一、焊条电弧焊(SMAW)工艺
焊条电弧焊(Shielded Metal Arc Welding,SMAW)是最传统、最灵活的电弧焊方法,广泛应用于钢结构、压力管道、船舶和桥梁等领域的焊接施工。其工作原理是利用焊条与工件之间产生的电弧热熔化工件和焊条,焊条表面的药皮在电弧高温下分解产生保护气体和熔渣,隔离空气中的有害气体对熔池的影响。
焊条的选择是焊条电弧焊工艺设计的第一步。焊条按药皮类型分为酸性焊条(如E4303、E4313)和碱性焊条(如E5015、E5016)。酸性焊条工艺性好、可全位置焊接,适合一般钢结构;碱性焊条抗裂性好、冲击韧性高,适合重要结构件和低温工况。焊条直径根据板厚选择:薄板(<3mm)用2.0-2.5mm焊条,中板(6-12mm)用3.2-4.0mm焊条,厚板(>12mm)用5.0-6.0mm焊条。
焊接电流是焊条电弧焊最重要的工艺参数。电流过小会导致电弧不稳、熔合不良、夹渣等缺陷;电流过大会导致焊条发红、药皮脱落、焊缝咬边。通常每毫米焊条直径对应25-40A的电流范围。具体选择还应考虑焊接位置(平焊取上限、立焊和仰焊取下限)、板厚和接头形式等因素。
运条手法控制是焊条电弧焊操作技术的核心。焊工需要通过电弧长度控制(短弧焊接为主)、焊条角度调整(前进方向70-80°)和适当的摆动动作(锯齿形、月牙形、圆形等)来控制熔池形状和焊缝成形。厚板多层多道焊还需注意层间温度控制(通常150-250℃)和清渣质量。
二、埋弧焊(SAW)工艺
埋弧焊(Submerged Arc Welding,SAW)是一种高效的电弧焊工艺,电弧在颗粒状焊剂层下燃烧,焊丝连续送进进行焊接。由于电弧被焊剂层完全覆盖,无弧光辐射、飞溅极少,焊接质量稳定且自动化程度高,是中厚板焊接的首选工艺。
埋弧焊系统由焊接电源(通常为直流或交流恒流电源)、送丝机构、焊剂输送与回收装置、行走机构(或焊接操作机)组成。现代埋弧焊机多采用数字化控制,可精确设定和监控焊接参数,配合自动跟踪系统实现长焊缝的稳定焊接。
埋弧焊的工艺参数主要包括焊接电流、电弧电压、焊接速度和焊丝直径。焊接电流决定熔深和熔敷率,通常在400-1200A范围;电弧电压影响熔宽和焊缝形状系数,一般在30-40V之间;焊接速度需与热输入匹配,过快会导致咬边,过慢则熔池过大。焊剂粒度和堆高直接影响焊缝成形——粒度过粗或堆高不足会导致电弧外露,过细则影响透气性导致表面气孔。
埋弧焊的冶金优势体现在焊剂对焊缝的合金化处理上。通过焊剂中的合金元素过渡,可以实现焊缝成分的精确调控,使焊缝金属的力学性能甚至超过母材。焊剂与焊丝的匹配是埋弧焊焊接质量的核心。熔炼焊剂与烧结焊剂的选用需根据母材成分和接头性能要求决定。
三、两种工艺的比较与应用
焊条电弧焊的突出优势在于便携性和灵活性——设备简单、无需保护气体、可在任何位置焊接、能适应复杂的现场条件。缺点是生产效率低、对操作技能要求高、质量一致性差。主要应用领域包括:钢结构现场安装、管道焊接、船舶修造、建筑钢筋焊接和容器修补焊接。
埋弧焊的优势在于高效率(熔敷率可达焊条电弧焊的5-10倍)、高质量(无飞溅、成形美观、力学性能优良)和低劳动强度。缺点是只能平焊或角焊位置、不适合薄板、焊剂回收处理增加成本和工序。主要应用于:大型储罐制造、压力容器筒体纵环缝、H型钢和箱型梁焊接、桥梁箱梁和船舶平直长焊缝。
两种工艺在实际生产中常常互补使用——平直长焊缝用埋弧焊提升效率,短焊缝和现场安装用手工焊保证灵活性。掌握这两种基础工艺是焊接技术人员的核心基本功。