埋弧焊是利用电弧作为热源的焊接方法。埋弧焊时电弧是在一层颗粒状的可熔化焊剂覆盖下燃烧,电弧不外露,埋弧焊由此得名。所用的金属电极是不间断送进的光焊丝。
图4—1是埋弧焊焊缝形成过程示意图。焊接电弧在焊丝与工件之间燃烧，电弧热将焊丝端部及电弧附近的母材和焊剂熔化。熔化的金属形成熔池，熔融的焊剂成为溶渣。熔池受熔渣和焊剂蒸汽的保护,不与空气接触。电弧向前移动时,电弧力将熔池中的液体金属推向熔池后方。在随后的冷却过程中,这部分液体金属凝固成焊缝。熔渣则凝固成渣壳,覆盖于焊缝表面。熔渣除了对熔池和焊缝金属起机械保护作用外,焊接过程中还与熔化金属发生冶金反应,从而影响焊缝金属的化学成分。
埋弧焊时,被焊工件与焊丝分别接在焊接电源的两极。焊丝通过与导电嘴的滑动接触与电源连接。焊接回路包括焊接电源、连接电缆、导电嘴、焊丝、电弧、熔池、工件等环节,焊丝端部在电弧热作用下不断熔化,因而焊丝应连续不断地送进，以保持焊接过程的稳定进行。焊丝的送进速度应与焊丝的熔化速度相平衡。焊丝一般由电动机驱动的送丝滚轮送进。随应用的不同,焊丝数目可以有单丝、双丝或多丝。有的应用中采用药芯焊丝代替实心焊丝,或是用钢带代替焊丝。
所用的焊接电流大，相应输入功率较大。加上焊剂和熔渣的隔热作用，热效率较高，熔深大。工件的坡口可较小，减少了填充金属量。单丝埋弧焊在工件不开坡口的情况下，一次可熔透20mm。
焊接速度高，以厚度8-10mm的钢板对接焊为例，单丝埋弧焊速度可达50-80cm/min，手工电弧焊则不超过10-13cm/mm。
焊剂的存在不仅能隔开融化金属与空气的接触，而且使熔池金属较慢凝固。液体金属与融化的焊剂有较多时间进行冶金反应，减少了焊缝中产生气孔、裂纹等缺陷的可能性。焊剂还可以向焊缝金属补充一些合金元素，提高焊缝金属的力学性能。
自动焊接时，焊接参数可通过自动调节保持稳定。与手工电弧相比，焊接质量对焊工技艺水平的依赖程度大大降低。
由于采用颗粒状焊剂，这种焊接方法一般只适用于平焊位置。其他位置焊接需采用特殊措施以保证焊剂能覆盖焊接区。
由于埋弧焊熔深大，生产率高，机械化操作的过程高，因而适于焊接中厚板结构的长焊缝。在造船、锅炉与压力容器、桥梁、起重机械、铁路车辆、工程机械、重型机械和冶金机械、核电站结构、海洋结构等制造部门有着广泛的应用，是当今焊接生产中最普遍使用的焊接方法之一。
随着焊接冶金技术与焊接材料生产技术的发展,埋弧焊能焊的材料已从碳素结构钢发展到低合金结构钢、不锈钢、耐热钢等以及某些有色金属,如镍基合金、钛合金、铜合金等。
选择埋弧焊焊接规范的原则是保证电弧稳定燃烧,焊缝形状尺寸符合要求,表面成形光洁整齐,内部无气孔、夹渣、裂纹、未焊透、焊瘤等缺陷。常用的选择方法有查表法、试验法、经验法、计算法。不管采用哪种方法所确定的参数,都必须在施焊中加以修正,达到最佳效果时方可连续焊接。
对接直焊缝的焊接方法有两种基本类型,即单面焊和双面焊。根据钢板厚度又可分为单层焊、多层焊,又有各种衬垫法和无衬垫法。
焊剂垫法埋弧自动焊。在焊接对接焊缝时,为了防止熔渣和熔池金属的泄漏,采用焊剂垫作为衬垫进行焊接。焊剂垫的焊剂与焊接用的焊剂相同。焊剂要与焊件背面贴紧,能够承受一定的均匀的托力。要选用较大的焊接规范,使工件熔透,以达到双面成形。
悬空焊。悬空焊一般用于无破口、无间隙的对接焊,它不用任何衬垫,装配间隙要求非常严格。为了保证焊透,正面焊时要焊透工件厚度的40%～50%,背面焊时必须保证焊透60%～70%。在实际操作中一般很难测出熔深,经常是靠焊接时观察熔池背面颜色来判断估计,所以要有一定的经验。
多层埋弧焊。对于较厚钢板,一次不能焊完的,可采用多层焊。第一层焊时,规范不要太大,既要保证焊透,又要避免裂纹等缺陷。每层焊缝的接头要错开,不可重叠。
圆形简体的对接环缝的埋弧焊要采用带有调速装置的滚胎。如果需要双面焊,第一遍需将焊剂垫放在下面简体外壁焊缝处。将焊接小车固定在悬臂架上,伸到筒体内焊下平焊。焊丝应偏移中心线下坡焊位置上。第二遍正面焊接时,在筒体外,上平焊处进行施焊。
埋弧半自动焊主要是软管自动焊,其特点是采用较细直径(2mm或2mm以下)的焊丝,焊丝通过弯曲的软管送入熔池。电弧的移动是靠手工来完成,而焊丝的送进是自动的。半自动焊可以代替自动焊焊接一些弯曲和较短的焊缝,主要应用于角焊缝,也可用于对接焊缝。
埋弧自动焊机的小车轮子要有良好绝缘,导线应绝缘良好,工作过程中应理顺导线,防止扭转及被熔渣烧坏。
焊接过程中应注意防止焊剂突然停止供给而发生强烈弧光裸露灼伤眼睛。所以,焊工作业时应戴普通防护眼镜。
埋弧自动焊熔剂的成分里含有氧化锰等对人体有害的物质。焊接时虽不像手弧焊那样产生可见烟雾,但将产生一定量的有害气体和蒸气。所以,在工作地点最好有局部的抽气通风设备。
