊；二是采用一根或多根熔化電極（焊絲）的電弧焊，稱(chēng)為熔化極氣體保護(hù)焊。

二、氣體保護(hù)電弧焊的特點(diǎn)

氣體保護(hù)焊與其它電弧焊方法比較的特點(diǎn)是：

１．采用明弧焊，一般不必用焊劑，故熔池可見(jiàn)度好，便于操作。而且，保護(hù)氣體是噴射的，適宜進(jìn)行全位臵焊接，不受空間位臵的限制，有利于實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程的機(jī)械化和自動(dòng)化。

２．由于電弧在保護(hù)氣流的壓縮下熱量集中，焊接熔池和熱影響區(qū)很小，因此焊件變形及裂紋傾向不大，尤其適用于薄板焊接。

３．采用氬、氦等惰性氣體保護(hù)，焊接化學(xué)性質(zhì)較活潑的金屬或合金時(shí)，具有很高的焊接質(zhì)量。

４．在室外作業(yè)須有專(zhuān)門(mén)的防風(fēng)措施，否則會(huì)影響保護(hù)效果；電弧的光輻射較強(qiáng)；焊接設(shè)備較復(fù)雜。

三、保護(hù)氣體的種類(lèi)及用這

氣體保護(hù)焊時(shí)，要依靠保護(hù)氣體在焊接區(qū)形成保護(hù)層，同時(shí)電弧又在氣體中放電，因此，保護(hù)氣體的性質(zhì)對(duì)焊接狀態(tài)和質(zhì)量有著密切的關(guān)系。

焊接用的保護(hù)氣體主要有：氬氣（Ａｒ）、氦氣（Ｈｅ）、氮?dú)猓ǎ?）、氫氣（Ｈ2）、二氧化碳?xì)怏w（ＣＯ2）等。在氣體保護(hù)焊的初期，使用的大多是單一氣體。以后，在不斷的焊接實(shí)踐中，發(fā)現(xiàn)在一種氣體中加入一定比例的另一種氣體，可以提高電弧穩(wěn)定性和改善焊接效果。因此，現(xiàn)在采用混合氣體保護(hù)的方法也很普遍。，常用保護(hù)氣體的選擇，根據(jù)這些保護(hù)氣體的化學(xué)性質(zhì)和物理特征，各自適用范圍有所區(qū)別。

氦氣、氦氣是用性氣體，對(duì)化學(xué)性質(zhì)活潑而易與氧起反應(yīng)的金屬，是非常理想的保護(hù)氣體，故常用于鋁、鎂、鈦等金屬及其合金的焊接。由于氦氣的消耗量很大，而且價(jià)格昂貴，所以很少用單一的氦氣，常和氬氣等混合起來(lái)使用。

氮?dú)?、氫氣是還原性氣體。氮可以同多數(shù)金屬起反應(yīng)，是焊接中的有害氣體，但是對(duì)于銅，實(shí)際上是惰性的，它不溶于銅，所以，可作為銅及銅合金焊接的保護(hù)氣體。氫氣主要用于氫原子焊，目前這種方法已很少應(yīng)用。另外氮?dú)狻錃庖渤：推渌鼩怏w混合起來(lái)使用。二氧化碳?xì)怏w是氧化性氣體。由于二氧化碳?xì)怏w來(lái)源豐富，而且成本低，因此值得推廣應(yīng) 用，目前主要用于碳素鋼及低合金鋼的焊接。

四、氣體保護(hù)電弧焊的分類(lèi)

根據(jù)所用的電極材料，可分為不熔化極氣體保護(hù)焊和熔化極氣體保護(hù)焊。

按照焊接保護(hù)氣體的種類(lèi)有；氖弧焊、氦弧焊、氮弧焊、氫原子焊、二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊等方法。并且按操作方式的不同，又分為手工、半自動(dòng)和自動(dòng)氣體保護(hù)焊。

本章重點(diǎn)敘述常用的二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊和鎢極氬弧焊。

第二節(jié)： 二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊

一、CO2氣體保護(hù)焊概述

CO2氣體保護(hù)焊是用CO2作為保護(hù)氣體，依靠焊絲與焊件之間產(chǎn)生的電弧來(lái)熔化金屬的一種氣體保護(hù)焊方法，簡(jiǎn)稱(chēng)CO2焊。

１．CO2氣體保護(hù)焊的過(guò)程

ＣＯ。焊的焊接過(guò)程：電源的兩輸出端分別接在焊槍和焊件上。盤(pán)狀焊絲由送絲機(jī)構(gòu)帶動(dòng)，經(jīng)軟管和導(dǎo)電嘴不斷地向電弧區(qū)域送給；同時(shí)，CO2氣體以一定的壓力和流量送入焊槍?zhuān)ㄟ^(guò)噴嘴后，形成一股保護(hù)氣流，使熔池和電弧不受空氣的侵入。隨著焊槍的移動(dòng)，熔池金屬冷卻凝固而成焊縫，從而將被焊的焊件連成一體。

CO2焊按所用的焊絲直徑不同，可分為細(xì)絲CO2氣體保護(hù)焊（焊絲直徑為0.5～1.2ｍｍ）及粗絲CO2氣體保護(hù)焊（焊絲直徑為1.6～5ｍｍ）。按操作方式又可分為CO2半自動(dòng)焊和CO2自動(dòng)焊。主要區(qū)別在于：CO2半自動(dòng)焊用手工操作焊槍完成電弧熱源移動(dòng)，而送絲、送氣等同CO2自動(dòng)焊一樣，由相應(yīng)的機(jī)械裝臵來(lái)完成。CO2半自動(dòng)焊的機(jī)動(dòng)性較大，適用不規(guī)則或較短的焊縫；CO2自動(dòng)焊主要用于較長(zhǎng)的直線焊縫和環(huán)縫等焊縫的焊接。

２．CO2氣體保護(hù)焊的特點(diǎn)

（1）焊接成本低

CO2氣體來(lái)源廣、價(jià)格低，而且消耗的焊接電能少，因而CO2焊的成本低。

（２）生產(chǎn)率高

因CO2焊的焊接電流密度大，使焊縫有效厚度增大；焊絲的熔化率提高．熔敷速度加快；另外，焊后沒(méi)有焊渣，特別是多層焊接時(shí)，節(jié)省了清渣時(shí)間。所以生產(chǎn)率比手弧焊高1～4倍。

（３）抗銹能力強(qiáng)

CO2焊對(duì)鐵銹的敏感性不大，因此焊縫中不易產(chǎn)生氣孔，而且焊縫含氫量低，抗裂性能好。

（４）焊接變形小 由于電弧熱量集中，焊件加熱面積小，同時(shí)CO2氣流具有較強(qiáng)的冷卻作用，因此，焊接熱影區(qū)和焊件變形小，特別宜于薄板焊接。

（５）操作性能好 因是明弧焊，可以看清電弧和熔池情況，便于掌握與調(diào)整，也有利于實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程的機(jī)械化和自動(dòng)化。

（６）適用范圍廣CO2焊可進(jìn)行各種位臵的焊接，不僅適用焊接薄板，還常用于中、厚板的焊接，而且也用于磨損零件的修補(bǔ)堆焊。

但是CO2焊也存在一些缺點(diǎn)，如使用大電流焊接時(shí)，焊縫表面成形較差，飛濺較多；不能焊接容易氧化的有色金屬材料；很難用交流電源焊接及在有風(fēng)的地方施焊。

由于CO2焊的優(yōu)點(diǎn)顯著，而其不足之處，隨著對(duì)CO2焊的設(shè)備、材料和工藝的不斷改進(jìn)，將逐步得到完善與克服。因此，CO2焊是一種值得推廣應(yīng)用的高效焊接方法。所以目前CO2焊技術(shù)已在焊接生產(chǎn)中廣泛的應(yīng)用，有取代手弧焊的發(fā)展趨勢(shì)。

二、CO2氣體保護(hù)焊的冶金特點(diǎn)

在常溫下，CO2氣體的化學(xué)性能呈中性，在電弧高溫下，CO2氣體被分解而呈很強(qiáng)的氧化性，能使合金元素氧化燒損，降低焊縫金屬的力學(xué)性能，還可成為產(chǎn)生氣孔和飛濺的根源。為此CO2焊的焊接冶金具有特殊性。

1、合金元素的氧化及脫氧措施

CO2在電弧高溫下作用，分解為一氧化碳與氧。而且，CO2的分解程度與溫度有關(guān)，溫度越高，分解程度越大，反應(yīng)進(jìn)行得越激烈，致使電弧氣氛具有很強(qiáng)的氧化性。

CO2＝CＯ＋Ｏ

其中CO在焊接條件下不溶于金屬，也不與金屬發(fā)生反應(yīng)。而原子狀態(tài)的氧使鐵及合金元素迅速氧化，其化學(xué)反應(yīng)式如下：

Ｆe＋Ｏ ＝ＦeＯ Ｓｉ＋Ｏ＝ＳiＯ2 Ｍｎ＋Ｏ＝ＭｎＯ C十O ＝CO 以上氧化反應(yīng)既發(fā)生于熔滴過(guò)渡過(guò)程中，也發(fā)生在熔池內(nèi)，其反應(yīng)的結(jié)果，使鐵氧化生成ＦｅＯ，能大量溶于熔池內(nèi)，將導(dǎo)致焊縫產(chǎn)生氣孔。同時(shí)，錳、硅氧化生成ＭｎＯ和ＳiＯ2成為熔渣浮出，使合金元素大量氧化燒損，焊縫金后力學(xué)性能降低。此外，溶入金屬的ＦｅＯ與Ｃ元素作用產(chǎn)生的CO氣體，能使熔滴和熔池金屬發(fā)生爆破，從而產(chǎn)生大量的飛濺。這些問(wèn)題都與電弧氣氛的氧化性有關(guān)，因此，必須采取有效的脫氧措施。

在CO2悍的冶金過(guò)程中，通常的脫氧方法是增加焊絲中脫氧元素含量。常用的脫氧元素是錳、硅、鋁、鈦等，這些元素與氧的結(jié)合能力比鐵強(qiáng)，可降低液態(tài)金屬內(nèi)ＦｅＯ的濃度，抑制碳及合金元素的氧化，從焊接冶金方面解決合金元素的嚴(yán)重?zé)龘p、氣孔和飛濺問(wèn)題。

一般對(duì)于低碳鋼及低合金鋼的焊接，主要采用錳、硅聯(lián)合脫氧的方法，也就是說(shuō)，必須采用含有足夠脫氧元素的錳、硅焊絲，才能滿足焊接質(zhì)量要求。當(dāng)錳和硅脫氧后生成ＭｎＯ和ＳiＯ2，它們復(fù)合成熔渣，易浮出熔池，形成一層微薄的渣殼覆蓋在焊縫表面。

２．氣孔的產(chǎn)生與防止途徑

CO2焊時(shí)，如果焊絲中的脫氧元素不足，CO2氣體純度不符合要求，焊接工藝參數(shù)選用不當(dāng)，則焊縫中就可產(chǎn)生氣孔。

同時(shí)，選擇合適的焊接電流和電弧電壓，也是維持短路過(guò)渡過(guò)程穩(wěn)定的重要條件。CO2焊的短路過(guò)渡形式由于短路頻率很高，所以電弧非常穩(wěn)定，飛濺小，焊縫成形良好。細(xì)絲CO2焊多采用短路過(guò)渡形式，適宜于薄板焊接及全位臵的焊接。

２．顆粒狀過(guò)渡

（１）顆粒狀過(guò)渡過(guò)程 當(dāng)采用的焊接電流和電弧電壓高于短路過(guò)渡條件時(shí)，會(huì)出現(xiàn)顆粒狀過(guò)渡形式。

由于電弧長(zhǎng)度增大，焊絲熔化加快，使熔滴的顆粒增大，形成顆粒狀的熔滴過(guò)渡。CO2焊顆粒狀過(guò)渡的特點(diǎn)是：電弧比較集中，而且電弧總是在熔滴的下方產(chǎn)生，熔滴較大且不規(guī)則，過(guò)渡頻率較低，并易形成偏離焊絲軸線方向的過(guò)渡。CO2顆粒狀過(guò)渡形式，其過(guò)渡過(guò)程的穩(wěn)定性較差，以致焊縫成形較粗糙，飛濺較大。粗絲CO2焊時(shí)，常發(fā)生顆粒狀過(guò)渡形式，多用于中、厚板的焊接。

（２）顆粒狀過(guò)渡的穩(wěn)定性 通常用熔滴體積和每秒過(guò)渡的滴數(shù)，來(lái)衡量顆粒狀過(guò)渡過(guò)程的穩(wěn)定性，其主要影響因素是焊接電流和電弧電壓。

焊接電流對(duì)顆粒狀過(guò)渡過(guò)程的穩(wěn)定性有顯著的影響。當(dāng)焊接電流增大（電弧電壓也相應(yīng)增大）時(shí)，會(huì)使顆粒狀過(guò)渡的熔滴體積減小，顆粒細(xì)化，且熔滴過(guò)渡頻率增加，可見(jiàn)，隨著焊接電流的增大，熔滴呈現(xiàn)小顆粒的過(guò)渡形式，焊接過(guò)程的穩(wěn)定性得到改善。同時(shí)，非軸線方向的熔滴過(guò)渡大為減少，也使飛濺減少。因此，采用顆粒狀過(guò)渡形式時(shí)，應(yīng)盡量選用較大的焊接電流。但是，焊接電流的提高會(huì)曾到許多條件的限制。

四、CO2氣體保護(hù)焊的飛回問(wèn)題

CO2氣體保護(hù)焊時(shí)容易產(chǎn)生飛濺，這是由CO2氣體的性質(zhì)所決定的，問(wèn)題在于應(yīng)把CO2焊的飛濺減少到最低的程度。通常顆粒狀過(guò)渡過(guò)程的飛濺程度，要比短路過(guò)渡過(guò)程時(shí)嚴(yán)重得多。當(dāng)使用顆粒狀過(guò)渡形式焊接，飛濺損失應(yīng)控制在焊絲熔化量的１０％以下，短路過(guò)渡形式的飛濺量則在２～４％范圍內(nèi)。

CO2焊時(shí)的大量飛濺，不僅增加了焊絲的損耗，并使焊件表面被金屬熔滴濺污，影響外觀及增加輔助工作量。更主要的是容易造成噴嘴堵塞，使氣體保護(hù)效果變差，導(dǎo)致焊縫容易形成氣孔。如果金屬熔滴沾在導(dǎo)電嘴上，還會(huì)破壞焊絲的正常給送，引起焊接過(guò)程不穩(wěn)定，使焊縫成形變差或產(chǎn)生焊接缺陷。為此，CO2焊必須重視飛濺問(wèn)題，應(yīng)盡量降低飛濺的不利影響，才能確保CO2焊的生產(chǎn)率和焊縫質(zhì)量。

CO2焊產(chǎn)生飛濺的原因及減少飛濺的措施主要有以下幾方面：

１．由冶金反應(yīng)引起的飛濺

這種飛濺主要由CO氣體造成。CO在電弧高溫作用下，體積急速膨脹，壓力迅速增大，使熔滴和熔池金屬產(chǎn)生爆破，從而產(chǎn)生大量飛濺。應(yīng)采用含有錳硅脫氧元素的焊絲，并降低焊絲中的含碳量，這種飛濺可大為減少。

２．由極點(diǎn)壓力產(chǎn)生的飛濺

這種飛濺主要取決于電弧的極性。當(dāng)使用正極性焊接時(shí)（焊件接正極、焊絲接負(fù)極），正離子飛向焊絲端部的熔滴，機(jī)械沖擊力大，形成大顆粒飛濺。而反極性焊接時(shí)，飛向焊絲端部的電子撞擊力小，致使極點(diǎn)壓力大為減小，因而飛濺較少。所以CO2焊應(yīng)選用直流反接。

３．熔滴短路時(shí)引起的飛濺

這種飛濺發(fā)生在短路過(guò)渡過(guò)程中，當(dāng)焊接電源的動(dòng)特性不好時(shí)，則更顯得嚴(yán)重。短路電流增長(zhǎng)速度過(guò)快，或者短路最大電流值過(guò)大時(shí)，當(dāng)熔滴剛與熔池接觸，由于短路電流強(qiáng)烈加熱及電磁收縮力的作用，結(jié)果使縮頸處的液態(tài)金屬發(fā)生爆破，產(chǎn)生較多的細(xì)顆粒飛濺。如果短路電流增長(zhǎng)速度過(guò)慢側(cè)短路電流不能及時(shí)增大到要求的電流值，此時(shí)，縮頸處就不能迅速斷裂，使伸出導(dǎo)電嘴的焊絲在電阻熱的長(zhǎng)時(shí)間加熱下，成段軟化和斷落，并伴隨著較多的大顆粒飛濺。減少這種飛濺的方法，主要是調(diào)節(jié)焊接回路中的電感值，若串入焊接回路的電感值合適，則爆聲較小，過(guò)渡過(guò)程比較穩(wěn)定。

４．非軸向顆粒狀過(guò)渡造成的飛濺

這種飛濺發(fā)生在顆粒狀過(guò)渡過(guò)程時(shí)，由于電弧的斥力作用而產(chǎn)生的。當(dāng)熔滴在極點(diǎn)壓力和弧柱中氣流的壓力共同作用下，熔滴被推到焊絲端部的一邊，并拋到熔池外面去，產(chǎn)生大顆粒飛濺。

５．焊接工藝參數(shù)選擇不當(dāng)引起的飛濺

這種飛濺是因焊接電流、電弧電壓和回路電感等焊接工藝參數(shù)選擇不當(dāng)而引起的。只有正確地選擇CO2焊的焊接工藝參數(shù)才會(huì)減少產(chǎn)生這種飛濺的可能性。

五、CO2氣體保護(hù)焊的焊接材料

CO2氣體保護(hù)焊所用的焊接材料有：CO2氣體和焊絲。１．CO2氣體

焊接用的CO2一般是將其壓縮成液體貯存于鋼瓶?jī)?nèi)，以供使用。CO2氣瓶的涂色標(biāo)記為鋁白色，并標(biāo)有“液化二氧化碳”的字樣。

容量為４０Ｌ的氣瓶，可裝２５kｇ的液態(tài)CO2，滿瓶壓力約為５～７ＭＰa。氣瓶?jī)?nèi)的壓力與外界溫度有關(guān)，其壓力隨著外界溫度的升高而增大，因此，CO2氣瓶不準(zhǔn)靠近熱源或臵于烈日下爆曬，以防發(fā)生意外事故。

液態(tài)CO2在大氣壓力下的沸點(diǎn)為一７８℃，所以在常溫下容易汽化，Ｉｋｇ液態(tài)CO2可汽化成５０9Ｌ氣態(tài)的CO2。液態(tài)CO2在溫度高于一１１℃時(shí)比水輕，可溶解占重量約0.0５％的水。溶于液態(tài)CO2中的水分，蒸發(fā)成水汽混入CO2氣體中，影響CO2氣體的純度。

氣瓶?jī)?nèi)汽化的CO2氣體中的含水量，與瓶?jī)?nèi)的壓力有關(guān)，隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)，瓶?jī)?nèi)壓力降低，水汽增多。當(dāng)壓力降低到０．９８ＭＰａ時(shí)，CO2氣體中含水量大為增加，便不能繼續(xù)使用。

焊接用CO2氣體的純度應(yīng)大于99.5％，含水量、含氮量均不應(yīng)超過(guò)0.1％，否則會(huì)降低焊縫的力學(xué)性能，焊縫也易產(chǎn)生氣孔。如果CO2氣體的純度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，可進(jìn)行提純處理。

２．焊絲

為了保證焊縫金屬具有足夠的力學(xué)性能，并防止焊縫產(chǎn)生氣孔，CO2焊所用的焊絲必須比母材含有更多的Mn和Si等脫氧元素。此外，為了減少飛濺，焊絲含C量必須限制在0.10％以下。

Ｈ08Ｍｎ2Ｓi是用得最普遍的一種焊絲，它具有較好的工藝性能和較高的力學(xué)性能，適用于焊接重要的低碳鋼和普通低合金鋼（如１６錳鋼）結(jié)構(gòu)，能獲得滿意的焊縫質(zhì)量。CO2焊所用的焊絲直徑在0.5～5ｍｍ范圍內(nèi)，CO2半自動(dòng)焊常用的焊絲有φ0.８、1.0、1.2、1.6ｍｍ等幾種，CO2自動(dòng)焊大多采用φ2.0、2.5、3.0、4.0、5.0ｍｍ的焊絲。焊絲表面有鍍銅和不鍍銅兩種，鍍銅可防止生銹，有利于保存，并可改善焊絲的導(dǎo)電性及送絲的穩(wěn)定性。焊絲在使用前應(yīng)適當(dāng)清除表面的油污和鐵銹。

六、CO2氣體保護(hù)焊設(shè)備

CO2氣體保護(hù)焊設(shè)備有半自動(dòng)焊設(shè)備和自動(dòng)焊設(shè)備。常用的CO2半自動(dòng)焊設(shè)備，主要由焊接電源、焊槍及送絲機(jī)構(gòu)、CO2供氣裝臵、控制系統(tǒng)等部分組成。

１．焊接電源

由于CO2焊的電流密度大，而且CO2氣體對(duì)電弧有較強(qiáng)的冷卻作用，所以電弧靜特性曲線是上升的，焊絲直徑越小，電流密度越大，靜特性曲線上升的斜率越大。

CO2焊在等速送絲的條件下，必須依靠電弧自身調(diào)節(jié)作用，以達(dá)到恢復(fù)穩(wěn)定狀態(tài)的目的。CO2焊在不同的電源外特性時(shí)，各自的電弧自身調(diào)節(jié)性能。當(dāng)電弧長(zhǎng)度變化相同時(shí)，平硬特性曲線所引起的焊接電流變化值，要比緩降或陡降特性曲線的焊接電流變化值大些，因而，平硬特性電源的電弧自身調(diào)節(jié)作用最好。

由于CO2焊用交流電源焊接的電弧不穩(wěn)定，所以，必須使用直流電源，通常選用弧焊整流器，并要求焊接電源具有平硬的外特性，這是由CO2電弧靜特性和電弧自身調(diào)節(jié)作用所決定的。

２．焊槍及送絲機(jī)構(gòu)

CO2半自動(dòng)的焊絲送給為等速送絲，其送絲方式有拉絲式、推絲式和推拉式三種。

在拉絲式中，焊絲盤(pán)、送絲機(jī)構(gòu)與焊槍連在一起，故不必采用軟管，送絲較穩(wěn)定，但焊槍結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量增加。拉絲式只適用細(xì)焊絲（直徑為0.5～0.8ｍｍ），操作的活動(dòng)范圍較大。

在推絲式中，焊絲盤(pán)、送絲機(jī)構(gòu)與焊槍分離，因而焊槍結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量減輕，但焊絲通過(guò)軟管時(shí)會(huì)受到阻力作用，故軟管不能過(guò)長(zhǎng)或扭曲，否則焊絲不能順利送出，影響送絲的穩(wěn)定。推絲式所用的焊絲直徑宜在０.8ｍｍ以上，其焊槍的操作范圍在２～４ｍ以內(nèi)。目前CO2半自動(dòng)焊多采用推絲式焊槍。

推拉式送絲，具有前兩種送絲方式的優(yōu)點(diǎn)，焊絲送給時(shí)以推絲為主，而焊槍內(nèi)的送絲機(jī)構(gòu)，起著將焊絲拉直的作用，可使軟管中的進(jìn)絲阻力減小，因此增加送絲距離和操作的靈活性，但焊槍及送絲機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜。

３、CO2供氣裝臵

CO2的供氣裝臵由氣瓶、干燥器、預(yù)熱器、減壓器和流量計(jì)等組成。

因?yàn)槠垦b的液態(tài)CO2汽化時(shí)要吸熱，其中所含水分可能結(jié)冰，所以需經(jīng)預(yù)熱器加熱。并在輸送到焊槍之前，應(yīng)經(jīng)過(guò)干燥器圾收CO2氣體中的水分，使保護(hù)氣體符合焊接要求。減壓器是將CO2氣體調(diào)節(jié)至0.1～0.2MPａ的工作壓力，流量計(jì)是控制和測(cè)量CO2氣體的流量，以形成良好的保護(hù)氣流。

４、控制系統(tǒng)

CO2焊控制系統(tǒng)的作用是對(duì)供氣、送絲和供電等部分實(shí)現(xiàn)控制。

目前，定型生產(chǎn)的ＮＢＣ系列CO2半自動(dòng)焊機(jī)有：ＮＢＣ－200型、ＮＢＣＩ－300型、ＮＢＣＩ－500型等。

七、CO2氣體保護(hù)焊的焊接工藝參數(shù)

合理地選擇焊接工藝參數(shù)是獲得優(yōu)良焊接質(zhì)量和提高焊接生產(chǎn)率的重要條件。CO2氣體保護(hù)焊的主要焊接工藝參數(shù)是：焊絲直徑、焊接電流、電弧電壓、焊接速度、焊絲伸出長(zhǎng)度、氣體流量、電源極性和回路電感等。

１．焊絲直徑 焊絲直徑應(yīng)根據(jù)焊件厚度、焊接位臵及生產(chǎn)率的要求來(lái)選擇。當(dāng)焊接薄板或中厚板的立、橫、仰焊時(shí)，多采用直徑1.6ｍｍ以下的焊絲；在平焊位臵焊接中厚板時(shí)，可以采用直徑1.2ｍｍ以上的焊絲。

２．焊接電流

焊接電流是CO2焊的重要焊接工藝參數(shù)，它的大小應(yīng)根據(jù)焊件厚度、焊絲直徑、焊接位臵及熔滴過(guò)渡形式來(lái)決定。用直徑0.8～1.6ｍｍ的焊絲，當(dāng)短路過(guò)渡時(shí)，焊接電流在50～230Ａ內(nèi)選擇；顆粒狀過(guò)渡時(shí)，焊接電流可在250～500Ａ內(nèi)選擇。

３．電弧電壓

電弧電壓必須與焊接電流配合恰當(dāng)，它的大小會(huì)影響到焊縫成形、焊縫有效厚度、飛濺、氣孔及焊接過(guò)程的穩(wěn)定性。短路過(guò)渡焊接時(shí)，電弧電壓與焊接電流的關(guān)系：通常電弧電壓在16～24Ｖ范圍內(nèi)。顆粒狀過(guò)渡焊接時(shí)，電弧電壓隨著焊接電流增大而相應(yīng)增高，對(duì)于直徑為1.2～3.0ｍｍ的焊絲，電弧電壓可在２５～３６Ｖ范圍內(nèi)選擇。

４．焊接速度

在一定的焊絲直徑、焊接電流和電弧電壓條件下，焊速增加，焊縫寬度與焊縫有效厚度減小。焊速過(guò)快，容易產(chǎn)生咬邊及未熔合等缺陷，且氣體保護(hù)效果變差，可能出現(xiàn)氣孔；但焊速過(guò)慢，則焊接生產(chǎn)率降低，焊接變形增大，一般CO2半自動(dòng)焊時(shí)的焊接速度在15～30ｍ／ｈ。

５．焊絲伸出長(zhǎng)度

焊絲伸出長(zhǎng)度取決于焊絲直徑，一般約等于焊絲直徑的１０倍，且不遇過(guò)１５ｍｍ。

６．CO2氣體流量

CO2氣體流量應(yīng)根據(jù)焊接電流、焊接速度、焊絲伸出長(zhǎng)度及噴嘴直徑等選擇，過(guò)大或過(guò)小的氣體流量都會(huì)影響氣體保護(hù)效果。通常在細(xì)絲CO2焊時(shí)，CO2氣體流量約為 8～15Ｌ/min；粗絲CO2焊時(shí)，CO2氣體流量約在15～25L/min。７．電源極性

為了減少飛濺，保證焊接電弧的穩(wěn)定性，CO2焊應(yīng)選用直流反接。８．回路電感

焊接回路的電感值應(yīng)根據(jù)焊絲直徑和電弧電壓來(lái)選擇，不同直徑焊絲的合適電感值。電感值通常隨焊絲直徑增大而增加，并可通過(guò)試焊的方法來(lái)確定，若焊接過(guò)程穩(wěn)定，飛濺很少，則此電感值是合適的。

CO2焊的焊接工藝參數(shù)應(yīng)按細(xì)絲焊與粗絲焊，及半自動(dòng)焊與自動(dòng)焊的不同形式而確定，同時(shí)，要根據(jù)焊件厚度、接頭型式和焊縫空間位臵等因素，來(lái)正確選擇適用的焊接工藝參數(shù)。

第三節(jié)：氬 弧 焊

一、氬弧焊概述

氬弧焊是以氬氣作為保護(hù)氣體的一種氣體保護(hù)電弧焊方法。

二．氬弧焊的過(guò)程

氬弧焊的焊接過(guò)程。從焊槍噴嘴中噴出的氬氣流，在電弧區(qū)形成嚴(yán)密的保護(hù)氣層，將電極和金屬熔池與空氣隔絕；同時(shí)，利用電極（鎢極或焊絲）與焊件之間產(chǎn)生的電弧熱量，來(lái)熔化附加的填充焊絲或自動(dòng)給送的焊絲及基本金屬，待液態(tài)熔池金屬凝固后即形成焊縫。

由于氬氣是一種惰性氣體，它不與金屬起化學(xué)反應(yīng)，被焊金屬中的合金元素不會(huì)氧化燒損，而且在高溫時(shí)不溶解于液態(tài)金屬，使焊縫金屬不易產(chǎn)生氣孔，同時(shí)，氬氣對(duì)電弧和熔池金屬的保護(hù)是有效和可靠的，可以得到較高的焊接質(zhì)量。

２．氬弧焊的特點(diǎn)

氬弧焊與其它電弧焊方法比較特點(diǎn)是：

（１）焊縫性能優(yōu)良 由于氦氣保護(hù)性能優(yōu)良，不必配制相應(yīng)的焊劑或熔劑，基本是金屬熔化和結(jié)晶的簡(jiǎn)單過(guò)程，因此，能獲得較為純凈及高質(zhì)量的焊縫。

（２）焊接變形與應(yīng)力小 因?yàn)殡娀∈芎饬鞯睦鋮s和壓縮作用，電弧的熱量集中，且氬弧的溫度又很高，故熱影響區(qū)很窄。焊接變形與應(yīng)力小，特別適宜于焊接很薄的材料。

（３）可焊的材料范圍很廣 幾乎所有的金屬材料都可進(jìn)行氬弧焊，特別適宜焊接化學(xué)性質(zhì)活潑的金屬和合金。通常，多用于焊接鋁、鎂、鈦、銅及其合金和低合金鋼、不銹鋼及耐熱鋼等。

由于氬弧焊具有這些顯著的特點(diǎn)，隨著有色金屬、高合金鋼及稀有金屬的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)日益增多，而用一般的氣焊、電弧焊方法已不易達(dá)到所要求的焊接質(zhì)量，所以，氬弧焊的焊接技術(shù)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

（４）易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化 因是明弧焊，便于觀察與操作，尤其適用全位臵焊接，并容易實(shí)現(xiàn)焊接的機(jī)械化和自動(dòng)化。

３．氬氣

氬氣是無(wú)色、無(wú)味的氣體。氬在空氣中的含量按體積計(jì)為0.935％，故是一種稀有氣體。氬氣是制氧過(guò)程中得到的副產(chǎn)品。

氬弧焊對(duì)氬氣的純度要求很高如果氬氣中含有一些氧、氮和少量其它氣體，將會(huì)降低氬氣保護(hù)性能，對(duì)焊接質(zhì)量造成不良影響。目前生產(chǎn)的工業(yè)純氬，其純度高達(dá)99.99％，可完全滿足氬弧焊的需要。由于氬氣比空氣重２５％，因而氣流不易漂浮散失。有利于對(duì)焊接區(qū)的保護(hù)作用。

焊接用工業(yè)純氬以瓶裝供應(yīng)，在溫度20℃時(shí)滿瓶壓力為14.7ＭＰａ，容積一般為40Ｌ。氬氣鋼瓶外表應(yīng)涂灰色，并標(biāo)有“氬氣”的字樣。

４．氬弧的特性

在氬氣保護(hù)下的電弧具有兩方面的特性：

（１）引燃電弧較困難 氣體電離是引燃電弧的必要條件之一，為使氣體分子或原子電離所需的能量即為電離勢(shì)。

由于氬的電離勢(shì)較高，因此，氬氣電離所需要的能量較高，引燃電弧較困難。

（２）電弧燃燒穩(wěn)定 氬氣是單原子氣體，電離不經(jīng)過(guò)分子分解成原子的過(guò)程，所以能量損耗少。同時(shí)，氬氣的熱容量和導(dǎo)熱率都較小，故只要較小的熱量就可把電弧空間加熱到高溫，且電弧熱量不易散失，有利于氣體的熱電離。所以在氬氣中，電弧一旦引燃，燃燒就很穩(wěn)定，在常用的保護(hù)氣體中，氬弧的穩(wěn)定性最好。

５．氬弧焊的分類(lèi) 氬弧焊根據(jù)所用的電極材料，可分為鎢極（不熔化極）氬弧焊和熔化極氬弧焊。按其操作方式又有手工、半自動(dòng)和自動(dòng)氬弧焊。

二、鎢極氬弧焊

鎢極氬弧焊是用高熔點(diǎn)鎢棒作為電極材料，在氬氣流的保護(hù)下，鎢極與焊件之間引燃電弧，利用電弧熱量熔化加入的填充焊絲和基本金屬，冷卻凝固之后形成焊縫。鎢極在電弧中只起發(fā)射電子作用，而不熔化，故也稱(chēng)不熔化極氬弧焊。

按其操作方式的不同，分為手工鎢極氬弧焊和自動(dòng)鎢極氬弧焊兩種，焊接時(shí)均需另外加入填充焊絲，有時(shí)也可不加填充焊絲，僅將焊件接縫處的金屬熔化形成焊縫。

鎢極氬弧焊時(shí)，為了防止鎢極的熔化與燒損，所用的焊接電流受到限制，因此電弧功率較小，焊縫有效厚度也受到影響，主要適用于薄板焊接。

１．電極材料

鎢極氬弧焊對(duì)電極材料的要求是：電流容量大、損耗小、引弧和穩(wěn)弧性能好，這主要取決于電極發(fā)射電子的能力。常用的不熔化電極材料有鎢極、鐵鎢極和體鎢極。

純鎢的熔點(diǎn)高達(dá)3400℃，沸點(diǎn)約為5900℃，在電弧熱作用下不易熔化與蒸發(fā)，可以作為不熔化電極材料，基本上能滿足焊接過(guò)程的要求。

為了增強(qiáng)鎢極電子發(fā)射能力。在純鎢中加入 １～2%氧化釷（ThO2），即為釷鎢極，由于釷是一種電子發(fā)射能力很強(qiáng)的稀土元素，因而電極電子發(fā)射能力顯著提高。釷鎢極與純鎢極比較，具有容易引弧，所需引弧電壓??；許用電流增大；不易燒損，使用壽命長(zhǎng)；電弧穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，但釷有放射性，雖然含量很低，必須加強(qiáng)勞動(dòng)防護(hù)措施。

近年來(lái)研制的鈰鎢極，是在純鎢中加入２％的氧化鈰（ＣｅＯ）。由于鈰鎢極沒(méi)有放射性危害，而且更優(yōu)于釷鎢極，進(jìn)一步提高了電子發(fā)射能力和工藝性能，降低了電極的損耗率，所以鈰鎢極是目前最為理想的電極材料。

電極端部形狀對(duì)電弧穩(wěn)定性有一定的影響，如果端面凹凸不平，則產(chǎn)生的電弧既不集中又不穩(wěn)定，為此電極端都必須磨光。當(dāng)交流鎢極氬弧焊時(shí)，一般將電極端部磨成圓珠形，否則因極性的變化，使電極損耗增大。在直流鎢極氬弧焊時(shí)，多用直流正接，為使電弧集中，燃燒穩(wěn)定，通常把電極端部磨成平底錐形。用小電流施焊時(shí)，電極可以磨成尖錐形。

２．電流種類(lèi)和極性

鎢極氬弧焊可以使用直流電，也可以使用交流電。電流種類(lèi)和極性的選擇，與被焊材料有關(guān)，下面分別加以討論。

（１）直流鎢極氬弧焊 直流電設(shè)有極性變化，電弧燃燒很穩(wěn)定，鎢極氬弧焊采用直流正接時(shí)，電弧燃燒穩(wěn)定性更好。

１）直流反接 鎢極氬弧焊采用直流反接時(shí)（即鎢極為正極、焊件為負(fù)極），由于電弧陽(yáng)極溫度高于陰極溫度，使接正極的鎢棒容易過(guò)熱而燒損，為不使鎢極熔化，需限制鎢極的許用電流，同時(shí)焊件上產(chǎn)生的熱量不多，因而焊縫有效厚度淺而寬，焊接生產(chǎn)率低。所以直流反接的熱作用對(duì)焊接過(guò)程不利，鎢極氬弧焊時(shí)，除了焊接鋁、鎂及其合金薄板外，很少采用直流反接。

然而，直流反接有一種去除氧化膜的作用，一般稱(chēng)為“陰極破碎”作用。這種作用在交流電反極性半周波中也同樣存在，它是焊接鋁、鎂及其合金的有利因素。在焊接鋁、鎂及其合金時(shí)，由于金屬的化學(xué)性質(zhì)活潑，極易氧化，形成熔點(diǎn)很高的氧化膜（如以Al2O3，熔點(diǎn)為2050℃，而鋁的熔點(diǎn)為 657℃），焊接時(shí)氧化膜覆蓋在熔池表面，阻礙基本金屬和填充金屬的良好熔合，無(wú)法使焊縫很好成形。因此，必須把被焊金屬表面的氧化膜去除才能進(jìn)行焊接。

當(dāng)用直流反接焊接時(shí)，電弧空間的氬氣電離后形成大量的正離子，由鎢極的陽(yáng)極區(qū)飛向焊件的陰極區(qū)，撞擊金屬熔池表面，可將這層致密難熔的氧化膜擊碎，以去除鋁、鎂等金屬表面的氧化膜，使焊接過(guò)程順利進(jìn)行，并得到表面光亮、成形良好的高質(zhì)量焊縫，這就是在反接極性時(shí)電弧所產(chǎn)生的“陰極破碎”作用。而在直流正接焊接時(shí)，因?yàn)楹讣年?yáng)極區(qū)只受到能量很小的電子撞擊，沒(méi)有去除氧化膜的條件，所以不可能有“陰極破碎”作用。

直流反接時(shí)雖能將被焊金屬表面的氧化膜去除，但鎢極的許用電流小，同時(shí)焊件本身散熱很快，溫度難以升高，影響電子發(fā)射的能力，使電弧燃燒不穩(wěn)定。因此，鋁、鎂及其合金應(yīng)盡可能使用交流電來(lái)焊接。

２）直流正接 鎢極氬弧焊采用直流正接時(shí)（即鎢極為負(fù)極、焊件為正極），由于電弧在焊件陽(yáng)極區(qū)產(chǎn)生的熱量大于鎢極陰極區(qū)，致使焊件的熔深增加，焊接生產(chǎn)率高。而且鎢極不易過(guò)熱與燒損。所以對(duì)于同一焊接電流可以采用直徑較小的鎢棒，使鎢極的許用電流增大。同時(shí)電流密度也大，使電子發(fā)射能力增強(qiáng)，電弧燃燒穩(wěn)定性要比直流反接時(shí)好。因此，除了鋁、鎂及其合金外，其它金屬的焊接都采用直流正接。

（２）交流鎢極氬弧焊 焊接鋁、鎂及其合金時(shí)一般多使用交流電，將產(chǎn)生最佳的焊接效果。

由于交流電極性是不斷變化的，這樣在交流正極性的半周波中（鎢極為陰極），鎢極可以得到冷卻，以減小燒損。而在交流負(fù)極性的半周波中（焊件為陰極）有“陰極破碎”作用，可以清除熔池表面的氧化膜。使兩者都能兼顧，焊接過(guò)程可順利進(jìn)行。實(shí)踐證明，用交流焊接鋁、鎂等金屬是完全可行的。但是，采用交流焊接電源時(shí)，需要采取引弧、穩(wěn)弧的措施和消除所產(chǎn)生的直流分量。

電弧電壓波形與電源空載電壓波形相差很大，雖對(duì)電弧供電的空載電壓是正弦波，但電弧電壓波形不是正弦波，而隨著電弧空間和電極表面溫度發(fā)生變化。

由于交流電的焊接電流每秒有５０次正負(fù)極性變換，即電流每秒有１００次通過(guò)零點(diǎn)。在每次經(jīng)過(guò)零點(diǎn)時(shí)，電弧將瞬時(shí)熄滅，然后再重新引燃，電弧再引燃要求有一定的引燃電壓，一般都比正常的電弧電壓要高。所以當(dāng)極性換向時(shí)，電源空載電壓必須超過(guò)一定的引燃電壓，電弧才能重新復(fù)燃。

用交流電進(jìn)行焊接時(shí)，焊件利鎢極的極性不斷變換。當(dāng)正半波時(shí)，鎢極為負(fù)極，由于鎢極的烙點(diǎn)高，導(dǎo)熱系數(shù)低。且斷面尺寸小?？墒闺姌O端都加熱到很高的溫度，同時(shí)熱量損失少，這樣鎢極容易維持高溫，電子發(fā)射能力強(qiáng)。因此，電弧電流較大，電弧電壓較低，對(duì)引燃電壓的要求不高。

而在交流的負(fù)半波時(shí)，焊件為負(fù)極，由于焊件的熔點(diǎn)低，導(dǎo)熱性能好，斷面尺寸又大，以致金屬熔池表面不能加熱到很高的溫度，電弧在焊件上產(chǎn)生的熱量較少，使電子發(fā)射能力減弱。所以電弧電流較小，電弧電壓及再引燃電壓都較高。也就是說(shuō)負(fù)半波時(shí)，電弧的重新引燃困難，電弧穩(wěn)定性很差．

兩個(gè)半波的電弧電流不對(duì)稱(chēng)。因?yàn)榻涣麟娀±飪蓚€(gè)電極的電子發(fā)射能力有板大的差別，正負(fù)半波時(shí)的電弧導(dǎo)電情況大不相同，當(dāng)鎢極為負(fù)時(shí)正半波電流大，而焊件為負(fù)時(shí)負(fù)半波電流小。所以電弧的整流作用引起回路中產(chǎn)生直流分量。所形成的直流對(duì)焊接工藝及交流電源均不利：其一是削弱了“陰極破碎”作用；其二使焊接變壓器的工作條件惡化，易損壞設(shè)備。為此，交流鎢極氬弧焊時(shí)必須采取穩(wěn)弧措施及消除直流分量。

3、引弧和穩(wěn)弧措施及消除直流分量的方法

氬氣的電離勢(shì)較高，引燃電弧困難，要求焊接電源具有較高的空載電壓，但提高空載電壓的方法不安全，通常采用的是使用高頻振蕩器協(xié)助引燃電弧。對(duì)于交流鎢極氬弧焊，還需使用脈沖脈沖穩(wěn)弧器。以保證重復(fù)引燃電弧，并且。常用在焊接回路中串聯(lián)電容的方法，來(lái)消除交流回路中產(chǎn)生的直流分量。

（1）、高渡振蕩器 這是鎢極氬弧焊設(shè)備的專(zhuān)門(mén)引弧裝臵，主要用于開(kāi)始焊接時(shí)的第一次引弧，并能達(dá)到與焊件非接觸而點(diǎn)燃電弧的目的。高頻振蕩器是一個(gè)高頻高壓發(fā)生器，可在焊接回路中加入約3000V的高頻電壓，致使電弧空間產(chǎn)生很強(qiáng)的電場(chǎng)，加強(qiáng)了陰極電子自發(fā)射作用，克服氬弧不易引燃的困難，這時(shí)焊接電源的空載電壓只要6５Ｖ左右即可，并且，當(dāng)鎢極與焊件距離幾毫米時(shí)，可引起電弧放電而點(diǎn)燃電?。徊槐亟佑|引弧。高頻振蕩器一般僅供焊接時(shí)初次引弧，不用于穩(wěn)弧，同時(shí)要求點(diǎn)燃電弧后馬上切斷。

（２）脈沖穩(wěn)弧器 用脈沖穩(wěn)弧器穩(wěn)弧效果良好，這是交流鎢極氫弧焊廣為使用的方法。交流負(fù)半波時(shí)電弧引燃電壓較高，使電流通過(guò)零點(diǎn)以后電弧再引燃很難，以致電弧不穩(wěn)定。如果在正半波向負(fù)半波轉(zhuǎn)變瞬間，施加一個(gè)高壓脈沖而迅速地向電弧放電，則電弧就能保持連續(xù)燃燒，從而起到穩(wěn)定電弧的作用。

脈沖穩(wěn)弧器常用的脈沖電壓為200～250Ｖ，脈沖電流為2Ａ左右。它可與高須振蕩器聯(lián)合使用，當(dāng)高頻振蕩器保證第一次引弧后，然后用高壓脈沖放電保證電弧重復(fù)引燃，這樣解決了交流焊接的引弧和穩(wěn)弧問(wèn)題。

（３）串聯(lián)電容消除直流分量 在焊接回路中串聯(lián)電容，是交流鎢極氬弧焊時(shí)消除直流分量的常用方法。

由于電容對(duì)交流電的阻抗很小，可允許交流電通過(guò)，而使直流電通不過(guò)，因此隔絕了直流電。這種方法消除直流分量的效果很好，使用維護(hù)簡(jiǎn)單，但所需的電容量大，成本高。通常采用電解電容器，其電容量根據(jù)最大焊接電流來(lái)計(jì)算，一般按每安全流需要30μＦ左右。經(jīng)過(guò)消除直流分量的交流電，可獲得良好的焊縫有效厚度，焊波均勻的焊接結(jié)果。

４．鎢極氬弧焊設(shè)備

手工鎢極氛弧焊設(shè)備包括主電路系統(tǒng)。焊槍、供氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等部分，自動(dòng)鎢極氛弧焊設(shè)備，除上述幾部分外，還有等速送絲裝臵及焊接小車(chē)行走機(jī)構(gòu)。（1）主電路系統(tǒng) 這部分主要是焊接電源、高頻振蕩器、脈沖穩(wěn)弧器和消除直流分量裝臵，交流與直流的主電路系統(tǒng)部分不相同。

交流鎢極氬弧焊的主電路系統(tǒng)，由焊接變壓器、高頻振蕩器、脈沖穩(wěn)弧器和電解電容器等部分組成。而直流鎢極氖弧焊的主電路系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單，直流焊接電源附加高頻振蕩器即可使用。

鎢極拉弧焊的電弧靜特性曲線是水平的，與焊接電源的外特性曲線的關(guān)系是：當(dāng)電弧長(zhǎng)度受到干擾變化時(shí)，陡降外特性曲線的焊接電流變化值為小，則對(duì)焊接過(guò)程電弧穩(wěn)定的影響也小。所以適宜選用具有陡降外特性的焊接電源，一般手工電弧焊焊接電源，可供鎢極氬弧焊使用。

（２）焊槍 鎢極氬弧焊弧焊焊槍的作用是夾持電極、導(dǎo)電和輸送氬氣流。手工焊焊槍手把上裝有啟動(dòng)和停止按鈕。焊槍一般分為大、中、小型三林小型的最大焊接電流為100Ａ，大型的可達(dá)400～600Ａ，采用水冷卻。焊槍本體用尼龍壓制，具有重量輕、體積小，絕緣和耐熱性能好等特點(diǎn)。

焊槍的噴嘴是決定氬氣保護(hù)性能的重要部件。圓柱帶錐形或球形的噴嘴，其保護(hù)效果最佳，氬氣流速度均勻，容易保持層流。圓錐形的噴出，因氬氣流速度變快，故保護(hù)效果較差，但這種噴嘴操作方便，熔池可見(jiàn)度好，焊接時(shí)也經(jīng)常使用。

（３）供氣系統(tǒng) 鎢極氬弧焊的供氣系統(tǒng)由氬氣瓶、減壓器、流量計(jì)和電磁氣閥等組成。減壓器用以減壓和調(diào)壓。流量計(jì)是標(biāo)定通過(guò)氫氣流量的大小，有的氣體流量計(jì)將減壓器與流量計(jì)制成一體。電磁氣閥是控制氣體通斷裝臵。

（４）冷卻系統(tǒng) 一般選用的最大焊接電流在200Ａ以上時(shí)，必須通水來(lái)冷卻焊槍、電極和焊接電纜。

冷卻水接通并有一定壓力后，才能起動(dòng)焊接設(shè)備，通常在鎢極氬弧焊設(shè)備中設(shè)有保護(hù)裝臵—水壓開(kāi)關(guān)。（５）控制系統(tǒng) 鎢極氬弧焊的控制系統(tǒng)是通過(guò)控制線路，對(duì)供電、供氣、引弧與穩(wěn)弧等各個(gè)階段的動(dòng)作程序?qū)崿F(xiàn)控制。手工鎢極氬弧焊的控制程序方框圖。

定型生產(chǎn)的ＮＳＡ系列手工鎢極氦弧焊機(jī)的應(yīng)用較為普遍，直流的有ＮＳＡＩ－300型，交流的有ＮＳＡ－300型、ＮＳＡ４－300型ＮＳＡ－500型，交直流兩用的有ＮＳＡＺ－300型等。

５．鎢極氬弧焊工藝

（1）焊前清理 鎢極氬弧焊時(shí)，必須對(duì)被焊材料的接縫附近及焊絲進(jìn)行焊前清理，除掉金屬表面的氧化膜和油污等雜質(zhì)，以確保焊縫的質(zhì)量。焊前清理的方法有：機(jī)械清理、化學(xué)清理和化學(xué)—機(jī)械清理等方法。

１）機(jī)械清理法 這種方法比較簡(jiǎn)便，而且效果較好，適用于大尺寸、焊接周期長(zhǎng)的焊作。通常使用直徑細(xì)小不銹鋼絲刷等工具進(jìn)行打磨，也可用刮刀鏟去表面氧化膜，使焊接部位露出金屬光澤．輪后再用消除油污的有機(jī)溶劑，對(duì)焊件接縫附近進(jìn)行清潔處理。

２）化學(xué)清理法 對(duì)于填充焊絲及小尺寸焊件，多采用化學(xué)清理法。這種方法與機(jī)械清理法相比，具有清理效率高、質(zhì)量穩(wěn)定均勻、保持時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)。化學(xué)清理法所用的化學(xué)溶液和工序過(guò)程，應(yīng)按被焊材料和焊接要求而定。

３）化學(xué)—機(jī)械清理法 清理時(shí)先用化學(xué)清理法，焊前再對(duì)焊接部位進(jìn)行機(jī)械清理。這種聯(lián)合清理的方法，適用于質(zhì)量要求更高的焊件。

（２）氣體保護(hù)效果 氬氣是很理想的保護(hù)氣體，但氬氣保護(hù)效果在焊接過(guò)程中，會(huì)受到多種工藝因素的影響。因而，鎢極氬弧焊時(shí)必須重視氬氣的有效保護(hù)，防止氬氣保護(hù)效果遭到干擾和破壞，否則難以獲得滿意的焊接質(zhì)量。

影響氣體保護(hù)效果的焊接工藝因素有；氣體流量、噴嘴形狀與直徑、噴嘴至焊件的距離、焊接速度、焊接接頭型式等，應(yīng)全面考慮和正確地選擇。

氣體保護(hù)效果的好壞，常采用焊點(diǎn)試驗(yàn)法，通過(guò)測(cè)定氬氣有效保護(hù)區(qū)大小的方法來(lái)評(píng)定。

例如用交流手工鎢極氬弧焊在鋁板上進(jìn)行點(diǎn)焊，試驗(yàn)過(guò)程中焊接工藝條件保持不變，這樣，電弧引燃后焊槍固定不動(dòng)，待燃燒 ５～１０s后斷開(kāi)電源，鋁板上將會(huì)留下一個(gè)熔化焊點(diǎn)。在焊點(diǎn)周?chē)蚴艿健瓣帢O破碎”作用，使鋁板表面的一層氧化膜被消除了，出現(xiàn)有金屬光澤的灰白色區(qū)域。這個(gè)去除氧化膜的部分即是氫氣有效保護(hù)區(qū)。有效保護(hù)區(qū)的直徑越大，說(shuō)明氣體保護(hù)效果越好。

此外，評(píng)定氣體保護(hù)效果是否良好，還可用直接觀察焊縫表面的色澤來(lái)評(píng)定。如不銹鋼材料焊接，若焊縫金屬表面呈現(xiàn)銀白、金黃色時(shí)，則氣體保護(hù)效果良好，而看到焊縫金屬表面顯出灰、黑色時(shí)，說(shuō)明氣體保護(hù)效果不好。

（３）焊接工藝參數(shù) 鎢極氬弧焊的氣體保護(hù)效果、焊接過(guò)程穩(wěn)定性和焊縫質(zhì)量，均直 接與焊接工藝參數(shù)有關(guān)。為此，合理地選擇焊接工藝參數(shù)是獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的重要保證。

鎢極氛弧焊的焊接工藝參數(shù)是：電源種類(lèi)和極性、鎢極直徑、焊接電流、氬氣流量、焊接速度和工藝因素等。

ｌ）電源種類(lèi)和極性 鎢極氬弧焊的電源種類(lèi)和極性，應(yīng)根據(jù)被焊材料及操作方式而選擇。

２）鎢極直徑 主要按焊件厚度來(lái)選取鎢極直徑。另外，在被焊材料厚度相等時(shí)，因使 用的電源種類(lèi)和極性不同，鎢極的許用電流不一樣，所以采用鎢極直徑也不相同。如果鎢極直徑選擇不當(dāng)，將造成電弧不穩(wěn)、嚴(yán)重?zé)龘p和焊縫夾鎢。

３）焊接電流 當(dāng)鎢極直徑選定后，再選擇適當(dāng)?shù)暮附与娏?。過(guò)大或過(guò)小的焊接電流都會(huì)使焊縫成形不良或產(chǎn)生焊接缺陷。４）氬氣流量 主要根據(jù)鎢極直徑及噴嘴直徑來(lái)選擇氬氣流量。對(duì)于一定孔徑的噴嘴，選用的氬氣流量要適當(dāng)，如果流量過(guò)大風(fēng)氣體流速增大，難以保持穩(wěn)定的層流，對(duì)焊接區(qū)的保護(hù)作用不利，同時(shí)帶走電弧區(qū)的熱量多，影響電弧穩(wěn)定燃燒。而流量過(guò)小也不好，容易受外界氣流的干擾，以致降低氣體保護(hù)效果。通常氬氣流量在３～２０Ｌ／min范圍內(nèi)。

５）焊接速度 在一定的鎢極直也焊接電流和氬氣流量條件下，焊速過(guò)快，會(huì)使保護(hù)氣流偏離鎢極與熔池，從而影響氣體保護(hù)效果，并且，焊速顯著影響焊縫形狀。因此，應(yīng)選擇合適的焊接速度?！?/p>

６）工藝因素 主要指噴嘴形狀與直徑、噴嘴至焊件的距離、鎢極伸出長(zhǎng)度、填充焊絲直徑等。這些工藝因素雖然變化不大，卻對(duì)焊接過(guò)程及氣體保護(hù)效果，有不同程度的影響。所以應(yīng)按具體的焊接要求給予選定。

一般噴嘴直徑在５～２０ｍｍ內(nèi)選用；噴嘴至焊件的距離不超過(guò)１５ｍｍ為宜；鎢極伸出噴嘴的長(zhǎng)度為 ３～４ｍｍ；填充焊絲直徑應(yīng)根據(jù)焊件厚度而選擇。

三、熔化極氬弧焊

熔化極氬弧焊是在氬氣保護(hù)下以焊絲為電極，電弧在焊絲與焊件之間燃燒，焊絲連續(xù)送給并不斷熔化，而熔化的熔滴也不斷向熔池過(guò)渡，與液態(tài)的焊件金屬餛合，經(jīng)冷卻凝固后形成焊縫。按其操作方式有；熔化極半自動(dòng)氬弧焊和熔化極自動(dòng)氬弧焊兩種。

１、熔化極氬弧焊的特點(diǎn)。

鎢極氬弧焊雖然能獲得優(yōu)良的焊接質(zhì)量，但因受到鎢極許用電流的限制，所以焊接電流不能太大，熔深也受到影響。當(dāng)焊件厚度在６mｍ左右時(shí)需開(kāi)坡口，進(jìn)行多層焊及大厚度焊件需預(yù)熱與保溫。因此，中等厚度以上的焊件，鎢極氬弧焊方法很難適應(yīng)焊接的需求，其生產(chǎn)率低、焊接變形大、勞動(dòng)條件差，不能滿足中、厚板的焊接要求。

熔化極氬弧焊用焊絲作為電極，因而可使用大電流焊接，焊縫的有效厚度也大，所以一次焊接的焊縫有效厚度顯著增為加，例如鋁及鋁合金，當(dāng)焊接電流為４５０～４７０Ａ?xí)r，焊縫的有效厚度可達(dá)１５～２０ｍｍ。這樣在焊接時(shí)不必采取開(kāi)放口，預(yù)熱與保溫等措施，具有很高的焊接生產(chǎn)率，并改善了勞動(dòng)條件。因此熔化極氖弧焊特別適用于中等和大厚度的焊件。

熔化極氬弧焊的熔滴過(guò)渡特點(diǎn)決定了熔滴過(guò)渡形式。當(dāng)采用短路過(guò)渡或顆粒狀過(guò)渡焊接時(shí)，由于飛濺嚴(yán)重，電弧復(fù)燃困難，焊件金屬熔化不良及容易產(chǎn)生焊縫缺陷，所以熔化極氬弧焊一般不采用短路過(guò)渡或顆粒狀過(guò)渡形式。

在采用射流過(guò)渡的焊接過(guò)程中，焊絲的熔滴以很小微粒流形式高速射入熔池，使過(guò)渡過(guò)程穩(wěn)定，飛濺減小，焊縫有效厚度增大，電弧的功率也較大。而且在氬氣保護(hù)下的熔滴過(guò)渡轉(zhuǎn)變?yōu)樯淞鬟^(guò)渡形式時(shí)，所需的臨界電流值不高，即容易形成射流過(guò)渡，這是一個(gè)很有利的因素，所以熔化極氬弧焊熔滴過(guò)渡多采用射流過(guò)渡的形式

２．熔化極氬弧焊設(shè)備

熔化極冠弧焊設(shè)備主要是由焊接電源、供氣系統(tǒng)、送絲機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)、半自動(dòng)焊槍或自動(dòng)焊小車(chē)等部分組成。

熔化極氛弧焊機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)工作原理與埋弧焊基本相同。選用細(xì)焊絲時(shí)，采用等速送絲系統(tǒng)，配用緩降特性的焊接電源；選用粗焊絲時(shí)，采用變速送絲系統(tǒng)，配用陡降特性的焊接電源，以保證自動(dòng)調(diào)節(jié)作用及焊接過(guò)程穩(wěn)定性。另外，半自動(dòng)紅弧焊用細(xì)焊絲，而自動(dòng)氬弧焊大都用粗焊絲。

熔化極氬弧焊的供氣系統(tǒng)與鎢極氬弧焊相同。半自動(dòng)氬弧焊的焊槍送絲方式和ＣＯ２半自動(dòng)焊槍一樣。

定型生產(chǎn)的熔化極半自動(dòng)氬弧焊機(jī)有ＮＢＡ－１８０型、ＮＢＡＩ－５００經(jīng)ＮＢＡ２－２００型、ＮＢＡ５－５００型；熔化極自動(dòng)紅弧焊機(jī)有ＮＺＡ－１０００型、ＮＺＡ１９－５００型、ＮＺＡ２０—２００型等。

３．熔化極氬弧焊的焊接工藝參數(shù)

熔化極氬弧焊的主要焊接工藝參數(shù)是：焊絲直徑、焊接電流、電弧電壓、焊接速度、噴嘴直徑、氬氣流量等。

焊接電流和電弧電壓是獲得射流過(guò)渡形式的關(guān)鍵，一般焊接電流應(yīng)大于臨界電流值，電弧電壓選擇得低一些，可使熔滴呈現(xiàn)穩(wěn)定的射流辦形式。

由于熔化極氬弧焊對(duì)熔池和電弧區(qū)的保護(hù)要求較高，而且電弧功率及熔池體積一般較鎢極顯弧焊時(shí)大，所以氬氣流量和噴嘴孔徑要相應(yīng)增大。通常噴嘴孔徑為２０mｍ左右，氬氣流量約在３０～６０Ｌ／Ｉｎｎ范圍內(nèi)。電源種類(lèi)和極性，則采用直流反接，有利于電弧穩(wěn)定，并充分發(fā)揮“陰極破碎”作用。

第五篇：軋輥的埋弧焊堆焊修復(fù)

軋輥堆焊在堆焊領(lǐng)域占有很大比重，幾乎所有的大中型鋼廠都有軋輥堆焊能力，還有許多研究單位、焊接材料公司研制和生產(chǎn)有關(guān)軋輥堆焊的材料、設(shè)備和工藝。被堆焊的軋輥大多是已經(jīng)磨損而不能使用的廢舊軋輥，軋槽表面除了有鐵銹、油污外，往往有軋制時(shí)造成的裂縫和龜紋。采用堆焊技術(shù)修復(fù)這些廢舊軋輥具有重大的經(jīng)濟(jì)效益。

鋼軋輥埋弧堆焊的工藝過(guò)程包括：

① 鋼軋輥進(jìn)行表面堆焊前必須進(jìn)行表面清理

② 經(jīng)過(guò)表面清理的軋輥放入軋輥預(yù)熱爐中經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的預(yù)熱。③ 在軋輥達(dá)到一定的溫度后進(jìn)行鋼軋輥的自動(dòng)埋弧焊堆焊 ④ 對(duì)堆焊完成的軋輥進(jìn)行堆焊層的外觀質(zhì)量的檢驗(yàn);⑤ 對(duì)軋輥進(jìn)行緩冷

⑥ 軋輥在使用前進(jìn)行車(chē)削加工⑴⑷⑸⑹ ⑴ 軋輥堆焊前的車(chē)削加工

為了保證軋輥堆焊層的質(zhì)量，提高軋輥堆焊效率，在堆焊前必須做好軋輥的表面清理工作。堆焊前鋼軋輥要進(jìn)行適當(dāng)?shù)那邢?，目的是將軋槽表面上的裂紋、龜裂全部車(chē)除。對(duì)于無(wú)裂紋處，要除去工作表面的鐵銹和油污，在車(chē)削中發(fā)現(xiàn)個(gè)別的深孔砂眼，需要用電鉆或砂輪將砂眼鉆深及擴(kuò)大，并用手工電弧焊補(bǔ)焊。軋輥堆焊前車(chē)削加工的原則是消除軋輥表面的任何缺陷。

軋輥堆焊前車(chē)削加工的車(chē)削量，新軋輥應(yīng)根據(jù)圖紙的尺寸將軋輥直徑車(chē)小8～12㎜，以保證堆焊后的軋輥工作表面處于堆焊層的第三層以上。

由于堆焊能使軋輥工作直徑始終處于一個(gè)定值，這就改變了過(guò)去那種軋輥工作直徑從最大直徑、經(jīng)過(guò)幾次車(chē)削到最小直徑的慣例。對(duì)軋輥工作直徑的選定應(yīng)根據(jù)軋鋼機(jī)調(diào)整的方便，與軋輥孔型設(shè)計(jì)人員協(xié)商制定。

軋輥的軋槽在堆焊前車(chē)削加工中應(yīng)考慮在堆焊過(guò)程中防止夾渣的問(wèn)題。加工部分要求沒(méi)有小于90°的銳角，以防液態(tài)金屬和溶劑的流失。也不允許車(chē)削后的軋槽有較薄的部分。防止軋槽在堆焊過(guò)程中出現(xiàn)局部過(guò)熱。⑵軋輥堆焊前的預(yù)熱

采用合金鋼焊絲對(duì)軋輥進(jìn)行堆焊時(shí)，堆焊前的預(yù)熱是防止堆焊金屬產(chǎn)生裂縫的最有效的措施。焊前預(yù)熱能減少堆焊層金屬的冷卻速度，減少堆焊層金屬的結(jié)晶偏析，減少熱應(yīng)力的產(chǎn)生。軋輥堆焊前預(yù)熱可是基體金屬在馬氏體相變臨界溫度以上進(jìn)行比較充分的分解，能避免堆焊層金屬的淬硬傾向，防止堆焊焊縫及熱影響區(qū)產(chǎn)生裂紋。

軋輥堆焊的預(yù)熱溫度可根據(jù)焊絲的含碳量確定，如圖。

目前軋輥堆焊采用的焊絲一般為2Cr13、3Cr13、30CrMnSiA、3Cr2W8V、3CrMoSi、3Cr2W4Mn 等合金焊絲。在堆焊過(guò)程中，當(dāng)堆焊層金屬與軋輥的基體金屬相變臨界溫度有較大的溫差時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的應(yīng)力。在熱狀態(tài)或冷卻時(shí)，如果應(yīng)力總合大于堆

焊層金屬的內(nèi)在結(jié)構(gòu)力時(shí)，堆焊層金屬就會(huì)產(chǎn)生裂紋。軋輥堆焊前預(yù)熱和焊后的緩慢冷卻，造成堆焊層金屬與基體金屬平衡膨脹和收縮，可防止產(chǎn)生裂紋。⑶軋輥堆焊的工藝參數(shù)及操作要點(diǎn)

合理確定軋輥堆焊的工藝參數(shù)的基本要點(diǎn)是：電弧燃燒穩(wěn)定、堆焊焊縫成型良好，電能消耗最少、生產(chǎn)效率較高。鋼軋輥埋弧焊堆焊的工藝參數(shù)見(jiàn)表。

表中所列的數(shù)據(jù)是在小電流、低電壓、薄層多次堆焊的情況下得到的。由于采用小電流和較快的堆焊速度，焊絲中的合金元素在電弧的高溫作用下燒損較少，堆焊焊縫的熔透深度較淺。又因采用了薄層多次堆焊的方法，保證了軋輥軋槽表面的堆焊層金屬具有需要的化學(xué)成分，硬度、及金相組織。

采用“ 小電流、低電壓、薄層多次” 堆焊方法時(shí)，電弧電壓不能太低或太高。如果電弧電壓高了，雖然對(duì)引弧有利，但是在整個(gè)堆焊過(guò)程中將出現(xiàn)成型高低不平、脫渣困難，影響堆焊層質(zhì)量，如果電弧電壓太低，又會(huì)造成引弧困難，在堆焊過(guò)程中容易熄弧。堆焊層金屬和軋輥基體金屬不能很好的焊合，造成堆焊層剝落。所以電弧電壓應(yīng)控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。軋輥?zhàn)詣?dòng)埋弧焊堆焊的操作要點(diǎn)如下。

① 軋輥中心、焊絲位置及焊絲傾斜角 鋼軋輥埋弧堆焊過(guò)程中，應(yīng)把焊絲從軋輥?lái)旤c(diǎn)位置移向與回轉(zhuǎn)方向相反的一邊，與軋輥縱軸的交角α約 5°（見(jiàn)圖）這樣可以避免堆焊熔池中的液體金屬和溶渣的流失破壞堆焊焊縫成形。為了確定焊絲從軋輥中心頂點(diǎn)向回轉(zhuǎn)方向相反的一邊移開(kāi)的距離L，應(yīng)知道堆焊熔池的長(zhǎng)度，以便用熔池長(zhǎng)度控制移開(kāi)的距離。焊絲移開(kāi)軋輥中心頂點(diǎn)的距離，可用經(jīng)驗(yàn)方法求得，即 L=5% D 其中D 為軋輥直徑（㎜）

② 堆焊焊縫的節(jié)距及堆焊行走速度 堆焊焊縫的節(jié)距是指相鄰兩條螺旋焊縫的重疊間歇。埋弧堆焊焊縫節(jié)距大小，除了影響堆焊層表面平整外，還影響堆焊層金屬化學(xué)成分的均勻性和熔合比。在軋輥?zhàn)詣?dòng)堆焊中，長(zhǎng)草用的方法是減少堆焊金屬的金屬節(jié)距m ,降低基體金屬在堆焊層中的比例，如圖所示。

當(dāng)m ＜ 0.5 b 時(shí)，軋輥基體金屬在堆焊層中所占的比例顯著減?。ㄒ?jiàn)圖）。用這種方法進(jìn)行軋輥?zhàn)詣?dòng)埋弧焊時(shí)，軋輥堆焊層的第一層的第3、4 螺旋堆焊焊縫上的融合比γ=20%～30%。第二層或第三層焊縫的化學(xué)成分接近焊絲的成分，滿足軋輥堆焊的要求。實(shí)際施焊中，堆焊焊縫節(jié)距大小的調(diào)節(jié)，主要通過(guò)埋弧焊小車(chē)的行走速度控制。

⑷ 軋輥堆焊后的緩冷、車(chē)削

軋輥堆焊后的冷卻應(yīng)當(dāng)是緩慢又均勻的冷卻，以使由于堆焊層金屬收縮和加熱不均勻引起的內(nèi)應(yīng)力最小。堆焊后軋輥的緩冷有以下幾種方法：

① 裝入緩冷坑。簡(jiǎn)易的緩冷坑是在地面下用水泥砌一個(gè)坑，上面有絕熱材料制成的蓋?？觾?nèi)一般可放入干燥的黃沙、石灰、稻草灰等。簡(jiǎn)易的緩冷坑如圖所示 ② 裝入保溫爐 有軋輥預(yù)熱、保溫爐的地方，利用軋輥加熱后的爐子預(yù)熱，并將堆

焊完畢的軋輥裝入爐內(nèi)，隨爐冷卻。

堆焊后的軋輥應(yīng)立即進(jìn)行緩冷，冷卻至100℃ 左右出爐（或出坑），然后進(jìn)行機(jī)械加工。至于緩冷時(shí)間，主要是以軋輥的體積為依據(jù)。對(duì)于質(zhì)量小于1.5t 的軋輥，緩冷時(shí)間應(yīng)在12h 以上；對(duì)于質(zhì)量在3t 以上的大軋輥，要求緩冷時(shí)間在40h 以上。軋輥堆焊中由于采用了2Cr13、3Cr13、3CrW8V 等合金焊絲，堆焊后的切削加工時(shí)刀具極易磨損和受到破壞。因此，堆焊軋輥粗加工時(shí)，采用硬質(zhì)合金刀具，磨刀時(shí)取負(fù)角約5°。機(jī)床轉(zhuǎn)速約10r/min，吃刀量適當(dāng)減少。堆焊軋輥的精加工一般沒(méi)有問(wèn)題，因?yàn)檐堓伇砻嬉呀?jīng)做過(guò)粗加工。對(duì)于合金鋼堆焊層金屬的車(chē)削，雖然有一些困難，但還是比較容易克服的

在軋制生產(chǎn)中，軋輥與所軋金屬直接接觸，使金屬產(chǎn)生塑性變形，是軋機(jī)的主要變形工具。軋輥是軋機(jī)大型消耗性不見(jiàn)，在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中軋輥因磨損而消耗的部分約占軋輥總重量的10%~20%，而大量的軋輥消耗是由于修復(fù)過(guò)程中局部缺陷而導(dǎo)致報(bào)廢的。因此，如何提高軋輥的使用壽命，對(duì)軋輥進(jìn)行修舊利廢，成為降低產(chǎn)品成本的一個(gè)重要途徑。

軋輥堆焊是指去除軋輥表面的疲勞層或缺陷后，用合適的堆焊材料、采用科學(xué)的工藝方法將其修復(fù)至原始輥徑的過(guò)程，它的主要優(yōu)點(diǎn)是軋輥使用前后的輥徑不變。因此軋輥堆焊技術(shù)為軋輥生產(chǎn)中降低軋輥消耗、提高軋輥使用壽命提供了可能。

各種堆焊技術(shù)的特點(diǎn)

目前在國(guó)內(nèi)外冶金行業(yè)使用的堆焊技術(shù)有噴鍍、氣體保護(hù)焊、埋弧焊、電渣焊，其中軋輥埋弧焊是應(yīng)用最廣泛的工藝，具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量好、經(jīng)濟(jì)效益較好的優(yōu)點(diǎn)。各種工藝特點(diǎn)如表1。

表1 各種工藝特點(diǎn) 噴鍍 氣體保護(hù)焊 埋弧焊 電渣焊

熔敷速度/kg?h-1 ＞20 ＞10 ＞30

200~400

堆焊厚度/mm ＞4 10~20 ＞100 15~100

堆焊特點(diǎn) 單層或多層 多層 多層 多層

第一層稀釋率/% 理論上為0 8~50 8~50 8~50

結(jié)合形式 機(jī)械 冶金 冶金 冶金

軋輥堆焊材料

軋輥根據(jù)其使用要求的不同，對(duì)堆焊材料的選擇也不同，按其合金類(lèi)型可歸納為八類(lèi)：

低合金鋼：此類(lèi)合金價(jià)格便宜，堆焊金屬組織以索氏體或屈氏體為主，沖擊韌性好，抗裂性好，硬度HRC30~35，易于加工。具有一定的耐磨性，但不能進(jìn)一步提高軋輥使用壽命。

熱作模具鋼：該類(lèi)材料具有良好的紅硬性、高溫耐磨性及較高的沖擊韌性，焊后消除應(yīng)力退火后，硬度一般在HRC45~50，使用壽命比原軋輥提高1~5倍。

馬氏體鋼：焊接性能好、耐磨、耐熱性能也較好，但成本較貴。

彌散硬化鋼：15Cr3Mo2MnV等，焊態(tài)硬度HRC35~38，易加工。經(jīng)560℃，保溫15小時(shí)彌散硬化處理后，硬度可提高到HRC46~47。

奧氏體加工硬化鋼：此類(lèi)材料焊后硬度較低，但使用過(guò)程中由于冷加工硬化而大幅度提高。該合金系多用于深孔槽軋輥的孔型堆焊。

合金鑄鐵：這類(lèi)合金具有很高的硬度和耐磨性、良好的熱穩(wěn)定性和抗氧化性。由于含碳很高，無(wú)法拔絲故埋弧焊很難，只能鑄成管子作為電極進(jìn)行電渣堆焊。堆焊軋輥比同樣成分鑄造輥耐磨性提高1.5~2倍，而成本比復(fù)合鑄鐵軋輥低1倍。

高碳合金鋼：該類(lèi)材料含炭量及合金元素較高，為防止堆焊時(shí)出現(xiàn)裂紋，要求較高的預(yù)熱溫度和層間溫度，堆焊后要進(jìn)行一定的熱處理。

馬氏體時(shí)效鋼：該材料為Fe-Ni-Co-Mo合金系，焊態(tài)低硬度，便于加工，經(jīng)時(shí)效處理硬度大為提高。

上面介紹了集中主要堆焊合金系統(tǒng)的可焊性、抗裂性、加工性及經(jīng)濟(jì)性，在具體選材時(shí)要根據(jù)軋輥類(lèi)型、工作條件，預(yù)期壽命及設(shè)備條件等，進(jìn)行綜合分析、以選區(qū)合適的材料。

軋輥堆焊工藝

嚴(yán)格執(zhí)行正確的軋輥堆焊工藝，是保證軋輥堆焊質(zhì)量的好壞及成功與否的決定性因素。軋輥堆焊過(guò)程包括以下步驟：

堆焊前采用機(jī)械加工方法，對(duì)堆焊孔型進(jìn)行粗加工，去除軋輥表面的疲勞層及缺陷，特別是裂紋必須徹底清除，對(duì)多次堆焊的軋輥，應(yīng)經(jīng)超聲波探傷，檢查內(nèi)部情況，在確認(rèn)無(wú)裂紋的情況下方可進(jìn)行焊接。

預(yù)熱

由于軋輥及堆焊材料均為含炭量和合金元素較高的材料，加之軋輥輥徑大、剛性大、冷卻速度快，很容易在焊接時(shí)造成脆性區(qū)，并且由于溫度不均形成很大的熱應(yīng)力造成裂紋。為了防止裂紋的發(fā)生，堆焊前必須對(duì)軋輥進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度由輥身及堆焊材料成分而定。為了使軋輥表面得到均勻的硬度，預(yù)熱溫度應(yīng)在材料的Ms點(diǎn)以上。為了減少熱應(yīng)力，加熱速度也應(yīng)當(dāng)控制，特別是大軋輥，升溫速度開(kāi)始100℃采用約20℃/h，之后可為40℃/h。要求均勻加熱。

焊接

焊接是堆焊成敗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，要獲得理想的堆焊層必須綜合考慮某些可變因素，如：焊接電壓、焊接速度、軋輥轉(zhuǎn)速、軋輥的保溫、焊接電流、焊接材料等，對(duì)一些含碳及合金元素高的輥芯，為防止脆性區(qū)的裂紋，除一定的預(yù)熱措施外，多采用低碳低合金過(guò)渡層進(jìn)行預(yù)先堆焊過(guò)渡層。

焊后處理

這是軋輥堆焊的最后一道工序，為了減少由于表面和內(nèi)部冷速不一造成體積應(yīng)力而引起裂紋，要控制冷速。一般控制冷速和加熱速度大致相同，冷至100℃時(shí)要保溫一定時(shí)間，冷至50℃以下可不再控制冷速。為了消除焊接殘余應(yīng)力，必須進(jìn)行回火處理，回火溫度視軋輥使用條件，一般控制在450~600℃之間?；鼗饻囟雀?，內(nèi)應(yīng)力消除徹底，但硬度降低。因而回火溫度的選擇，既要保證軋輥表面一定的硬度，又要盡量消除內(nèi)應(yīng)力?；鼗鸬谋貢r(shí)間通常取每一寸直徑保溫一小時(shí)，多在4~10小時(shí)內(nèi)選取，冷卻大部分是隨爐緩冷，降溫至150℃后可空冷。

結(jié)論

軋輥堆焊作為“復(fù)活”軋輥的一項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

堆焊后的軋輥使用壽命普遍提高一倍以上。

極大的降低了噸鋼成本，提高了生產(chǎn)效率。

堆焊后的軋輥具有良好的抗裂性、耐磨性、耐冷熱疲勞性