埋弧焊簡(jiǎn)稱SAW焊，SAW是英文 Submerged Arc Welding 的縮寫。埋弧焊是一種靠電弧在焊劑層下燃燒進(jìn)行焊接的方法。其實(shí)質(zhì)與使用焊條的電弧焊是一樣的，屬于以熔渣保護(hù)為主的氣-渣聯(lián)合保護(hù)的電弧焊。在自動(dòng)埋弧焊過(guò)程中，送絲、行走、送焊劑和回收焊劑等全由機(jī)械裝置來(lái)完成。所以說(shuō)，自動(dòng)埋弧焊是當(dāng)今焊接生產(chǎn)效率較高的機(jī)械化焊接方法之一，而且埋弧焊的成本也比較低。埋弧焊是高效率、低成本、被廣泛采用的焊接方法。

  埋弧焊的焊接過(guò)程，見(jiàn)圖5-19。首先通過(guò)焊劑漏斗在焊件表面覆蓋一層顆粒狀焊劑，送絲機(jī)構(gòu)將焊絲經(jīng)導(dǎo)電嘴送到焊劑層下，并引燃電弧。電弧除直接加熱焊件和焊絲形成熔池及熔滴外，其輻射熱還熔化周圍的焊劑而形成熔渣。部分焊劑和金屬甚至被加熱成蒸氣而把熔渣排開，形成一個(gè)籠罩著電弧和熔池的氣泡，使焊接高溫區(qū)與外界空氣隔離，防止空氣侵入。隨著電弧向前的移動(dòng)，熔池前部也向前延伸，熔池后部則逐漸冷卻凝固形成焊縫。重量較輕的熔渣浮在熔池表面，冷卻后成為渣殼。

 埋弧自動(dòng)焊機(jī)由焊劑漏斗、焊絲盤、送絲機(jī)構(gòu)、導(dǎo)電嘴和控制等組成，全部裝在一個(gè)能自動(dòng)行走的小車上，用電纜與焊接電源及制箱連接。焊接時(shí)，只要按下啟動(dòng)按鈕，整個(gè)焊接過(guò)程（包括引弧、絲、小車行走等）將自動(dòng)進(jìn)行。

 由于采用裸焊絲，且導(dǎo)電嘴長(zhǎng)度僅約50mm,同時(shí)，渣層可防止屬飛濺，所以，埋弧焊可采用大電流（300A~2000A)進(jìn)行焊接，使界接速度和熔深大大增加。

 埋弧焊焊接不銹鋼管所用的焊接材料、焊絲和焊劑見(jiàn)表5-4。

一、埋弧焊的特點(diǎn)

1. 埋弧焊的主要優(yōu)點(diǎn)

 埋弧焊生產(chǎn)特點(diǎn)是埋弧、自動(dòng)和大電流。埋弧自動(dòng)焊有如下優(yōu)點(diǎn)：

  a. 生產(chǎn)效率高

    這是因?yàn)?，一方面焊絲導(dǎo)電長(zhǎng)度縮短，電流和電流密度提高，因此電弧的熔深能力和焊絲熔敷效率都大大提高。埋弧焊一般不開坡口單面一次焊熔深可達(dá)20mm.另一方面由于焊劑和熔渣的隔熱作用，電弧上基本沒(méi)有熱的輻射散失，飛濺也小，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，因而使埋弧焊的焊接速度可以大大提高；以厚度8mm~10mm鋼板對(duì)接為例，單絲埋弧焊速度可達(dá)30m/h~50m/h,雙絲或多絲埋弧焊還可提高一倍以上，而手工焊條電弧焊則僅為6m/h~8m/h。

  b. 焊縫質(zhì)量高

   埋弧焊時(shí)焊劑對(duì)電弧空間有可靠的保護(hù)，可有效地防止外界空氣的侵人。電弧區(qū)主要成分是二氧化碳,焊縫金屬中含氮量、含氧量大大降低。另外，焊接參數(shù)可以通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)保持穩(wěn)定，焊縫的化學(xué)成分和性能比較均勻，機(jī)械性能比較好，焊縫表面光潔平直。同時(shí)，因熔深較大，故不易產(chǎn)生未焊透的缺陷。因此，對(duì)焊工技術(shù)水平要求可以適當(dāng)降低。

  c. 勞動(dòng)條件好

   由于實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化、自動(dòng)化焊接，除了減輕手工焊操作的勞動(dòng)強(qiáng)度外，它沒(méi)有弧光輻射，這是埋弧焊的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。而且焊接材料和電能的消耗較低。

2. 埋弧焊的主要缺點(diǎn)

  a. 由于埋弧焊是依靠顆粒狀焊劑堆積形成保護(hù)條件，因此，埋弧焊一般僅適用于水平位置的焊接。

  b. 對(duì)焊件邊緣的加工裝配精度（錯(cuò)邊、間隙等）要求高，尤其是不銹鋼焊管。否則，會(huì)使焊接過(guò)程不穩(wěn)定，以致產(chǎn)生氣孔、裂紋、燒穿等缺陷。

  c. 由于埋弧焊電弧的電場(chǎng)強(qiáng)度較大，電流小于100A時(shí)，電弧的穩(wěn)定性不好，因此，不適宜焊接厚度小于1mm的薄壁管。

二、埋弧焊用焊絲和焊劑及其配合

 1. 焊絲

  埋弧焊用焊絲與手工電弧焊焊條鋼芯同屬一個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。不銹鋼埋弧焊用焊絲，可參考YB/T 5092-1996《焊接用不銹鋼絲》等。焊絲直徑為ф1.6mm~6.0mm.不同牌號(hào)的焊絲應(yīng)分類妥善保管，不能混用。焊前應(yīng)對(duì)焊絲表面仔細(xì)清理，去除油污等雜質(zhì)，防止焊接時(shí)產(chǎn)生氣孔等缺陷。

 2. 焊劑

  不銹鋼埋弧焊常用焊劑見(jiàn)表5-4。AVESTA 不銹鋼埋弧焊焊劑見(jiàn)表5-5。

  一般焊劑在使用前必須在250℃下烘干，并保溫1~2小時(shí)。限用直流焊的焊劑使用前必經(jīng)300℃~400℃烘干，保溫2小時(shí)，烘干后應(yīng)立即使用。施焊時(shí)，覆蓋層焊劑堆積厚度要適中，過(guò)厚易導(dǎo)致焊縫成型惡化變壞，產(chǎn)生凹坑。

 3. 焊絲和焊劑的選配

  欲獲得高質(zhì)量的埋弧焊焊接接頭，正確選用焊絲和焊劑是十分重要的。對(duì)耐熱鋼、低錳鋼、耐蝕鋼的焊接可選用中硅或低硅型焊劑并配合相應(yīng)的合金鋼焊絲。對(duì)于鐵素體、奧氏體等高合金鋼，一般選用堿度較高的熔煉焊劑或燒結(jié)、粘結(jié)焊劑，以降低合金元素的燒損及向焊縫過(guò)渡較多的合金元素。

   一般來(lái)說(shuō)，高錳高硅低氟焊劑，用于碳鋼或韌性要求不高的場(chǎng)合，配用低合金鋼焊絲。無(wú)錳無(wú)硅高氟焊劑屬堿性焊劑，適用于韌性要求高或不銹鋼等高合金鋼的焊接。中錳中硅中氟焊劑屬中性焊劑，多用于低合金鋼、結(jié)構(gòu)鋼焊接。

 埋弧焊用的焊絲，應(yīng)根據(jù)所焊鋼材類類別及對(duì)焊接接頭性能的要求加以選擇，并與相應(yīng)的焊劑配合使用，如表5-4列出了埋弧焊焊絲、焊劑的選配。

四、埋弧焊焊機(jī)

埋弧焊焊機(jī)是由機(jī)械、電源和控制系統(tǒng)3個(gè)主要部分組成，它們主要特點(diǎn)如下：

1. 機(jī)械結(jié)構(gòu)

 現(xiàn)以MZ-1000型自動(dòng)焊機(jī)的焊接小車為例來(lái)說(shuō)明自動(dòng)埋弧焊機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其他各種自動(dòng)埋弧焊機(jī)的結(jié)構(gòu)均與此大同小異。它由送絲機(jī)、行走小車、機(jī)頭調(diào)整機(jī)構(gòu)、導(dǎo)電嘴以及焊絲盤、焊劑漏斗等部件組成，通常還裝有控制盒。－

 a. 送絲機(jī) 

 送絲機(jī)的主要作用是將直徑Φ3mm~φ6mm的焊絲自動(dòng)輸送到電弧焊接區(qū)，它包括送絲傳動(dòng)系統(tǒng)、送絲滾輪和矯直滾輪等。

  送絲電動(dòng)機(jī)功率取決于焊絲直徑，一般為40W~100W.額定轉(zhuǎn)速為2650r/min,可以均勻調(diào)節(jié)。送絲機(jī)構(gòu)減速比取決于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和所要求的送給速度范圍，一般為100~160。

 b. 行走小車

  包括行走傳功機(jī)構(gòu)、行走輪及離合器等。行走輪一般應(yīng)為橡膠絕緣輪，使小車與導(dǎo)電嘴絕緣。當(dāng)離合器脫離時(shí)小車可以由手推動(dòng)，當(dāng)合上時(shí)則由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。行走電動(dòng)機(jī)功率取決于小車的自重，一般為40W~200W.行走機(jī)械減速比取決于電機(jī)和所要求焊接速度范圍，一般為800~1000.

 c. 機(jī)頭調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 

  為了使焊機(jī)能適應(yīng)各種類型焊縫焊接，并使焊絲對(duì)準(zhǔn)焊縫，送絲機(jī)應(yīng)有足夠的調(diào)節(jié)自由度。

 d. 導(dǎo)電嘴

  安裝在機(jī)頭上的銅制導(dǎo)電嘴（耐磨銅合金制成）是為了將電流導(dǎo)至焊絲用的。導(dǎo)電嘴一般分為3種不同的結(jié)構(gòu)形式（圖5-20)。

  滾輪式導(dǎo)電嘴由裝在導(dǎo)電板上的兩個(gè)耐磨銅滾輪組成。焊接電源線接在導(dǎo)電扳上。為了接觸導(dǎo)電良好，焊絲靠彈簧的張力夾緊在兩個(gè)滾輪之間。彈簧張力由螺釘來(lái)調(diào)節(jié)（圖5-20a)。

  夾瓦式導(dǎo)電嘴是由兩個(gè)帶槽的銅夾瓦組成。用兩個(gè)帶彈簧的螺釘使－夾瓦壓向另一夾瓦，以保證夾瓦與焊絲之間有良好的接觸。接電纜用螺栓接在固定夾瓦上。為了延長(zhǎng)使用壽命，可在夾瓦的溝槽中對(duì)不同直徑焊絲更換襯瓦。這種結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電嘴可以有效地導(dǎo)引焊絲的方向，并容許有較大的磨損（圖5-20b)。

   對(duì)于小直徑（Φ1.6mm~Φ2mm)的焊絲，可用偏心式導(dǎo)電嘴，也稱管狀導(dǎo)電嘴，它是由導(dǎo)電桿和導(dǎo)電嘴組成（圖5-20c).導(dǎo)電嘴用耐磨合金鉻銅制成，導(dǎo)電桿有直的或彎的。導(dǎo)電嘴與導(dǎo)電桿不在一個(gè)同心度上，因此，通過(guò)導(dǎo)電桿的焊絲在導(dǎo)電嘴的端頭中受到彎曲，并由于焊絲的彈性而在端頭的出口處造成必要的接觸壓力。

 e. 焊劑回收器

  專用埋弧焊機(jī)一般裝有焊劑回收器。目前一般的焊劑回收器均是利用0.3MPa~0.4MPa個(gè)大氣壓的壓縮空氣造成局部負(fù)壓實(shí)行吸收的，結(jié)構(gòu)型式有電動(dòng)吸入、氣動(dòng)吸入、吸壓式等多種。前兩種壓縮空氣不跟焊劑接觸，但輸送不可靠；后一種輸送控制可靠，但壓縮空氣直接和焊劑接觸。因壓縮空氣含水量高，焊劑受潮易使焊縫產(chǎn)生氣孔，因此使用起來(lái)都不太滿意，目前正在推廣用局部真空吸塵原理制造的新型焊劑回收器。

2. 焊接電源

  埋弧自動(dòng)焊可采用交流或直流電源進(jìn)行焊接，可根據(jù)產(chǎn)品焊接要求及焊劑型號(hào)選定電源。一般低碳鋼及低合金結(jié)構(gòu)鋼配用“焊劑430”或“焊劑431”時(shí)，焊接均應(yīng)優(yōu)先考慮采用交流電源。若用低錳低硅焊劑，必須選用直流電源才能保證埋弧焊過(guò)程電弧的穩(wěn)定性。采用直流電源時(shí)一般采用直流反極性，以獲得較大的熔深。埋弧焊直流電源有ZXG-1000R、ZDG-1000R等。

 埋弧焊焊接不銹鋼一般使用直流電源。粗絲埋弧焊一般采用電弧電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)式焊絲機(jī)構(gòu)，配用陡降外特性電源。細(xì)絲埋弧焊采用等速送絲機(jī)，配用平或緩降外特性電源。

 埋弧自動(dòng)焊焊接電源空載電壓要求在70V~80V以上。由于焊接電流較大，埋弧自動(dòng)焊電源的額定電流一般在700A~1000A之間。

3. 控制系統(tǒng)

通用小車式埋弧自動(dòng)焊機(jī)的控制系統(tǒng)包括：電源外特性控制、送絲和小車拖動(dòng)控制及程序自動(dòng)控制（其中主要是引弧和熄弧自動(dòng)控制）。一般埋弧焊機(jī)，常有一控制箱來(lái)安裝主要控制電器組件，但實(shí)際上控制系統(tǒng)總還有一部分組件是安裝在小車上的控制盒和焊接電源箱內(nèi)的，因此，使用時(shí)設(shè)備必須按照出廠時(shí)提供的外部接線安裝圖連接，如圖5-21。