什么是埋弧焊工艺?

埋弧焊工艺

焊接规范及其影响

埋弧焊的主要焊接规范是焊接电流、焊接电压、焊接速度，其次是焊丝直径、焊丝延伸长度、助焊剂和焊丝类型、助焊剂粒度、助焊剂层厚度。这些规范对焊缝成形和焊接质量都有不同程度的影响。此外，在相同焊接规范下，焊件的倾角也直接影响焊缝的形成。

1. 焊接电流
   焊接电流直接决定焊丝熔化速度、熔透深度和母材熔化量。增大焊接电流可加快焊丝熔化速度，提高焊接生产率。同时吹弧力随焊接电流增大，熔池中的金属被电弧放电，使熔池底部未熔化的母材直接被电弧加热，穿透深度增大。电流过大会使钢板烧穿。电流过大还会造成焊缝过高，热影响区增大，造成较大的焊接变形。电流减小，穿透深度减小。如果电流过小，容易造成欠焊，电弧稳定性不好。电流的变化对熔体宽度的变化影响不大。
2. 焊接电压
   焊接电压是焊丝端部与熔融金属表面之间的电压，即电弧两端的电压。因为这个电压很难测量，所以实际生产是测量接触尖端和工件之间的电压，可以通过机头上的电压表读取。焊接电缆较长时，由于电流大，电缆上有电压降。焊接电源上电压表的指示值比机头上电压表的指示值高1 ~ 2伏以上。调整焊接电压时，应按机头上电压表的指示值进行。

焊接电压对焊丝熔化速度影响不大，但对焊缝截面和焊缝外观影响较大。随着焊接电压的增加，电弧长度增大，电弧的运动范围增大，熔体宽度增大。同时焊缝高度和熔深略有下降，焊缝变平。增加电弧活性范围后，助焊剂熔量增加，如果是含合金的烧结助焊剂，向焊缝过渡的合金元素增加。当装配间隙稍大时，增加的电压有利于焊缝的形成。

当焊接电压过高时，对焊时会形成“蘑菇”焊缝，焊缝容易出现裂纹;角焊会造成凹边和凹痕焊缝。如果焊接电压继续升高，电弧将突破炉渣的覆盖，使熔融金属不受保护而与空气接触，造成致密的气孔。当焊接电压降低时，熔化宽度减小，焊缝变高变窄。如果焊接电压过低，会造成基材熔化不足，焊缝形成不良，除渣困难。

3. 焊接速度
   焊接速度对熔深和熔宽有显著影响。在其他规格不变的条件下，当焊接速度增加时，电弧对基材的加热减小，熔化宽度明显减小。同时，电弧将熔池金属向后排斥的效果得到加强，电弧直接加热熔池下部的基材，使熔化深度略有增加。当焊接速度提高到40米/小时以上时，电弧对母材的熔透明显减小，熔透深度随焊接速度的增加而减小。焊接速度过快会造成咬边、欠焊、焊缝粗糙等缺陷。当焊接速度降低时，熔池体积增大，存在时间增加，有利于气体浮出熔池，减少气孔形成的倾向。但如果焊接速度过低，则可能形成易碎的“蘑菇形”焊缝，或出现烧透、夹渣、焊缝不规则等缺陷。对于角焊缝，提高焊接速度可以提高生产率。对于有坡口的对接焊缝，焊接速度的变化对生产率影响不大。
4. 焊丝的直径
   线材直径主要影响穿透力。在相同的焊接电流下，不同直径的焊丝电流密度不同，直径越细的焊丝电流密度越大，电弧的吹风力越大，穿透深度也越大。焊丝细时，电流密度大，容易起弧。
   电线越粗，允许的电流越大，生产率越高。当装配较差时，粗焊丝的操作性能优于细焊丝，有利于控制焊缝的形成，不易烧穿。焊丝的直径应与所用焊接电流的大小相适应。如果用小电流焊接粗丝，焊接电弧会不稳定;反之，细丝焊接时电流大，容易形成“蘑菇”焊缝，熔池不稳定，焊缝形成差。适用于不同直径焊丝的焊接电流范围。
5. 扩展长度
   焊丝延伸长度是指焊丝伸出接触尖端的长度，即从接触尖端下端到熔池表面的距离。为方便测量，一般取接触尖端下端到焊件表面的距离作为延伸长度。从接触尖端伸出的焊丝中有一定的电阻。埋弧焊的焊接电流非常大。这部分焊丝产生的电阻热是非常大的。对焊丝所接受的电阻热进行预热，使熔化速度加快，焊丝直径变细。或者延伸长度越长，预热效果越大。因此，当焊丝直径小于3mm时，必须严格控制延伸长度;当焊丝直径较粗时，延伸长度的影响较小，但也应控制在适当的范围内。延伸长度一般应为焊丝直径的6 ~ 10倍。 For materials with high resistance such as stainless steel welding wire, the extension length should be smaller to avoid overheating of the welding wire. If the extension length is too short, the arc will easily burn back to the contact tip. If the contact tip is made of copper, the weld will melt into copper and cause cracks, so the extension length should not be too short.

埋弧焊质量问题

虽然这种工艺通常可以生产出高质量的焊接件，但也可能存在一些质量问题及其原因。采用埋弧焊(SAW)工艺的主要优点是高质量和高生产率。该工艺可在半自动化、机械化和自动化三种不同的操作模式下实现。

埋弧焊的主要缺点是板管焊接只能在平焊位置或水平焊位置(试验位置1G或2G)进行。

焊接质量

由于熔渣涂层对焊缝金属具有良好的保护作用，因此SAW可以生产出比其他工艺更少焊接缺陷的高质量焊缝。然而，与其他具有许多变量组合的工艺一样，SAW也会出现气孔、夹渣、不完全熔化和开裂等问题。以下是其中的一些问题和补救措施。

孔隙度

SAW沉积的焊缝金属通常是干净的，没有有害的气孔，但当气孔确实出现时，它可能出现在焊缝表面或声音表面。孔隙的可能原因包括:

接缝中的污染物，如油漆残留物，油基产品或制造涂料中的碳氢化合物;电极污染，如由于储存不当而产生的锈油;通量覆盖不足;熔剂中的污染物，特别是回收熔剂中的污染物，如果不加以适当筛选，可能会被重复使用;夹夹底部焊渣;焊缝金属构件的偏析;不正确的焊接参数，如电压过高、行程速度过快，会导致快速凝固，防止气体逸出;焊渣被氧化的残余物(残余物)也可能形成气体，抑制熔化并产生空隙);焊剂中的水分会同时产生氢气和氧气的空化;高通量负荷;和电弧冲击。

与其他焊接工艺一样，贱金属和电极必须在SAW中清洗和干燥。高速移动和伴随的焊缝金属快速凝固没有为气体从熔融焊缝金属中逸出提供时间。行程速度可以降低，但应首先研究其他解决方案，以避免更高的焊接成本。通过使用不留下任何导致气孔的残留物的焊条，可以避免由覆盖电极钉焊引起的气孔。推荐的点焊焊条为E6010、E6011、E7015、E7016和E7018。

夹杂物

焊缝中的夹杂物被定义为固体异物的夹带，如熔渣、助焊剂或氧化物。与所有的焊剂保护工艺一样，如果SAW没有正确应用，它也不能免受渣夹杂物的影响。夹杂物主要在根的交叉处或以前的通道之间发现，通常位于斜坡或沟槽表面附近。在以下情况下，夹杂物的风险更大:

在下坡方向，这可能会导致熔融助焊剂在焊缝前运行，然后在凝固过程中滚出并沉入其中;沿着先前沉积的珠子边缘的凹槽，特别是如果它们是凸的;焊缝边缘是否有咬边;当电弧不稳定抑制炉渣上升到凝固焊缝顶部时;使用粘度过高的助焊剂时，会阻碍焊缝的凝固;当之前的珠面未保持清洁时;如果焊缝头部位移不当，特别是在下坡方向;如果由于减少热输入、补充焊丝或粉末、增加电极延伸、移动速度过快或电弧密度降低而降低熔透率;当它们的移动速度过快时，会导致冷却速度加快，并可能导致熔渣在未完全熔化的情况下上升到熔池顶部。

像气孔和夹杂物一样，不完全熔化可能发生在焊缝的任何深度。它可能出现在当前或以前的珠或珠与斜角或凹槽表面之间。某些情况可能导致不完全融合。大多数这些条件将抑制表面之间的熔化和易熔接触，包括:

不正确的接头准备或程序，存在渣或氧化物残留物，电弧不稳定，驱动速度高，热量输入不足，和位移，开裂角度，或焊接头的位置。

焊接裂纹通常被认为是最严重的不连续性，因为可能发生灾难性的使用故障，并且射线照相检查经常遇到困难。裂纹可以根据几种标准进行分类，包括位置(焊缝金属、热影响区或母材裂纹[热裂纹或冷裂纹])，但一般认为这是由施加应变和失效裂纹两个基本原因引起的。适应这种压力。

冷热裂缝

热裂解的类型包括凝固、液化和应力释放裂解。这种不连续性通常与焊缝金属有关。列出了与应变相关的几个条件以及对应变的适应能力，主要是截面的几何和化学性质，如下图所示:

深度与宽度比过大(尤其容易受到单一工艺(如SAW)中高渗透工艺的影响);过度凹陷(不能承受应变)，尤指角焊缝;焊缝止点填充不足(抗应变能力降低)，可能造成火山口裂纹;化学污染，尤其是含硫或含碳氢化合物的污染。

在裂纹敏感温度范围内，过多的热输入会降低冷却速度，延长冶金反应时间。和热裂一样，冷裂也有很多表现形式。这些包括氢致开裂或应力腐蚀开裂。大多数冷裂纹与热影响区、贱金属或焊缝金属有关。