埋弧焊工艺参数及焊接技术

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1.3 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（φ4.8mm）

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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

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，

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3 / 32 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 ，U 项 目

焊接电流／A 700——750 1000～1100 1300—1400 焊丝直径／mm

6 5 4 6 5 4 6 5 平均电流密度／26 36 58 38 52 84 48 68

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A·mm -2

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，余高显著减小，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著影响，如表2所示。

工艺参数

熔深／mm 熔宽／mm 余高／mm 熔合比(％) 板厚／ mm 电流／A 电弧电压／V

焊接速度／ cm ．min -1 间隙／mm

0 2 4 0 2 4 0 2 4 0 2 4 12 700-750 32~34 50 134 7.5 5.6 8.0 6.0 7.5 5.5 20 10 21 11 20 10 2.5 2.0 2.0 --- 1.0 --- 74 71 64 61 57 46

20 800-850 36~38 20 33.4 134 10.0 11.0 6．5 9.5 11.5 7.0 10.0 11.0 7.0 27 23 11 27 22 11 27 22 10 3.0 3.5 2.5 2.0 2.5 2.5 1.5 60 63 72 57 58 61 52

49

45

30 900-1000 40-42 20 33.4 134 10.5 12.0 7.5 11.0 12.0 7.5 10.5 11.0 7.5 34 30 12 33 29 12 35 30 12 3.5 3.0 1.5 3.0 2.0 2.5 1.5 61 67 72 59 63 72 55 59

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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

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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)。

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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化学成分的影响最大。图 12 ～图 14 给出各种焊接条件变化时对焊缝金属 Mn 、Si 含量的影响。

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图9 焊接电流对焊剂熔化比率的影响

图10 电弧电压对焊剂熔化比率的影响

图11 焊接速度对焊剂熔化比率的影响

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/wf0e.html