影响埋弧堆焊质量的因素解析

1.焊剂成分和颗粒度大小

同一类型的焊剂，由于颗粒度大小不同，对堆焊焊道的熔深影响不同。因为焊剂的颗粒度大小能改变焊剂的堆积质量和透气性，造成堆焊区域受到的压力不同，使堆焊焊道的熔深发生变化。当采用细颗粒焊剂堆焊时，得到的堆焊焊道熔深比粗颗粒的焊剂要深一些。

2.堆焊电流种类及极性

低合金钢的埋弧堆焊多采用直流电源。直流电源极性对堆焊焊道形状尺寸的影响主要表现在堆焊焊道的熔深和堆高量这两个方面。图5-10所示为堆焊电流种类及极性对堆焊焊道熔深的影响，堆焊工艺参数为：焊丝直径2mm，堆焊速度30m/h。

采用直流电源反接（工件接负极）堆焊时，得到的堆焊焊道熔深最大；采用直流正接时，得到的堆焊焊道熔深最小。采用交流电源堆焊时，得到的堆焊焊道熔深几乎是直流电源的正接和反接的平均值。电源极性对堆焊焊道形状尺寸的影响如图5-11所示。直流反接的堆焊焊道熔深比正接时约大一倍，堆焊焊道的熔宽几乎不变，但堆焊焊道的堆高量却比直流正接时低。

图5-10 堆焊电流种类及极性对堆焊焊道熔深的影响

1—直流反接 2—交流 3—直流正接

图5-11 电源极性对堆焊焊道形状尺寸的影响

1—直流正接 2—直流反接

采用直流电源焊条电弧焊时，为了得到较大的熔透深度，通常使用直流正接。但在埋弧堆焊中，因为焊剂中含有较多的氟化钙，在高温电弧作用下CaF₂分解出氟，在阴极夺取电子形成负离子，这是一个放热反应。当采用含有较多CaF₂的焊剂堆焊时，堆焊焊道的熔深变浅。

3.焊丝伸出长度和倾斜角度

埋弧堆焊过程中焊丝受到的电阻热作用与焊丝的伸出长度成正比，即焊丝伸出长度增加，伸出部分的电阻热增大，焊丝熔化加快，堆焊电弧下面的熔融金属量增多。这就阻碍了电弧向基体金属的潜入，有利于减少堆焊焊道的熔深，增加堆焊焊道的堆高量。图5-12所示为焊丝伸出长度对堆焊焊道形状尺寸的影响。

焊丝伸出长度增加，单位时间内被熔化的焊丝金属量增多（图5-13），堆焊焊道熔深减少，导致母材在堆焊熔敷金属中所占的比例减少。焊丝伸出长度通常为20～60mm。采用直径4～6mm焊丝堆焊时，由于焊丝伸出长度变化不大，对堆焊焊道形状尺寸的影响可以不考虑；采用直径3mm焊丝时，焊丝伸出长度不得超出规定偏差±5～10mm，否则堆焊焊道形状尺寸将产生较大的变化。

图5-12 焊丝伸出长度对堆焊焊道形状尺寸的影响

（焊丝直径5mm，堆焊电流800A，电弧电压36～38V，焊接速度40m/h）(www.xing528.com)

（焊丝直径5mm，堆焊电流800A，电弧电压36～38V，焊接速度20m/h）

图5-13 焊丝伸出长度对熔化系数的影响

焊丝倾斜角度是指焊丝沿堆焊方向所倾斜的角度，分为前倾和后倾两种情况，如图5-14所示。当焊丝在后倾位置堆焊时，由于电弧弧柱倾斜角的关系，堆焊熔池中的液体金属被挤出得更多。与焊丝垂直工件堆焊相比，采用焊丝后倾的堆焊方法得到的堆焊焊道熔深增加，而堆焊焊道的宽度稍有减小，这在正常的埋弧堆焊中是不希望出现的。

当焊丝在前倾位置堆焊时，电弧弧柱大部分位于基体金属上，这就增加了堆焊电弧的活动性，电弧不能进一步潜入基体金属。堆焊熔池中被挤出的液态金属减少，堆焊焊道的熔深减少，而熔宽则有所增加。在一般钢件（如钢轧辊）的埋弧堆焊中，常采用焊丝前倾的堆焊法，焊丝的前倾角度约为6°～8°。

图5-14 焊丝倾斜位置的示意图

a）前倾 b）后倾

4.堆焊工件倾斜位置

根据圆形工件（如容器筒体、钢轧辊等）的倾斜位置，埋弧堆焊分为上坡堆焊和下坡堆焊两种，如图5-15所示。当进行上坡堆焊时，除了堆焊电弧的吹力作用外，由于弧坑中液态金属本身的重力作用，使液态金属向下流动，电弧易潜入基体金属，因此会增加堆焊焊道的熔深、减小熔宽、增加堆焊焊道的堆高量。

图5-15 工件倾斜堆焊时的示意图

a）上坡堆焊 b）下坡堆焊

进行下坡堆焊时，熔池中液态金属下淌并积聚在电弧的前方，阻碍电弧向母材的潜入，结果造成堆焊焊道的熔深变浅，熔宽增加。下坡堆焊时若工件的倾斜角度为6°～8°，堆焊焊道的熔深减小；若工件的倾斜角度继续增加，会出现与母材未熔合的现象。采用上坡堆焊时，若工件的倾斜角度不小于8°，那么堆焊焊道的熔宽将减小，堆高量将增加，这样将导致整个堆焊焊道的形状恶化。

当沿倾斜面自上而下地堆焊时，堆焊焊道的熔深比在水平面上堆焊时小；而自下而上堆焊时的熔深较大。保持堆焊熔池成水平状态是堆焊过程正常进行的必要条件，这时液态金属（包括熔融焊剂）的流体静压力与电弧吹力均衡。埋弧堆焊圆形工件（如容器筒体、钢轧辊等）时，可以借助于堆焊机床转动角度和送丝机构的转动角度达此目的。

埋弧堆焊修复过程中，由于材料、设备、工艺及操作等方面的原因，堆焊焊道有时会出现裂纹、气孔、未焊透等缺陷。改变工艺参数会导致合金元素过渡量的变化，引起堆焊层组织性能变化，使其抗裂性降低。埋弧堆焊过程中应严格遵守操作工艺规程，堆焊前清除工件表面的油、锈等，严禁堆焊材料与设备上的润滑油接触，应随时注意工艺参数（特别是堆焊电流、电弧电压等）的变化并及时调整。