CN101456097B - 一种埋偏弧焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明埋偏弧焊接方法，包括以下步骤：1)摆放好待焊焊件；2)将焊条放置在焊口上方，焊条的摆放方向为沿焊口的延伸方向平行放置；3)将焊条、待焊焊件分别与电源连接；4)在焊条上放置焊剂；5)用引弧导体使所述焊条和焊件接触进行短路引弧。经人工埋弧和引弧后焊接过程便自动完成，焊接时电弧偏向焊条的一侧形成偏弧，大大消弱了电磁静压力和等离子流力对熔池的作用，不易焊穿或塌陷。该焊接方法操作简单、灵活，弧长稳定，成形性好，劳动强度低，焊接速度快，生产效率高，可以在狭小的空间施焊且容易清渣。

Description

一种埋偏弧焊接方法

技术领域

本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种埋偏弧焊接方法。

背景技术

焊条电弧焊和埋弧焊作为最常见的焊接方式，在工程上被广泛应用。

焊条电弧焊是手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法。如图1所示，在进行焊条电弧焊时，在焊条11末端和焊件19之间燃烧的电弧所产生的高温使焊条药皮与焊芯及焊件局部熔化，熔化的焊芯端部迅速形成细小的金属熔滴12，通过弧柱过渡到局部熔化的焊件表面，融合在一起形成熔池15。药皮熔化过程中产生的保护气体13和熔渣16，不仅使熔池15和电弧周围的空气隔绝，而且和熔化了的焊芯、待焊焊件19发生一系列冶金反应，保证了所形成焊缝18的性能。随着电弧以适当的弧长和速度在焊件19上不断地前移，熔池内的液态金属逐步冷却结晶，形成焊缝18。首先，焊条电弧焊方法靠人工操作完成，其焊接质量依赖于工人的技术水平和责任心；劳动强度大，劳动条件差，劳动效率低。其次，这种焊接方式不能在狭小的空间位置施焊；在进行打底焊时成型不好，不易清渣，进行薄板焊接时焊接质量不易保证；另外，在焊接过程中容易产生磁偏吹现象，严重影响焊接质量，甚至导致电弧不能燃烧，无法进行焊接。

埋弧焊是一种以电弧作为热源的机械化焊接方法。如图2所示，在进行埋弧焊时，连续送进的焊丝25在一层可熔化的颗粒状焊剂29的覆盖下引燃电弧。当电弧热使焊丝25、焊件28和焊剂29熔化以致部分蒸发后，在电弧区便由金属和焊剂蒸气构成一个空腔，电弧就在这个空腔内稳定燃烧。空腔底部熔化的焊丝和母材形成金属熔池24，顶部则是熔融焊剂形成的熔渣23。熔池金属受到熔渣和焊剂蒸气的保护不与空气接触。随着电弧向前移动，电弧力将液态金属推向后方并逐步冷却凝固形成焊缝21。埋弧焊方法靠机械自动完成焊接，灵活性差；焊接时电流大，功率高，不适于焊接薄板，不能进行打底焊；且为了很好的保证焊接质量，焊件装配精度要求高，不适合焊接短焊缝，更不能在狭小空间位置施焊。

发明内容

本发明针对上述两种焊接方法所存在的不足，提供一种操作简便、成形性好、焊接灵活性强、清渣容易的埋偏弧焊接方法。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是该埋偏弧焊接方法包括以下步骤：

1)摆放待焊焊件；

2)将焊条放置在焊口上方，焊条的摆放方向为沿焊口的延伸方向平行放置；

3)将焊条、待焊焊件分别与电源连接；

4)在焊条上放置焊剂；

5)用引弧导体使所述焊条和焊件接触进行短路引弧。

当电弧被引燃后，焊接过程便自动完成。

优选的是，在步骤1)中，在进行焊件摆放时，尽量使焊口呈水平位置摆放，以提高焊接质量。

在步骤2)中，放置焊条时应将焊条与待焊焊件紧靠放置，使所述焊条的药皮表面与所述待焊件完全、均匀接触。

在步骤3)中，电源可采用直流弧焊电源或交流电源，当采用直流弧焊电源时，将焊条接电源的正极(或负极)，待焊焊件接电源的负极(或正极)。

本发明中使用的电源和接线方式与现有的焊条电弧焊相同，无需另外设计电源。

在步骤4)中，焊条上所放置的焊剂的量为可以将焊条完全覆盖。

由于焊条药皮的破损和焊剂中的碎块会导致焊芯与待焊焊件的短路而使焊接过程不能正常进行(或中断)，因此，为了保证焊接质量，除所述焊条的焊芯端部与待焊焊件有短路过渡外，焊芯的其余部分与待焊焊件保持绝缘。

当焊口延伸的长度大于单根焊条长度时，将多根焊条沿焊口的方向顺次摆放，然后逐根施焊。即在焊接过程中，可根据焊口长度选择焊条的数量，引弧时沿焊口方向依次对各焊条单独进行引弧，逐根施焊，操作比较灵活。

所述焊剂可采用与焊条的药皮性能相近并符合相应焊缝性能要求的焊剂。

本发明埋偏弧焊接方法是一种将焊条电弧焊和埋弧焊的焊接方法合理组合，并充分发挥上述两种不同焊接方法各自优势的焊接方法。由于本发明的焊接原理与上述两种焊接方式的焊接原理有本质区别，因此能避免上述两种不同焊接方法各自的一些缺点。

图3为现有电弧焊方法的原理图。如图3所示，现有电弧焊方法(包括等离子流焊)是利用电弧具有的自收缩性所产生的电弧沿焊条(丝)轴线伸长的特性(指向性)，指向焊接位置，并利用电弧本身固有的轴向力使焊件具有一定的熔深，从而使焊件和填充金属很好熔合实现焊接。

图4为本发明焊接方法的原理图。如图4所示，本发明焊接方法中同样存在电弧固有的自收缩特性，但由于本发明焊接方法中焊条与焊口平行放置，电弧的自收缩特性所产生的沿焊条轴向方向上的力被大大削弱，即大大消弱了电磁静压力和等离子流力对熔池的作用，进行打底焊和薄板焊接时不易焊穿或塌陷；易于实现稳定的短弧焊接，成型性好，易于清渣。

图5为本发明焊接方法的电弧周围磁力线分布情况示意图。如图5所示，电弧55上侧是以保护气体为主的渣气保护区56、焊剂51及熔渣52，电弧55下侧同样存在以保护气体为主的渣气保护区57，还有熔池53和焊件510的焊口，这样就使得电弧55周围物质的磁导率不同。靠近焊件下侧的磁力线58大多数通过焊件510、熔池53等铁磁物质形成回路，使得电弧下侧以保护气体为主的空间磁力线稀少。而电弧上侧的熔渣52、焊剂51的导磁性差，磁力线54不会在此积聚，因此，靠近电弧上侧以保护气体为主的空间磁力线分布要密集的多。这样由于电弧55周围物质的磁导率不同，电弧上下两侧的磁力线分布不均，导致本发明焊接方法中的电弧55始终处于一个稳定的不均匀磁场中。在磁场力的作用下电弧55会偏离焊条的轴线，同时由于焊剂51本身的重力对电弧55所形成的机械压力及焊剂、药皮熔化、冶金反应所产生的气体吹力的综合作用，使电弧55偏向靠近焊件510的一侧，形成偏弧。在焊条59侧面形成熔池53，熔池53随焊条59端部焊芯和药皮的不断熔化而前移。熔化的焊剂51、焊条59的药皮形成熔渣52及保护气体，对焊接区域进行保护，熔融的金属逐渐冷却结晶，形成焊缝。本发明正是利用在焊条轴线的一侧形成偏弧进行焊接的方法。

由于本发明焊接方法在焊条放置好后就无需人工操作，焊接过程中焊芯与焊件的距离始终保持不变，电弧的长度主要取决于所述焊条的焊芯直径及药皮的厚度，因此，弧长稳定，易于实现稳定的短弧焊接，焊接时不易焊穿，成型性好。

本发明埋偏弧焊接方法在引弧前是人工操作，电弧引燃后的焊接过程无需人工控制，可以靠自燃自动完成，与焊条电弧焊相比，降低了劳动强度。本发明中，电弧被埋于焊剂之下，无弧光，降低了热量损失，焊接速度比焊条电弧焊提高20％左右，从而提高了焊接生产率，改善了劳动环境。

本发明焊接方法在引弧前是由人工操作，与现有埋弧焊相比焊件装配精度降低，操作更加灵活，可进行短焊缝的焊接。与现有焊条电弧焊方法相比，本发明焊接方法中焊条是横置的，并且不用人工操纵焊条实施焊接，便于实现狭小空间的焊接，而且对焊工的技术要求不高。

采用本发明焊接方法进行焊接时，电弧在焊条侧面形成偏弧，且弧长稳定，易于实现稳定的短弧焊接。与现有电弧焊技术相比，由于不均匀磁场的存在大大消弱了电磁静压力和等离子流力对熔池的作用，进行打底焊和薄板焊接时不易焊穿或塌陷，成型性好，易于清渣。

本发明通过将焊条电弧焊和埋弧焊这两种不同的焊接方法合理组合，充分发挥焊条电弧焊设备简单、操作方便灵活、适应性强、应用广泛和埋弧焊焊接生产率高、焊缝质量好、劳动条件好等优点，在许多焊接条件下均显示出了比上述两种焊接方法更显著的优势。

本发明焊接方法适用于铁磁材料的打底焊、对焊、角焊、表面堆焊以及薄板焊等诸多焊接场合。

附图说明

图1为现有技术中焊条电弧焊方法示意图

图2为现有技术中埋弧焊方法示意图

图3为现有技术中电弧焊接方法的理论原理图

图4为本发明埋偏弧焊接方法的理论原理图

图5为本发明焊接方法中电弧周围磁力线分布情况示意图

图6为本发明埋偏弧焊引弧和电路连接的示意图

图7为本发明埋偏弧焊接方法的结构示意图

图中：11-焊条  12-熔滴  13-保护气体  14-渣气混合区  15-熔池16-熔渣  17-渣壳  18-焊缝  19-焊件  21-焊缝  22-渣壳  23-熔渣24-熔池  25-焊丝  26-熔滴  27-渣气保护区  28-焊件  29-焊剂51-焊剂  52-熔渣  53-熔池  54-磁力线  55-电弧  56-(电弧上侧)渣气保护区  57-(电弧下侧)渣气保护区  58-磁力线  59-焊条  510-焊件  61-焊剂  62-渣壳  63-焊缝  64-熔渣  65-熔池  66-渣气保护区  67-熔滴  68-焊条  69-焊件  71-引弧导体  72-焊件  73-焊剂  74-焊条  75-电缆线  76-电源  1-焊条  2-电弧区  3-电弧力  4-焊件  5-焊缝

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步作详细说明。

以下实施例为本发明的非限定性实施例。

如图7所示，将定位好的待焊焊件72的焊口水平放置。本实施例中，待焊焊件72采用厚度为10mm或12mm的Q235低碳钢板，焊缝长度为300mm。根据焊件72的材料接头性能要求，依据一般焊接技术的焊接材料选取原则，选用型号为E4303的焊条，其直径可以为Φ3.2mm、Φ4.0mm或Φ5.0mm。

将焊条74沿焊口上方靠紧焊口放置，焊条74放置方向为焊口的延伸方向，并使焊条74的药皮表面与焊件72完全接触，用电缆线75(或用电缆线75和焊条电弧焊的焊钳)将焊条74、焊件72与电源76分别连接，再用型号为HJ431的焊剂73将焊条74完全覆盖。其中，电源76可采用直流弧焊电源，也可采用交流弧焊电源。若采用直流弧焊电源，焊条74与电源76的正极(或负极)相连，焊件72与电源76的负极(或正极)相连。

然后，用一端绝缘的引弧导体71，如采用低碳钢窄钢板，轻碰焊条74端部和焊件72使它们短路进行引弧。如果一次没有引燃可以重复多次引弧。电弧引燃后，焊条74开始自燃，焊接过程便自动进行至焊条74燃烧完毕，然后，断开电源，结束焊接。

在焊接过程中，除焊条的焊芯端部与待焊焊件可以有短路过渡外，焊芯的其余部分与待焊焊件72保持绝缘。若焊条74上的药皮有破损而焊剂73中有金属碎块，则会使焊芯侧面与焊件72短路，从而影响焊接过程的顺利进行。

图6示出了本发明埋偏弧焊接方法的示意图。如图6所示，电弧被埋在焊剂和焊条药皮下方，因此无弧光，热量损失少，焊接速度比焊条电弧焊提高20％左右，生产率得到提高，改善了劳动环境。

本实施例中，焊条74的放置、电源76的连接、在焊条74上覆盖焊剂73、接通电源76以及引弧等操作步骤是通过人工完成的，电弧引燃后的焊接过程靠焊条74的自燃自动完成而不需人工控制。引弧前是人工操作，与埋弧焊相比焊件装配精度可以适当降低，操作更加灵活，可进行短焊缝的焊接。引弧后不需人工控制，可以依靠自燃自动完成焊接过程，与焊条电弧焊相比较，降低了劳动强度。由于焊条74是沿焊件的焊口平行放置，利用在焊条侧面形成的偏弧实现焊接，减少了由于焊条长度及人工操作所需要占据的空间，更易实现狭小空间位置的焊接。

Claims (8)

1.一种埋偏弧焊接方法，其特征在于包括以下步骤：

1)摆放待焊焊件；

2)将焊条放置在焊口上方，焊条的摆放方向为沿焊口的延伸方向平行放置；

3)将焊条、待焊焊件分别与电源的两极连接；

4)在焊条上放置焊剂；

5)用引弧导体使所述焊条和焊件接触进行短路引弧。

2.根据权利要求1所述的埋偏弧焊接方法，其特征在于在步骤1)中，在进行焊件摆放时，使焊口呈水平位置摆放。

3.根据权利要求1所述的埋偏弧焊接方法，其特征在于在步骤2)中，放置焊条时，将焊条与待焊焊件紧靠放置，使焊条的药皮表面与待焊焊件完全接触。

4.根据权利要求1所述的埋偏弧焊接方法，其特征在于在步骤3)中，电源采用直流弧焊电源或交流电源，当采用直流弧焊电源时，将焊条接电源的正极或负极，待焊焊件接电源的负极或正极。

5.根据权利要求1所述的埋偏弧焊接方法，其特征在于在步骤4)中，焊条上所放置的焊剂的量是将焊条完全覆盖。

6.根据权利要求1-5之一所述的埋偏弧焊接方法，其特征在于当焊口延伸的长度大于单根焊条长度时，根据焊口长度选择焊条数量，引弧时沿焊口方向依次对各焊条单独进行引弧，逐根施焊。

7.根据权利要求6所述的埋偏弧焊接方法，其特征在于所述焊剂采用与焊条的药皮性能相近并符合相应焊缝性能要求的焊剂。

8.根据权利要求1-5之一所述的埋偏弧焊接方法，其特征在于所述焊剂采用与焊条的药皮性能相近并符合相应焊缝性能要求的焊剂。

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