板对接埋弧焊

子任务一　板对接埋弧焊

目标要求

1.掌握埋弧焊机的操纵方法。

2.熟知引弧和收弧的操作要领。

3.正确选择和灵活调整焊接工艺参数。

4.了解埋弧焊的坡口加工和焊件装配工艺。

5.全面掌握钢板对接埋弧焊操作技术。

一、任务

任务单如图5.1所示。

图5.1

注：不开坡口的对接焊缝装配间隙为1mm。

二、任务准备

1.埋弧试焊焊前准备

(1)焊机：MZ—1000型埋弧焊机。

(2)焊剂：焊剂牌号HJ431(焊剂型号HJ431—H08A)，使用前在250℃下烘干。

(3)焊丝：H08A，直径为5mm。

(4)焊件：Q235钢板，规格为560mm×125mm×14mm。用石笔沿纵向每隔50mm画一道粉线，作为试焊焊道准线，然后将焊件处于架空状态焊接。

2.板对接埋弧焊焊前准备

(1)焊机、焊剂、焊丝均与埋弧试焊的选择相同。

(2)焊件Q235钢板，规格为560mm×125mm×14mm。两块组对一组焊件。

(3)引弧板和引出板为Q235钢板，引弧板和引出板规格均为100mm×60mm×14mm。

(4)装配及定位焊：将焊件待焊处两侧20mm范围内的铁锈、污物清理干净后平放在平台上，保持1mm的根部间隙，错边量不超过0.5mm，反变形量为3°，引出板和引弧板分别在焊件的两端进行定位焊。焊件装配示意图见图5.2。

图5.2

三、任务相关知识

埋弧焊是电弧在焊剂层下燃烧时进行焊接的一种机械化焊接方法。其焊接过程见图5.3。埋弧焊的焊接电源输出端分别接在导电嘴和焊件上。送丝机构、焊剂漏斗和控制盘通常装在一台焊接小车上。操作时，将焊剂漏斗闸门打开，焊剂均匀地堆敷在焊件的接缝处，焊丝由送丝机构的送丝滚轮和导电嘴送入焊接区形成电弧，使焊接电弧匀速移动，通过操作盘上的开关自动控制焊接过程。

图5.3

1—焊件；2—焊剂；3—焊剂漏斗；4—送丝滚轮； 5—焊丝；6—导电嘴；7—渣壳；8—焊缝

1.埋弧焊机

(1)MZ—1000型埋弧焊机。MZ—1000型埋弧焊机属典型的变速送丝式焊机，可用于各种有坡口或无坡口的对接焊缝、搭接焊缝和角接焊缝，这些焊缝可位于水平面或水平面倾斜角不大于10°的斜面上。可借助焊接滚轮架焊接圆形焊件的内、外环缝。MZ—1000型埋弧焊机由MZT—1000型焊接小车、MZP—1000型控制箱和焊接电源组成。

①MZT—1000型焊接小车。MZT—1000型焊接小车由机头、控制盘、焊丝盘、焊剂漏斗和焊接小车五部分组成，见图5.4。

图5.4

1—电弧电压调节旋钮；2—启动按钮；3—停止按钮；4—控制盘；5—焊丝盘；6、8—手柄；7—横臂；9、27、31—手轮；10—杠杆；11—焊剂漏斗；12—压紧轮；13—滚轮；14—漏斗阀门；15—软管；16—伸缩臂；17—导电嘴；18—螺帽；19—指示针；20—螺杆；21—滚轮；22—送丝滚轮；23—调节螺钉；24—调节螺母；25—弹簧；26—送丝电动机；28—套筒；29—立柱；30—调速旋钮；32—增减电流按钮；33—小车停止旋钮；34—小车电动机；35—离合器；36—换向开关；37—焊丝上、下按钮

a.机头。机头的焊丝送进机构见图5.5。

b.导电嘴。一般由耐磨铜合金制成。

c.焊剂漏斗。焊剂漏斗中可装12kg焊剂，通过下部的阀门控制焊剂流量，将焊剂注撒在焊丝周围，并堆积到适当的厚度以满足焊接需要。

d.控制盘。控制盘上装有焊接电流表和电弧电压表，以及各种按钮和开关，用于焊接动作的控制，见图5.6。

e.焊丝盘。焊丝盘为盘绕焊丝的装置。

f.焊接小车。焊接小车由直流电动机通过减速箱和离合器驱动。将手柄脱开离合器后，焊接小车可以由手推动，空载行走；合上离合器，焊接小车由电动机驱动。为了方便地焊接各种类型焊缝，并能使焊丝准确地对准施焊位置，焊接小车的一些部件可在一定范围内移动和转动，以满足焊接工艺的需要。焊接小车的外形见图5.7。

②MZP—1000型控制箱。控制箱内装有电动机、发电机组、接触器、中间继电器、变压器、整流器、镇定电阻和开关等元件，用以与焊车上的控制元件配合，实现送丝和焊车拖动控制及电弧电压反馈自动调节。

图5.5

1—直流电动机；2—调节弹簧；3—杠杆；4—从动送丝轮；5—主动送丝轮；6—矫直滚轮

图5.6

1—启动按钮；2—停止按钮；3—电弧电压调节器；4—焊接速度调节器；5—焊丝向上按钮；6—焊丝向下按钮；7—电流增大按钮；8—电流减小按钮；9—空载位置；10—焊接位置；11—小车停止位置；12—小车向前位置；13—小车向后位置

图5.7

③焊接电源。可配用交流或直流焊接电源。配用交流电源时，一般用BX2—1000型弧焊变压器；配用直流电源时，可配用ZXG—1000型或ZDG—1000型弧焊整流器。

(2)MZ—1000型埋弧焊机的外部接线。MZ—1000型埋弧焊机使用交流焊接电源时，其外部接线见图5.8；MZ—1000型埋弧焊机使用直流焊接电源时，其外部接线见图5.9。

图5.8

图5.9

(3)埋弧焊机的维护包括以下内容。

①焊机必须严格按照说明书进行安装，外接网路电压与设备要求电压相一致。

②焊接电源、控制箱、焊机的接地要可靠。

③用直流焊接电源时，注意电表极性和电动机的转向是否正确。

④焊机的线路接好后，先检查一遍接线是否正确，再通电检查各部分的动作是否正确。

⑤定期检查焊丝输送滚轮，如发现显著磨损，则必须更换。还要检查小车、焊丝输送机构减速箱内各运动部件的润滑情况，并定期添加润滑油。

⑥经常保持焊机的清洁，防止焊剂、渣壳的碎屑阻塞活动部件，增加机件的磨损。

⑦焊机应轻拿轻放，防止电气仪表受振动而损坏。

⑧重视焊机的维护工作，建立和实施必要的保养制度。

(4)焊工应熟悉焊机的构造和性能，焊接中出现故障时，应及时检查并排除。埋弧焊机常见的故障和排除方法见表5.1。

表5.1　埋弧焊机常见故障及排除方法

2.埋弧焊辅助设备

(1)焊接操作机。焊接操作机是将焊机机头准确地送到并保持在待焊位置上，并以给定的速度均匀移动焊机。通过它与埋弧焊机和焊接滚轮架等设备的配合，可以方便地完成内外环缝、内外纵缝的焊接。焊接操作机与焊接变位器配合，可以焊接球形容器焊缝等。

①立柱式焊接操作机。立柱式焊接操作机的构造见图5.10，用以完成纵、环缝多工位的焊接。

图5.10

1—自动焊小车；2—横臂；3—横臂进给机构；4—齿条；5—钢轨； 6—行走台车；7—焊接电源及控制箱；8—立柱

②平台式焊接操作机。平台式焊接操作机的构造见图5.11，它适用于外纵缝、外环缝的焊接。

③龙门式焊接操作机。龙门式焊接操作机的构造见图5.12，它适用于大型圆筒构件的外纵缝和外环缝的焊接。

(2)焊接滚轮架。焊接滚轮架是靠滚轮与焊件间的摩擦力带动焊件旋转的一种装置，见图5.13，它适用于筒形焊件和球形焊件的纵缝与环缝的焊接。

利用滚轮架焊接环缝时，往往会出现焊件的轴向窜动，使焊丝偏离焊接部位。焊接多层环缝时，轴向偏移更为严重。产生轴向窜动的原因：一是焊件本身存在锥度，二是滚轮架的制造与安装精度不高。克服轴向窜动的办法是：当焊件出现锥度误差或焊接有锥度焊件时，在焊件直径大的一头端面上加支撑滚轮，在直径小的一头将滚轮高度调高，以保证筒体的轴线与滚轮架底座水平线平行。如果焊件锥度较大，还要将直径小的一头两滚轮之间的距离调小，以保证焊件小头截面中心与两个滚轮中心连线的夹角满足50°～110°要求，见图5.14。

3.焊剂与焊丝

(1)焊剂。焊剂在使用前应进行烘干，烘干温度为250～300℃，保温1～2h。烘干时堆积的焊剂厚度一般不超过45～50mm。烘干后的焊剂含水量应不大于0.1％。

(2)焊丝。埋弧焊所用焊丝与焊条与电弧焊用的一样。为了满足不同厚度钢板焊接的需要，同一牌号的焊丝有各种不同的直径。埋弧焊常用的焊丝直径有2mm、3.2mm、4mm、5mm、5.8mm等几种。焊丝在出厂时，以油封包扎成卷状，以防止锈蚀，必要时，还镀上防锈层(如铜)，故使用前应先去油、去污垢。

图5.11

1—埋弧焊机；2—操作平台；3—立柱；4—配重物；5—机件；6—钢结构底座；7—钢构体

图5.12

1—焊件；2—龙门架；3—操作平台；4—埋弧焊机和调整装置；5—限位开关

图5.13

1—焊件；2—纯铜滑块；3—滚轮架； 4—滑块支架；5—配重；6—地线

图5.14

(3)焊剂与焊丝的匹配。埋弧焊时，必须根据焊件的化学成分、焊件厚度、接头形式、坡口尺寸及其工作条件等因素选用焊剂与焊丝。

4.埋弧焊焊接工艺参数

埋弧焊的焊接工艺参数有焊丝倾角、焊丝直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度等。

(1)焊丝倾角。焊丝前倾角增大，熔深显著减小，熔宽显著增加，余高减小。在高速焊时，采用前倾角，以增大熔深，保证焊缝平滑，不产生咬边。而在铜垫上焊接5mm以下的薄板时，采用20°后倾角。

(2)焊丝直径。当焊接电流一定时，焊丝直径越粗，熔深减小，熔宽增加，余高越小。不同直径焊丝适用的焊接电流见表5.2。

表5.2　不同直径焊丝适用的焊接电流

(3)焊接电流。焊接电流决定焊丝的熔化速度和焊缝的熔深。当电流增大时，熔深显著增大，熔宽略有增大。但焊接电流过大时，会造成焊件烧穿，焊件变形增大。

(4)电弧电压。电弧电压增大，电弧对焊件的加热面积增大，因而焊缝熔宽加大，熔深和余高略有减小。电弧电压与焊接电流的匹配关系见表5.3。

表5.3　不同焊接电流适用的电弧电压

(5)焊剂粒度。焊剂粒度增大时，熔深略减小，熔宽略增加，余高略减小。

(6)焊丝伸出长度。焊丝伸出长度越长，电阻增加，焊丝熔化速度加快，使焊缝余高增加；伸出长度太短，则可能烧坏导电嘴。使用细焊丝时，其伸出长度一般为直径的6～10倍。

(7)焊件倾斜度。下坡焊时，熔宽增大，熔深减小，它的影响与焊丝前倾相似；上坡焊时，熔深增大，熔宽减小，它的影响与焊丝后倾相似。无论采用上坡焊还是下坡焊，倾角一般不宜大于6°～8°。

(8)焊接速度。焊接速度在一定范围内增加时，熔深减小，熔宽也减小，余高略增大。焊接速度过高会造成未焊透、焊缝粗糙不平等缺陷；焊接速度过低则会形成焊缝不规则和夹渣、烧穿等缺陷。

焊接工艺参数对焊接质量和焊缝形状的影响见图5.15。

图5.15

5.埋弧焊焊件加工及装配

(1)坡口形式及加工。厚度在14mm内的板材一般可不开坡口双面焊。厚度超过14mm的焊件，须采用两种方法进行焊接：一种是焊前不开坡口，先将背面焊好之后，正面用碳弧气刨清根后再完成正面的焊接；另一种是板厚在20mm以上时，开V形、X形坡口，板厚在38mm以上时，开X形、U形坡口，并留较大钝边。有关埋弧焊的接头形式与加工尺寸在《埋弧焊焊缝坡口的基本形式和尺寸》(GB/T986—1988)的标准中已有规定。

(2)焊件装配。定位焊缝长度一般不大于30mm。对于直缝焊件的装配，可在焊件的两端加装引弧板和引出板，焊后再割掉。焊接环缝时，不需要另加引弧板和引出板，而采取焊道重叠一段再收弧的方法来保证引弧处的焊缝质量。

四、任务实施

1.埋弧试焊

(1)确定埋弧试焊焊接工艺参数，见表5.4。

表5.4　埋弧试焊焊接工艺参数

(2)引弧前的操作步骤如下：

①检查焊机外部接线是否正确；

②调整好轨道位置，将焊接小车放在轨道上面；

③将焊丝盘装卡到固定轴上，再把焊剂放入焊剂漏斗内；

④闭合焊接电源的开关和控制线路的电源开关，仔细观察设备，确保运行无误；

⑤调整焊丝位置，按动控制盘上的焊丝向上或向下按钮，使焊丝对准待焊处中心，并与焊件表面轻轻接触；

⑥调整导电嘴至焊件间的距离，使焊丝的伸出长度适中，将控制盘上的开关旋转到焊接位置上；

⑦按照焊接方向，将焊接小车的换向开关旋转到向前或向后的位置上；

⑧调整焊接工艺参数，通过控制盘上的按钮或旋钮来分别调整电弧电压、焊接速度和焊接电流，使得在焊接过程中，电弧电压和焊接电流能相互匹配，获得工艺规定的焊接工艺参数；

⑨将焊接小车的离合器手柄向上扳，使主动轮与焊接小车相连接，开启焊剂漏斗阀门，使焊剂堆敷在始焊部位；

⑩准备焊接。

(3)引弧。按下控制盘上的启动按钮，焊接电源接通，同时自动将焊丝向上提起，焊丝与焊件之间产生电弧，随之电弧被拉长，当电弧电压达到给定值时，焊丝开始向下送进，送丝速度与熔化速度相等后，焊接过程稳定。与此同时，焊接小车也开始沿轨道前进，焊接正常进行。

(4)焊接。在焊接过程中，应随时观察控制盘上电流表和电压表的指针、导电嘴的高低、焊缝成形和焊接方向指针的位置。电流表和电压表的指针摆动很小时，表明焊接过程稳定。当发现指针摆动幅度增大、焊缝成形不良时，要随时调节“电弧电压”旋钮、“焊接电源遥控”按钮、“焊接速度”旋钮，并用机头上的手轮调节导电嘴的高低。要等焊缝凝固并冷却后再除去渣壳(否则会影响焊缝的性能)，了解焊缝表面成形状况。通过观察焊件背面的红热程度，可了解焊件的熔透状况。若背面出现红亮颜色，则表明熔透良好；若背面颜色较暗，应适当地减小焊接速度或增大焊接电流；若背面颜色白亮，母材加热面积前端呈尖状时，说明已接近焊穿，应立即减小焊接电流或适当提高电弧电压。观察焊接小车的行走状况，并随时调整，保证焊丝对中。用小车前侧的手轮调节焊丝对准线的位置。调节时操作者所站位置要与准线对正，以避免偏斜。添加焊剂，调节焊接电流、电弧电压和焊接速度，可确保焊接正常进行。

(5)收弧。收弧时分两步按下停止按钮：先将停止按钮按下一半，手不松开，焊丝停止送进，此时靠继续燃烧的电弧填满弧坑；再将停止按钮按到底，此时焊接小车将自动停止并切断焊接电源。图5.16所示为左、右手同时按钮示意图操作时，右手放在停止按钮上，左手放在焊丝向上按钮上，将停止按钮按到底后，随即按焊丝向上按钮，将焊丝抽上来，避免焊丝与熔池黏结。接着关闭焊剂漏斗的阀门；扳下离合器手柄，将焊接小车推开，放到适当的位置；回收焊剂，清除渣壳，检查焊接质量。焊后，切断一切电源，清理现场，整理好焊接设备，确认无火种后才能离开工作现场。

图5.16

1—左手；2—焊丝向上按钮；3—停止按钮；4—右手

2.中厚板对接埋弧焊

(1)确定焊接工艺参数，见表5.5。

表5.5　中厚板对接埋弧焊焊接工艺参数

先焊背面焊缝并达到一定的熔深，再焊正面焊缝，操作方法同埋弧试焊。

(2)焊接背面焊缝有如下步骤。

①将装配好的焊件置于焊剂垫上，见图5.17。焊剂垫的作用是避免焊接过程中液态金属和熔渣从接口处流失。简便易行的焊剂垫是在接口下面安放一根合适规格的槽钢，并撒满符合工艺要求的焊剂，将焊剂纵向堆成直线形的尖顶。焊件安放时，接口要对准焊剂垫的尖顶线，并锤击钢板使焊剂垫实。然后用木楔垫在焊件两侧，将焊件找平。将焊接小车摆放好，调整焊丝位置，使焊丝对准根部间隙，往返拉动小车几次，保证焊丝在整条焊缝均能对中，且不与焊件接触。

图5.17

②引弧前将小车拉到引弧板上，调整好小车行走方向开关，锁定行走离合器之后，按动送丝、退丝按钮，使焊丝端部与引弧板轻轻而可靠地接触。然后将焊剂漏斗阀门打开，让焊剂覆盖焊接处。引弧后，迅速调整相应的旋钮，直至相关的工艺参数符合要求，电压、电流表指针摆动减小，焊接稳定为止。

③整个焊接过程中，均要注视电压、电流表指示情况和焊接状况，以及焊剂是否足够，机头上的电缆是否妨碍小车运行，小车运行速度是否均匀，焊接过程的声音是否正常等。要根据具体情况作出适当调整，以满足正常工作要求。当焊接熔池离开焊件位于引出板上时，应马上收弧，收弧操作方法与试焊所述的方法相同。待焊缝金属及熔渣冷却凝固后，敲掉背面焊缝的渣壳，并检查焊缝外观质量。

(3)焊接正面焊缝。背面焊缝经外观检查后，将焊件正面朝上(不必用焊剂垫，因背面焊缝可托住熔池)悬空放置，见图5.18。正面焊缝焊接步骤与背面焊缝焊接完全相同，只是要保证正面焊缝熔深达到板厚的60％～70％，以防止未焊透和夹渣缺陷。一般通过加大焊接电流或减小焊接速度两种方法之一来实现，通常焊接正面焊缝所用的焊接电流较大就是这个原因。

图5.18

1—支撑垫；2—焊件；3—焊丝； 4—导电嘴；5—送丝滚轮；6—预放焊剂

中厚板I形坡口对接平焊除了焊剂垫焊法外，还有薄钢板垫、临时垫板焊法(石棉板垫)、焊剂－铜垫焊法，见图5.19。

图5.19

(a)薄钢板垫；(b)石棉板垫；(c)焊剂—铜垫

五、任务分配

焊机：MZ—1000型埋弧焊机。

焊剂：焊剂牌号HJ431(焊剂型号HJ431—H08A)。

焊丝：H08A，直径为5mm。

焊件：Q235钢板，规格为560mm×125mm×14mm。两块组对一组焊件。按图5.1要求练习。

单件工时：30min。

六、任务检测与评价

七、任务总结(任务质量分析)

(1)引弧时，如果按下启动按钮，焊丝不能上抽引燃电弧，而把机头顶起，表明焊丝与焊件接触太紧或接触不良，需要适当剪断焊丝或清理接触表面再重新引弧。

(2)收弧时，如果将停止按钮直接按到底(未按两步操作)，焊丝送进与焊接电源同时切断，就会由于送丝电动机的惯性继续下送一段焊丝，致使焊丝插入待凝固的熔池中，发生焊丝与焊件黏结现象。若导电嘴较低或电弧电压较高时，突然断电，电弧可能返烧到导电嘴，甚至将焊丝与导电嘴熔化在一起。也可以在训练时采用另一种收弧方法，即在焊接结束之前右手放在停止按钮上，左手放在焊丝向上按钮上，先将停止按钮按到底，随即按焊丝向上按钮，将焊丝立即抽上来，避免焊丝与熔池黏结。

八、复习思考题

(1)MZ—1000型埋弧焊机由哪几部分组成，其作用如何?

(2)埋弧焊有哪些焊接工艺参数，对焊缝形状会产生哪些影响?

(3)如何确定埋弧焊焊接工艺参数?

(4)埋弧焊引弧前应进行哪些操作?引弧和收弧有哪些操作要领?

(5)埋弧焊在焊接过程中要进行哪些调节?如何控制焊缝质量?

(6)通过埋弧焊的对接平焊操作，你掌握了哪些要领，有何体会?