1、第五章 埋弧焊埋弧焊（Submerged Arc Welding）是电弧在焊剂 下燃烧以进行焊接的熔焊方1 2 3 4 焊 接 方 向 5 678熔透深度5.1 埋弧焊原理、特点及应用1. 埋弧焊工作原理焊接电源的两极分别接至 导电嘴和焊件。焊接时，颗粒 状焊剂由焊剂漏斗经软管均匀 地堆敷到焊件的待焊处，焊丝 由焊丝盘经送丝机构和导电嘴 送入焊接区， 电弧在焊剂下面 的焊丝与母材之间燃烧。School of Material Science & Engineering 中国矿业大学 材料科学与工程学院电弧热使焊丝、焊剂及母材局部熔化和部分蒸发。金属蒸汽、焊剂蒸气和冶金过程中析出的气1 2 3
2、4 焊 接 方 向 5 678熔透深度2.埋弧焊的特点埋弧焊有以下优点： 生产效率高 埋弧焊所用的焊接电流可大到 1000A以上，因而电弧的熔深能力和焊丝熔敷效率 都比较大。 焊接质量好 一方面由于埋弧焊的焊接参数 通过电弧自动调节系统的调节能够保持稳定，对 焊工操作技术要求不高，因而焊缝成形好、成分 稳定；另一方面也与采用熔渣进行保护，隔离空 气的效果好有关。School of Material Science & Engineering 中国矿业大学 材料科学与工程学院 劳动条件好 埋弧自动焊时，没有刺眼的 弧光，也不需要焊工手工操作。这既能改善作 业环境，也能减轻劳动强度。 节约金属及电
3、能 对于2025mm厚以下 的焊件可以不开坡口焊接，这既可节省由于 加工坡口而损失的金属，也可使焊缝中焊丝 的填充量大大减少。同时，由于焊剂的保护， 金属的烧损和飞溅也大大减少。由于埋弧焊 的电弧热 量能得到充分的利用，单位长度焊 缝上所消耗的电能也大大降低。School of Material Science & Engineering 中国矿业大学 材料科学与工程学院埋弧焊具有的缺点： 焊接适用的位置受到限制 由于采用颗粒 状的焊剂进行焊接，因此一般只适用于平焊 位置（俯位）的焊接，如平焊位置的对接接 头、平焊位置和横焊位置的角接接头以及平 焊位置的堆焊等。对于其它位置，则需要采 用特殊的
4、装置以保证焊剂对焊缝区的覆盖。School of Material Science & Engineering 中国矿业大学 材料科学与工程学院 焊接厚度受到限制 由于埋弧焊时，当焊 接电流小于100A时电弧的稳定性通常变差，因 此不适于焊接厚度小于1mm以下的薄板。 对焊件坡口加工与装配要求较严 因为埋 弧焊不能直接观察电弧与坡口的相对位置， 故必须保证坡口的加工和装配精度，或者采 用 焊缝自动跟踪装置，才能保证不焊偏。School of Material Science & Engineering 中国矿业大学 材料科学与工程学院3.埋弧焊的应用广泛应用于锅炉、压力容器、埋弧焊具有生 船舶
5、、桥梁、起重机械、工程产效率高、焊缝质 机械、冶金机械以及海洋 结 构、量好、焊接熔深大、 核电设备等制造，特别是当用机械化程度高等特 于中厚板、长焊缝的焊接时具点 有明显的优越性。可焊接的钢种有：碳素结构钢、低合金 结构钢、不锈钢 、耐热钢以及复合钢等。此 外，用埋弧焊堆焊耐热、耐腐蚀合金或焊接 镍基合金、铜基合金等也能获得很好的效果。School of 与工程学院5.3 埋弧焊用焊接材料埋弧焊用的焊接材料是焊剂和焊丝。起着隔离空气、保护焊接金属不受空气侵害的作用焊剂的作用焊丝的作用对熔化金属进行冶金处理的作用焊接时熔化进入熔池，起到填充和合金化的作用尚未熔化的焊丝还起着导电的作用当被焊材料
6、确定以后，焊缝的化学成分在很大程度 上取决于焊剂和焊丝的选配，因此，正确选配焊剂和焊 丝是埋弧焊工艺的一项重要内容。School of Material Science & Engineering 中国矿业大学 材料科学与工程学院1.焊剂非 氧化物性 质熔炼焊剂 化 按SiO2含量 学 成 分 按MnO含量熔炼焊 按CaF2含量剂酸性中性碱性高硅（大于） 中硅（）低硅（小于）高锰（大于） 中锰（） 低锰（） 无锰（小于）高氟（大于）中氟（） 低氟（小于）化学性质：氧化性；弱氧化性；惰性 颗粒结构：玻璃状；结晶状School of Material Science & Engineering 中
7、国矿业大学 材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering 中国矿业大学 材料科学与工程学院院School of Material Science & Engineering 中国矿业大学 材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering 中国矿业大学 材料科学与工程学院2.焊丝焊丝主要是按照被焊材料的种类 进行分类，可以分 为碳素结构钢焊丝、 合金结构钢焊丝、 不锈钢焊丝、有色 金属焊丝和堆焊用 的特殊合金焊丝等。焊丝除要求其化学成 分符合要求外，还要求其 外 观质量满足要求，即焊 丝直径及
8、其偏差应符合相 应标准规定，焊丝 表面应 无锈蚀 、氧化皮等。此外， 为了便于机械送丝， 焊丝 还应具有足够的挺度。School of Material Science & Engineering 中国矿业大学 材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering 中国矿业大学 材料科学与工程学院3.焊剂与焊丝的选配1.高Si焊剂 焊接低碳钢或某些合金钢（a）高Si低Mn或无Mn 焊剂 /高Mn焊丝（Mn=1.5% 1.9%）（b）高Si中Mn焊剂/ 含Mn焊丝（Mn=0.8%1.1%）（c）高Si高Mn焊剂/低碳 钢焊丝或含Mn 焊丝应用最广泛的
9、配合方式2、中Si焊剂： 合金结构 钢3、低Si焊剂： 高合金钢 （不锈钢，热强钢）School of Material Science & Engineering 中国矿业大学 材料科学与工程学院5.2埋弧焊的冶金特点1.冶金特点埋弧焊方法的特殊性，也使埋弧焊的冶金具有许 多自己的特点。（1）机械保护作用好焊接时，焊剂在电弧的作用下发生熔化，并 围绕电弧空间形成一个由液态熔渣膜构成的天然 屏障，能有效地阻止空气侵入电弧空间。其保护 作用好于焊条电弧焊时由焊条药皮提供的气渣 联合保护， 这可以从焊缝中的含氮量得到证明。School of Material Science & Engineering 中国矿业大学 材料科学与工程学院（2）冶金反应充分这主要与埋弧焊使用的焊接热输入大有关。 焊接热输入大，使 焊接区的金属处于液态的时间 长 （比焊条电弧焊时长几倍），因而使得液态金 属、液态 熔渣和气相之间的化学冶金反应更充分， 有利于 焊缝得到预期的化学成分。同时熔池中的 气体、夹杂物容易逸出，有利于消除气孔、夹杂 等缺陷。School of Material Science & Engineering 中国矿业大学 材料科学与工程学院
