正文
利用在焊劑層下燃燒的電弧進行焊接的方法。在焊接過程中,焊劑熔化産生的液态熔渣覆蓋電弧和熔化金屬，起保護、淨化熔池、穩定電弧和滲入合金元素的作用。埋弧焊分為自動埋弧焊和半自動埋弧焊兩種。前者應用較廣泛,焊接電流可達600～2000安，焊接效率很高。
埋弧焊是一種适于大量生産的焊接方法，廣泛用于焊接各種碳鋼、低合金鋼和合金鋼，也用于不鏽鋼和鎳合金的焊接和表面堆焊。為了提高焊接效率和擴大使用範圍，埋弧焊的電極可采用雙絲、三絲、帶極(用于堆焊)，還可在焊劑中添加金屬粉等。焊劑層下的電弧與焊件接口的對正和調整，可用工業電視觀察或用激光跟蹤等方法探測。
埋弧焊的焊接效率高,焊縫光潔，無飛濺，少煙塵，無電弧閃光，勞動衛生條件好，設備成本較低。缺點是限于平焊和長焊縫。與氣體保護電弧焊相比，埋弧焊電弧不可見，接頭裝配要求較高，應用靈活性也較差。
主要優點
埋弧焊是當今生産效率較高的機械化焊接方法之一，它的全稱是埋弧自動焊,又稱焊劑層下自動電弧焊。
優點：
生産效率高
這是因為，一方面焊絲導電長度縮短，電流和電流密度提高，因此電弧的熔深和焊絲熔敷效率都大大提高。（一般不開坡口單面一次熔深可達20mm）另一方面由于焊劑和熔渣的隔熱作用，電弧上基本沒有熱的輻射散失,飛濺也少，雖然用于熔化焊劑的熱量損耗有所增大，但總的熱效率仍然大大增加。
焊縫質量高
熔渣隔絕空氣的保護效果好，焊接參數可以通過自動調節保持穩定，對焊工技術水平要求不高,焊縫成分穩定，機械性能比較好。
勞動條件好
除了減輕手工焊操作的勞動強度外，它沒有弧光輻射，這是埋弧焊的獨特優點。
應用範圍
埋弧焊目前主要用于焊接各種鋼闆結構。可焊接的鋼種包括碳素結構鋼，不鏽鋼，耐熱鋼及其複合鋼材等。還适用于壓力容器的環縫焊和直縫焊，鍋爐冷卻壁的長直焊縫焊接，船舶和潛艇殼體的焊接，起重機械（行車）和冶金機械（高爐爐身）的焊接等。此外，用埋弧焊堆焊耐磨耐蝕合金或用于焊接鎳基合金，銅合金也是較理想的。
自動焊
埋弧自動焊的過程
埋弧自動焊接時，引燃電弧、送絲、電弧沿焊接方向移動及焊接收尾等過程完全由機械來完成。
埋弧自動焊過程：埋弧焊引弧後，焊絲向下不斷送進，同時自動焊車開始前進，即進行正式焊接。在焊接過程中，操作者應留心觀察自動焊車的行走，注意焊接方向不偏離焊縫外，同時還應控制焊接電流、電弧電壓的穩定，并根據已焊的焊縫情況不斷的修正焊接規範及焊絲位置。另外，還要注意焊劑漏鬥内的焊劑量，焊劑在必要時需進行添加，以及焊劑墊等其他工藝措施正常是否，以免影響焊接工作的正常運行。
埋弧自動焊的優點
埋弧自動焊的主要優點是：
（1）生産率高：埋弧焊的焊絲伸出長度（從導電嘴末端到電弧端部的焊絲長度）遠較手工電弧焊的焊條短，一般在50mm左右，而且是光焊絲，不會因提高電流而造成焊條藥皮發紅問題，即可使用較大的電流（比手工焊大5－10倍），因此，熔深大，生産率較高。對于20mm以下的對接焊可以不開坡口，不留間隙，這就減少了填充金屬的數量。
（2）焊縫質量高：對焊接熔池保護較完善，焊縫金屬中雜質較少，隻要焊接工藝選擇恰當，較易獲得穩定高質量的焊縫。
（3）勞動條件好：除了減輕手工操作的勞動強度外，電弧弧光埋在焊劑層下，沒有弧光輻射，勞動條件較好。 埋弧自動焊至今仍然是工業生産中最常用的一種焊接方法。适于批量較大，較厚較長的直線及較大直徑的環形焊縫的焊接。廣泛應用于化工容器、鍋爐、造船、橋梁等金屬結構的制造。
這種方法也有不足之處，如不及手工焊靈活，一般隻适合于水平位置或傾斜度不大的焊縫；工件邊緣準備和裝配質量要求較高、費工時；由于是埋弧操作，看不到熔池和焊縫形成過程，因此，必須嚴格控制焊接規範。
半自動焊
埋弧半自動焊主要是軟管自動焊，其特點是采用較細直徑(2mm或2mm以下）的焊絲，焊絲通過彎曲的軟管送入熔池。電弧的移動是靠手工來完成，而焊絲的送進是自動的。半自動焊可以代替自動焊焊接一些彎曲和較短的焊縫，主要應用于角焊縫，也可用于對接焊縫。
其他信息
簡介
一種高效焊接技術--添加合金粉末埋弧焊
蘭州大學 夏天東 周遊 李浩河
摘要
采用普通埋弧焊和添加合金粉末埋弧焊技術，焊接了20G和16MnR鋼，結果表明，添加合金粉末埋弧自動焊技術能夠采用大線能量(因為添加的合金粉末改善了焊縫組織，焊縫深寬比顯著提高，而焊縫及HAZ組織晶粒沒有粗化)，焊接工藝性能良好，焊接熔敷速率是傳統埋弧焊的2倍，接頭角變形明顯減小，焊接接頭的力學性能滿足要求。
關鍵詞
埋弧焊合金粉末 低碳鋼 低合金高強鋼
在滿足焊接接頭力學性能要求的前提下，提高熔敷速率可以提高生産率。用常規的埋弧焊（SAW）焊接中厚闆結構，如果提高熔敷速率，就要加大焊接線能量，其結果是焊接熔池變大，母材熔化量增加，焊縫化學成分變差，焊縫組織粗化，焊接熱影響區擴大并且性能變壞。添加合金粉末的埋弧焊(submerged arc welding with alloyed metal powders，SAW-AMP）是一種能夠提高熔敷速率，又不使焊接接頭性能變差的高效焊接技術。基本做法是在坡口中預先鋪放一層金屬粉末(或金屬細粒、切斷的短焊絲等)，然後進行埋弧焊。國外從60年代末期至今一直在研究、開發和應用這種技術，已研究了系列合金粉末、焊劑和合金粉末添加裝置，廣泛用于造船、壓力容器、重型機器、橋梁、建築和海洋石油平台等領域。
筆者用該技術焊接了Q235鋼和16MnR鋼，并應用于實際焊接生産。
材料工藝
材料
1．材料
母材闆厚為18mm，試闆尺寸為300mm×500mm，焊絲直徑為4.0mm，焊劑粒度為8～60目，合金粉末粒度為80～200目。化學成分見表1。
焊接工藝
2．焊接工藝
對接，焊接規範見表2。焊機為MZ-1000，DCRP。V型坡口，SAW角度為60～65°，鈍邊為4mm；SAW-AMP角度為40°～45°，鈍邊為2mm。
二、試驗結果及讨論
焊縫化學成分
1．焊縫化學成分
采用SAW和SAW-AMP技術焊接的20G、16MnR鋼焊縫化學成分見表3。結果表明，用SJ301焊接的焊縫，C、Si和Mn元素增加，P含量與HJ431焊縫相當，S含量卻沒有減少。由于SJ301和HJ431本身的S、P含量對其焊縫中的S和P含量有相當顯著的影響，而不同廠家生産的焊劑S、P含量有很大差别，故可以理解本文的成分分析結果。SAW-AMP焊縫的S含量與SAW焊縫相當，P含量顯著減少，但均低于0.030%，焊縫的成分完全符合GB6654-86的要求。添加合金粉末有利于焊縫脫S和脫P。
焊縫和HAZ的顯微組織
2．焊縫和HAZ的顯微組織
SAW的線能量一般為1.6kJ/mm，焊接18mm厚的鋼闆需要5～6道焊滿，未經再熱的焊縫組織細小，針狀鐵素體較多，先共析鐵素體少且窄，柱狀晶方向性不明顯，HAZ粗晶區晶粒尺寸較小。如果采用大線能量，線能量達到3.6 kJ/mm，18mm厚的鋼闆2道即可焊滿，但是焊縫組織粗大，幾乎無針狀鐵素體，先共析鐵素體寬，HAZ粗晶區晶粒尺寸較大，有較多的魏氏組織。
用大線能量、SAW-AMP技術，18mm厚的鋼闆一道就可焊滿，但是，合金粉末的成分對焊縫抗裂性和組織有顯著影響。合金粉末中Mn、Ti等合金元素含量非常少，其成本較低，但焊接過程中電弧燃燒不穩定，焊道忽寬忽窄，焊縫組織中幾乎沒有針狀鐵素體，先共析鐵素體連成一片，焊縫與HAZ在熔合區明顯分開。采用含有較少Mn、Ti元素的合金粉末焊接，焊縫中針狀鐵素體細小且多.
操作技術
(1)埋弧自動焊機的小車輪子要有良好絕緣，導線應絕緣良好，工作過程中應理順導線，防止扭轉及被熔渣燒壞。
(2)控制箱和焊機外殼應可靠的接地（零）和防止漏電。接線闆罩殼必須蓋好。
(3)焊接過程中應注意防止焊劑突然停止供給而發生強烈弧光裸露灼傷眼睛。所以，焊工作業時應戴普通防護眼鏡。
(4)半自動埋弧焊的焊把應有固定放置處，以防短路。
(5)埋弧自動焊熔劑的成分裡含有氧化錳等對人體有害的物質。焊接時雖不像手弧焊那樣産生可見煙霧，但将産生一定量的有害氣體和蒸氣。所以，在工作地點最好有局部的抽氣通風設備。
工藝
簡介
焊前準備：埋弧焊在焊接前必須做好準備工作，包括焊件的坡口加工、待焊部位的表面清理、焊件的裝配以及焊絲表面的清理、焊劑的烘幹等。
①坡口加工
坡口加工要求按GB986—1988執行，以保證焊縫根部不出現未焊透或夾渣，并減少填充金屬量。坡口的加工可使用刨邊機、機械化或半機械化氣割機、碳弧氣刨等。
②待焊部位的清理
焊件清理主要是去除鏽蝕、油污及水分，防止氣孔的産生。一般用噴砂、噴丸方法或手工清除，必要時用火焰烘烤待焊部位。在焊前應将坡口及坡口兩側各20mm區域内及待焊部位的表面鐵鏽、氧化皮、油污等清理幹淨。
③焊件的裝配
裝配焊件時要保證間隙均勻，高低平整，錯邊量小，定位焊縫長度一般大于30mm，并且定位焊縫質量與主焊縫質量要求一緻。必要時采用專用工裝、卡具。
對直縫焊件的裝配，在焊縫兩端要加裝引弧闆和引出闆，待焊後再割掉，其目的是使焊接接頭的始端和末端獲得正常尺寸的焊縫截面，而且還可除去引弧和收尾容易出現的缺陷。
④焊接材料的清理
埋弧焊用的焊絲和焊劑對焊縫金屬的成分、組織和性能影響極大。因此焊接前必須清除焊絲表面的氧化皮、鐵鏽及油污等。焊劑保存時要注意防潮，使用前必須按規定的溫度烘幹待用。
工藝參數
簡介
埋弧焊的焊接參數主要有：焊接電流、電弧電壓、焊接速度、焊絲直徑和伸出長度等。
①焊接電流
當其他參數不變時，焊接電流對焊縫形狀和尺寸的影響如圖所示。
電流對焊縫的影響
一般焊接條件下，焊縫熔深與焊接電流成正比。
随着焊接電流的增加，熔深和焊縫餘高都有顯著增加，而焊縫的寬度變化不大。同時，焊絲的熔化量也相應增加，這就使焊縫的餘高增加。随着焊接電流的減小，熔深和餘高都減小。
②電弧電壓
電弧電壓的增加，焊接寬度明顯增加，而熔深和焊縫餘高則有所下降。但是電弧電壓太大時，不僅使熔深變小，産生未焊透，而且會導緻焊縫成形差、脫渣困難，甚至産生咬邊等缺陷。所以在增加電弧電壓的同時，還應适當增加焊接電流。
③焊接速度
當其他焊接參數不變而焊接速度增加時，焊接熱輸入量相應減小，從而使焊縫的熔深也減小。焊接速度太大會造成未焊透等缺陷。為保證焊接質量必須保證一定的焊接熱輸入量，即為了提高生産率而提高焊接速度的同時，應相應提高焊接電流和電弧電壓。
④焊絲直徑與伸出長度
當其他焊接參數不變而焊絲直徑增加時，弧柱直徑随之增加，即電流密度減小，會造成焊縫寬度增加，熔深減小。反之，則熔深增加及焊縫寬度減小。
當其他焊接參數不變而焊絲長度增加時，電阻也随之增大，伸出部分焊絲所受到的預熱作用增加，焊絲熔化速度加快，結果使熔深變淺，焊縫餘高增加，因此須控制焊絲伸出長度，不宜過長。
⑤焊絲傾角
焊絲的傾斜方向分為前傾和後傾。傾角的方向和大小不同，電弧對熔池的力和熱作用也不同，從而影響焊縫成形。當焊絲後傾一定角度時，由于電弧指向焊接方向，使熔池前面的焊件受到了預熱作用，電弧對熔池的液态金屬排出作用減弱，而導緻焊縫寬而熔深變淺。反之，焊縫寬度較小而熔深較大，但易使焊縫邊緣産生未熔合和咬邊，并且使焊縫成形變差。
⑥其他
a.坡口形狀b.根部間隙c.焊件厚度和焊件散熱條件。
