1、埋弧自动焊在水工金属结构制造中的应用摘要：随着焊接设备和焊接工艺的不断发展，自动焊的使用频率越来越高，而埋弧自动焊以它的生产效率高、焊缝低温冲击韧性好、劳动条件好、焊丝焊剂来源广等特点，在水工金属结构制造中尤其在施工现场制造中应用广泛。埋弧自动焊在金属结构生产中降低生产成本，提高生产率，取得了良好的经济效益。 关键词：埋弧自动焊 ； 水工金属结构 ； 应用 中图分类号： TG423 文献标识码：A 一、埋弧自动焊的工作原理及优特点 1、埋弧自动焊的工作原理 埋弧焊焊丝与焊件之间燃烧的电弧使埋在焊剂下面的电弧热将焊丝端部及电弧附近的母材和焊剂熔化，并使部分蒸发。金属和焊剂所蒸发的气体在电弧周围形
2、成一个封闭空腔，电弧在这个空腔中燃烧。空腔被一层由熔渣所构成的渣膜所包围，这层渣膜不仅很好的隔绝了空气和电弧与熔池的接触，而且使弧光不能辐射出来。被电弧加热熔化的焊丝以熔滴的形式落下，与熔化的母材金属混合形成熔池。密度较小的熔渣浮在熔池之上，熔渣除了对熔池金属起机械保护作用，焊接过程中还与熔池金属发生冶金反应，从而影响焊丝金属的化学成分。电弧向前移动，熔池金属逐渐冷却后结晶形成焊缝。浮在熔池上的熔渣冷却后形成渣壳可继续对高温下的焊缝起保护作用，避免被氧化。 2、埋弧自动焊的优特点 2.1 生产效率高 埋弧自动焊所用焊接电流大，加上焊剂和熔渣的隔热作用，热效率高，熔深大，单丝埋弧焊在焊件不开坡口
3、的情况下，一次可熔透 20?，减少了填充金属的量；焊接速度高，以 810?的钢板对接焊为例，单丝埋弧焊速度可达 5080?/min，手弧焊不超过 1030?/min。 2.2 焊接质量好 焊剂和熔渣的存在不仅防止空气中的氮、氧侵入熔池，而且熔池较慢凝固，使液态金属与熔池的焊剂间有较多时间的冶金反应，减少了焊缝中产生气孔、裂纹等缺陷的可能性。焊剂还可以向焊缝渗透合金，提高焊缝金属的力学性能，另外焊缝成形美观。 2.3 劳动条件好 除了减轻手工焊操作的劳动强度，也没有 CO2 气体保护焊产生的弧光，这是埋弧焊的独特优点。 二、埋弧自动焊在水工金属结构制造中的应用范围 水利工程金属结构主要包括钢闸门
4、、拦污栅、启闭机及各种水利用金属管道及支架等。在水工金属结构制造中，从产品组件的种类来看，可采用埋弧自动焊的焊缝有：弧形闸门中面板、主梁及支臂的腹板和翼板的组合焊缝和对接焊缝等；拦污栅主梁腹板和翼板的组合焊缝及对接焊缝等；平面闸门主梁腹板和翼板的组合焊缝及对接焊缝、面板的对接焊缝等；压力钢管管壁纵缝、环缝等。从焊缝的长度来看：焊接长度长的焊缝比短的焊缝采用埋弧自动焊效率高。因为采用埋弧自动焊时，在焊件的两端要各焊一块引弧和熄弧板，如果焊缝短，辅材浪费大，消耗的人力也大，效率低下。从焊件的厚度来看：中厚板更适合使用埋弧自动焊，这与埋弧自动焊的电流大熔深大特点相关。在水工金属结构中，大部分使用中厚
5、板，比较适宜采用埋弧自动焊，以提高生产效率和焊接质量。 三、埋弧自动焊的焊接工艺 1、埋弧自动焊工艺参数 埋弧自动焊工艺参数主要包括焊接电流、电弧电压、焊接速度和焊丝直径等。 2、埋弧自动焊焊接工艺参数对焊缝形状和性能的影响 2.1 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，无论是 Y 形坡口还是 I 形坡口，熔深与焊接电流变化成正比，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。 2.2 电弧电压 电弧电压和电弧长度成正比，电弧电压低，熔池深，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。一定的焊接电流保持一定的弧长才能保证焊接
6、电弧的稳定燃烧，因此电弧电压的变化范围是有限的。 2.3 焊接速度 焊接速度对熔深和熔宽度有影响。通常焊接速度小，焊缝熔池大，焊缝熔深和熔宽均较大。随着焊接速度的增加，焊缝熔深和熔宽都减小，即熔深和熔宽都与焊接速度成反比。焊接速度小，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，为提高生产率，在增加焊接速度时，必需加大电弧功率，才能保证焊缝质量。 2.4 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。当其他条件不变时，熔深与焊丝直径成反比关系。 3、埋弧自动焊工艺 3.1 焊前准备 3.1.1 坡口设计及加工 同其他焊接方
7、法相比，埋弧自动焊焊接母材稀释率较大，母材成分对焊缝性能影响较大，埋弧焊坡口设计必须考虑到这一点。依据单丝埋弧焊使用电流范围，当板厚小于 14?可以不开坡口，装配时留有一定间隙；板厚为 14?22?，一般开 V 形坡口；板厚为 22?50?时开 X 形坡口。 3.1.2 装配点固 埋弧自动焊要求接头间隙均匀无错边，装配时需根据不同板厚进行定间距、定位焊。另外直缝接头两端需加引弧板和熄弧板，以减少引弧和熄弧时产生缺陷。 3.1.3 焊前清理 坡口内水锈、夹杂铁末、点焊后放置时间较长而受潮氧化等焊接时产生气孔，焊前需提高工件温度或用喷砂等方法进行处理。 3.2 对接接头单面焊 对接接头埋弧焊时，工
8、件可以开坡口或不开坡口处理。开坡口不但为了保证熔深，有时还可以达到其他工艺目的。如焊接合金钢时，可以控制熔合比；而在焊接低碳钢时，可以控制焊缝余高等。在不开坡口的情况下，埋弧自动焊可以一次焊透 20?以下的工件，但要求预留 56?的间隙，否则厚度超过 1416?的板材必须开坡口才能用单面焊一次焊透。对接接头单面焊可以采用以下几种方法：在焊剂垫上焊、在焊剂铜板上焊、在永久性垫板或锁底接头上焊、在临时衬垫上焊和悬空焊等。 3.3 对接接头双面焊 工件厚度超过 1214?的对接接头，通常采用双面焊。这种方法对焊接工艺参数的波动和工件装配质量都较不敏感，其焊接技术关键是保证第一面焊的熔深和熔池的不流溢
9、和不烧穿，反面焊接时完全焊透。焊接第一面的方法有：悬空焊、加焊剂垫板以及利用薄钢带、石棉绳的等做成临时工艺垫法进行焊接。 3.4 角焊缝焊接 焊接“T”形接头或搭接接头焊接时，通常采用船型焊和横角焊两种方法。 四、埋弧自动焊在水工金属结构制造中的实际应用 1、闸门面板焊接 在水工钢闸门中，大中型闸门的面板厚度16?，小型钢闸门面板厚度为 1014?。面板的对接焊缝按照水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范 （DL/T5018-2004）规定属于二类焊缝，焊后需要进行超声波检验。为保证闸门面板的焊接质量，板厚16?的面板焊接采用对接接头双面焊，板厚为 1014?的面板焊接采用对接接头单面焊。 1.
10、1 薄面板对接接头单面焊 1.1.1 对接接头形式，见图一 1.1.2 焊接工艺参数的选择 焊后 100%超声波检验 1.2 中厚板面板对接接头双面焊 1.2.1 中厚板面板对接焊时采用不开坡口对接接头悬空双面焊，正面焊接如图二所示，反面采用碳弧气刨清根焊接。 1.2.2 焊接工艺参数 焊后 100%超声波检验 2、组合梁角焊缝焊接 2.1 工件变位设备的制作 为使角焊缝置于最佳的焊接位置，达到提高生产率，改变焊接质量，减轻劳动强度，设计制作如图三简单的工件变位设备。 2.2 焊接工艺参数 根据水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范 （DL/T5018-2004） ，闸门的主梁、弧门的支臂的角焊
11、缝应焊透梁腹板的 75%，且未焊透部分不能大于 4?，因此埋弧自动焊船形焊时应采用焊接电流较大值，焊后应进行超声波检验。 3、箱型梁的组合焊缝 3.1 坡口形式的选择 如图四所示，开半 Y 形坡口，钝边 2?。 3.2 手工弧焊打底 采用 3.2 焊条打底，两人对称同步焊接 3.3 埋弧自动焊盖面 采用直流反接，焊接工艺参数参照对接接头单面焊工艺参数。 参考文献： 1 水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范（DL/T5018-2004）中华人民共和国发展改革委员会 2004.5 2 焊接手册（第一卷）机械工业出版社 1995 年 3 金属熔焊原理及工艺机械工业出版社 1980 年 4 焊接机械装配图册机机械工业出版社 1982 年
