埋弧焊工艺参数及焊接
技术
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埋弧焊工艺参数及焊接技术
1．3．1影响焊缝形状、性能的因素
埋弧焊主要适用于平焊位置焊接，如果采用一定工装辅具也可以实现角焊和横焊位置的焊接。埋弧焊时影响焊缝形状和性能的因素主要是焊接工艺参数、工艺条件等。本节主要讨论平焊位置的情况。
(1) 焊接工艺参数的影响 影响埋弧焊焊缝形状和尺寸的焊接工艺参数有焊接电流、电弧电压、焊接速度和焊丝直径等。
1）焊接电流 当其他条件不变时，增加焊接电流对焊缝熔深的影响(如图1所示)，无论是 Y 形坡口还是 I 形坡口，正常焊接条件下，熔深与焊接电流变化成正比，即状的影响，如图2所示。电流小，熔深浅，余高和宽度不足；电流过大，熔深大，余高过大，易产生高温裂纹
图1 焊接电流与熔深的关系（φ） 图2 焊接电流对焊缝断面形状的影响
a)I形接头 b)Ｙ形接头
2）电弧电压 电弧电压和电弧长度成正比，在相同的电弧电压和焊接电流时，如果选用的焊剂不同， 电弧空间电场强度不同，则电弧长度不同。如果其他条件不变，改变电弧电压对焊缝形状的影响如图3所示。电弧电压低，熔深大，焊缝宽度窄，易产生热裂纹：电弧电压高时，焊缝宽度增加，余高不够。埋弧焊时，电弧电压是依据焊接电流调整的，即一定焊接电流要保持一定的弧长才可能保证
焊接电弧的稳定燃烧，所以电弧电压的变化范围是有限的
图3 电弧电压对焊缝断面形状的影响
a)I形接头 b)Ｙ形接头
焊接速度 焊接速度对熔深和熔宽都有影响，通常焊接速度小，焊接熔池大，焊缝熔深和熔宽均较大，随着焊接速度增加，焊缝熔深和熔都将减小，即熔深和熔宽与焊接速度成反比，如图 4 所示。焊接速度对焊缝断面形状的影响，如图 5 所示。焊接速度过小，熔化金属量多，焊缝成形差：焊接速度较大时，熔化金属量不足，容易产生咬边。实际焊接时，为了提高生产率，在增加焊接速度的同时
必须加大电弧功率，才能保证焊缝质量
3)焊接速度焊接速度对熔深和熔宽都有影响，通常焊接速度小，焊接熔池大，焊缝熔深和熔宽均较大，随着焊接速度增加，焊缝熔深和熔都将减小，即熔深和熔宽与焊接速度成反比，如图 4 所示。焊接速度对焊缝断面形状的影响，如图 5 所示。焊接速度过小，熔化金属量多，焊缝成形差：焊接速度较大时，熔化金属量不足，容易产生咬边。实际焊接时，为了提高生产率，在增加焊接速度的同时
必须加大电弧功率，才能保证焊缝质量 图4 焊接速度对焊缝形成的影响
Ｈ－熔深 Ｂ－熔宽
图５ 焊接速度对焊缝断面形状的影响
a)I形接头 b)Ｙ形接头
4)焊丝直径焊接电流、电弧电压、焊接速度一定时，焊丝直径不同，焊缝形状会发生变化。表 1 所示的电流密度对焊缝形状尺寸的影响，从表中可见，其他条件不变，熔深与焊丝直径成反比关系，但这种关系随电流密度的增加而减弱，这是由于随着电流密度的增加，熔池熔化金属量不断增加，熔融金属后排困难，熔深增加较慢，并随着熔化金属量的增加，余高增加焊缝成形变差，所以埋弧焊时
增加焊接电流的同时要增加电弧电压， 以保证焊缝成形质量。
表 1 电流密度对焊缝形状尺寸的影响 （U=30-32V，Uw =33cm／min）
焊接电流／A 700——750 1000～1100 1300—1400 焊丝直径／mm 6 5 4 6 5 4 6 5 -2平均电流密度／A·mm 26 36 58 38 52 84 48 68 熔深H／mm 7．0 8．5 11．5 10．5 12．0 16．5 17．5 19．0 熔宽 B／mm 22 21 19 26 24 22 27 24 形状系数 B／H 3．1 2．5 1．7 2．5 2．0 1．3 1．5 1，3 2) 工艺条件对焊缝成形的影响
1）对接坡口形状、间隙的影响 在其他条件相同时，增加坡口深度和宽度，焊缝熔深增加，熔宽略有减小，余高显着减小，如图6所示。在对接焊缝中，如果改变间隙大小，也可以调整焊缝形状，同时板厚及散热条件对焊缝熔宽和余高也有
显着影响，如表2所示 表2 焊缝间隙对对接焊尺寸的影响
项 目 工艺参数 板厚电弧电压焊接速度／ 电流／A ／ mm ／V cm．min -1 50 12 700-750 32~34 134 20 20 800-850 36~38 熔深／mm 0 2 熔宽／mm 余高／mm 熔合比(％)
间隙／mm 4 0 2 4 0 2 4 0 2 4 74 57 20 21 20 64 10 11 10 --- --- 71 61 46
60 57 52 27 27 27 23 22 22 11 11 10 34 33 35 63 58 49 72 61 45 61 59 55 67 63 59 72 72 60
134 20 30 900-40-42 1000 6．5 30 29 30 12 12 12 134 2) 焊丝倾角和工件斜度的影响 焊丝的倾斜方向分为前倾和后倾两种，见图7。倾斜的方向和大小不同，电弧对熔池的吹力和热的作用就不同，对焊缝成形的影响也不同。图7a为焊丝前倾，图7b为焊丝后倾。焊丝在一定倾角内后倾时，电
弧力后排熔池金属的作用减弱，熔池底部液体金属增厚，故熔深减小。而电弧对熔池前方的母材预热作用加强，故熔宽增大。图7c是后倾角对熔深、熔宽的影响。实际工作中焊丝前倾只在某些特殊情况下使用，例如焊接小直径圆筒形工件的环缝等
图7 焊丝倾角对焊缝形成的影响
a)前倾 b)后倾 c)焊丝后倾角度对焊缝形成的影响
工件倾斜焊接时有上坡焊和下坡焊两种情况，它们对焊缝成形的影响明显不同，见图8。上坡焊时(图8a、b)，若斜度β角>6°～12°，则焊缝余高过大，两侧出现咬边，成形明显恶化。实际工作中应避免采用上坡焊。下坡焊的效果与上坡
焊相反，见图8c、d 图8 工件斜度对焊缝形成的影响
a)上坡斜 b)上坡斜工件斜度的影响 c)下坡斜 d)下坡斜工件斜度的影响 β－工件斜度
3) 焊剂堆高的影响 埋弧焊焊剂堆高一般在25～40mm，应保证在丝极周围埋住电弧。当使用粘结焊剂或烧结焊剂时，由于密度小，焊剂堆高比熔炼焊剂高出 20％～50％。焊剂堆高越大，焊缝余高越大，熔深越浅。
（3）焊接工艺条件对焊缝金属性能的影响 当焊接条件变化时，母材的稀释率、焊剂熔化比率(焊剂熔化量／焊丝熔化量)均发生变化，从而对焊缝金属性能产生影响，其中焊接电流和电弧电压的影响较大。图9～图11给出了焊接电流、电弧电压和焊接速度对焊剂熔化比率的影响。由于焊剂熔化比率的变化，焊缝金属的化学成分、力学性能均发生变化，特别是烧结焊剂中合金元素的加入对焊缝金属
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