板對板平焊對接焊條電弧焊實訓設(shè)置及操作要點

劉海，文申柳，李林鑫

(四川化工職業(yè)技術(shù)學院機械工程系，四川瀘州646005)

0 前言

高職(?？?焊接技術(shù)及自動化專業(yè)的實習計劃各個學校大同小異，焊接實習項目的設(shè)置需要考慮的問題很多:例如經(jīng)費的多少、指導教師水平高低、場地的大小、設(shè)備的數(shù)量、學生技能的培養(yǎng)效率、成本的控制等等。要把這些問題綜合考慮進去就需要找到所有問題的平衡點。筆者通過長期的焊接專業(yè)教學摸索以及到近十幾所高職院校考察，在咨詢大量從事焊接專業(yè)企業(yè)技術(shù)人員的基礎(chǔ)上，總結(jié)出了板對板平對接焊條電弧焊的操作要點及技巧，該項目的成本相對較低，而且基本不受到學校硬件條件的限制，同時這個項目只要能夠按照要求完成，讓學生多練習，熟練掌握，效果很好［1－2］。

1實訓項目的設(shè)置

1.1 項目內(nèi)容

(1)焊件尺寸:如圖1所示。

圖1 焊件尺寸

(2)焊接方法:焊條電弧焊。

(3)焊件材料:低碳鋼Q235。

(4)焊接位置:平焊。

(5)焊接材料:E4303。

(6)設(shè)備、工量具:面罩、手套、敲渣錘、鑿子、銼刀、鋼絲刷、砂紙、鋼直尺、焊條筒、角磨機、鋼絲鉗、鋼鋸條、勞動防護用品等。

1.2 技術(shù)要求

(1)單面焊雙面成形。

(2)焊件坡口兩端不得安裝引弧板。

(3)焊件一經(jīng)施焊，不得任意更換和改變焊接位置。

(4)定位焊時反變形量自定［3］。

1.3 操作要點

1.3.1 焊前準備

(1)焊前清理 為了防止焊接過程中出現(xiàn)氣孔，必須重視焊前試板的清理工作，焊前使用的清理方法不限，但最好能用角向磨光機打磨，效率較高，效果也比較好。

焊前需將坡口面和靠近坡口上、下兩側(cè)20 mm內(nèi)的鋼板上的油、銹、水分及其它污物打磨干凈，至露出金屬光澤為止。打磨范圍如圖2所示。

圖2 焊前打磨區(qū)

(2)裝配與定位焊 試板裝配定位焊所用焊條與正式焊接時相同。定位焊縫的位置應(yīng)在試板背面的兩端頭處，始焊端可少焊些，終焊端應(yīng)多焊些，防止在焊接過程中收縮，造成未焊段坡口間隙變窄而影響焊接，定位焊縫必須焊牢，如圖3所示。

圖3 定位焊縫的位置

焊定位焊縫時，必須保證裝配間隙，最好在試板兩端放入尺寸符合要求的墊板，一般工廠通常都放焊條頭來調(diào)整裝配間隙。建議始焊端4.0 mm，終焊端3.2 mm。

(3)預置反變形 為了保證試板焊后沒有角變形，因此焊前試板要預置反變形，獲得反變形的辦法如圖4所示。

圖4 試板定位焊時預留反變形

反變形角度可用萬能角度尺或焊縫測量器測量，也可測Δ值，Δ值可根據(jù)試板寬度計算出。

式中:Δ——試板表面高度差(mm);

b——試板寬(100 mm);

θ——反變形角(按3°計)。

1.3.2 焊接工藝參數(shù)

推薦焊接工藝參數(shù)如表1所示。

表1 焊接工藝參數(shù)

1.3.3 焊接要點

平焊時，由于焊件處在俯焊位置，與其它焊接位置相比操作較容易。它是板狀、管狀試件各種位置焊接操作的基礎(chǔ)。但是，平焊位置打底焊時，熔孔不易觀察和控制，在電弧吹力和熔化金屬的重力作用下，使焊道背面易產(chǎn)生超高或焊瘤等缺陷。因此，這個項目的焊接仍具有一定難度。

(1)焊道分布 單面焊四層四道，如圖5所示。

圖5 焊道分布

(2)焊接位置 試板放在水平面上，間隙小的一端放在左側(cè)。

2 焊接工藝措施

2.1 打底焊

打底焊時焊條與試件之間的角度如圖6所示，采用小幅度鋸齒形橫向擺動，并在坡口兩側(cè)稍停留，連續(xù)向前焊接，即采用連弧焊法打底。

圖6 平焊打底焊焊條角度

打底焊要注意以下幾點:

(1)控制引弧位置。打底層從試板左端定位焊縫的始焊處開始引弧，電弧引燃后，稍作停頓預熱，然后橫向擺動向右施焊，待電弧到達定位焊縫右側(cè)前沿時，將焊條下壓并稍作停頓，以便形成熔孔。

(2)控制熔孔的大小。在電弧的高溫和吹力作用下，試板坡口根部熔化并擊穿形成熔孔，如圖7所示，此時應(yīng)立即將焊條提起至離開熔池約1.5 mm左右，即可以向右正常施焊。

打底層焊接時，為保證得到良好的背面成形和優(yōu)質(zhì)焊縫，焊接電弧要控制短些，運條要均勻，前進的速度不宜過快。要注意將焊接電弧的2/3覆蓋在熔池上，電弧的1/3保持在熔池前，用來熔化和擊穿試件的坡口根部形成熔孔。施焊過程中要嚴格控制熔池的形狀，盡量保持大小一致。并觀察熔池的變化及坡口根部的熔化情況，焊接時如果有明顯的熔孔出現(xiàn)，則背面可能要燒穿或產(chǎn)生焊瘤。

圖7 平板對接平焊時的熔孔

熔孔的大小決定背面焊縫的寬度和余高。若熔孔太小，焊根熔合不好，背彎時易裂開;若熔孔太大，則背面焊道既高又寬很不好看，而且容易燒穿，通常熔孔直徑比間隙大l～2 mm較好。焊接過程中若發(fā)現(xiàn)熔孔太大，可稍加快焊接速度和擺動頻率，減小焊條與焊件間的夾角;若熔孔太小，則可減慢焊接速度和擺動頻率，加大焊條與焊件間夾角。

當然還可以用改變焊接電流的辦法來調(diào)節(jié)熔孔的大小，但這種辦法是不可取的，因為實際生產(chǎn)中由于坡口角度、裝配間隙和結(jié)構(gòu)形式的變化，不允許隨時調(diào)整焊接電流，而且即使調(diào)整也比較麻煩，因此必須掌握用改變焊接速度、擺動頻率和焊條角度的辦法來改善熔池狀況，這正是焊條電弧焊的優(yōu)點［4］。

(3)控制鐵水和熔渣的流動方向。焊接過程中電弧永遠要在鐵水的前面，利用電弧和藥皮熔化時產(chǎn)生的氣體的定向吹力，將鐵水吹向熔池后方，這樣既能保證熔深，又能保證熔渣與鐵水分離，減少夾渣和產(chǎn)生氣孔的可能性。焊接時要注意觀察熔池的情況，熔池前方稍下凹，鐵水比較平靜，有顏色較深的線條從熔池中浮出，并逐漸向熔池后上部集中，這就是熔渣，如果熔池超前，即電弧在熔池后方時很容易夾渣。

(4)控制坡口兩側(cè)的熔合情況。焊接過程中隨時都要觀察坡口面的熔合情況，必須清楚地看見坡口面熔化并與焊條熔敷金屬混合形成熔池，熔池邊緣要與兩側(cè)坡口面熔合在一起才行，最好在熔池前方稍有個小坑，但隨即能被鐵水填滿，否則熔合不好，背彎時易產(chǎn)生裂紋。

(5)焊縫接頭。打底焊道無法避免焊接接頭，因此必須掌握好接頭技術(shù)。當焊條即將焊完，需要更換焊條時，將焊條向焊接的反方向拉回約10～15 mm，如圖8a所示，并迅速抬起焊條，使電弧逐漸拉長很快熄滅。這樣可把收弧縮孔消除或帶到焊道表面，以便在下一根焊條焊接時將其熔化掉。注意回燒時間不能太長，應(yīng)盡量使接頭處成為斜面，如圖8b所示。焊縫接頭有2種方法:熱接法和冷接法。

圖8 焊縫接頭前的焊道

熱接法即采用前一根焊條的熔池還沒有完全冷卻就立即接頭。這是生產(chǎn)中常用的方法，也最適用，但接頭難度大。獲得理想接頭的關(guān)鍵有如下幾點:

(1)更換焊條要快，最好在開始焊接時，持面罩的左手中就抓幾根準備更換的焊條，前根焊條焊完后，立即換好焊條，趁熔池還未完全凝固時，在熔池前方10～20 mm處引燃電弧，并立即將電弧后退到接頭處。

(2)位置要準，電弧后退到原先的弧坑處，估計新熔池的后沿與原先的弧坑后沿相切時立即將焊條前移，開始連續(xù)焊接。由于原來的弧坑已被熔渣覆蓋著，只能憑經(jīng)驗判斷弧坑后沿的位置，因此操作難度大。如果新熔池的后沿與弧坑后沿不重合，則接頭不是太高就是缺肉，因此必須反復練習。

(3)掌握好電弧下壓時間。當電弧已向前運動，焊至原弧坑的前沿時，必須再下壓電弧，重新?lián)舸╅g隙再生成一個熔孔，待新熔孔形成后，再按前述要領(lǐng)繼續(xù)焊接。這段時間和位置是否合適，決定焊縫背面焊道的質(zhì)量，也是較難掌握的。

冷接法即前一根焊條的熔池已冷卻。施焊前，先將收弧處打磨成緩坡形，在離熔池后約10 mm處引弧。焊條做橫向擺動向前施焊，焊至收弧處前沿時，填滿弧坑，焊條下壓并稍作停頓。當聽到電弧擊穿聲時，形成新的熔孔后，逐漸將焊條抬起，進行正常施焊。

2.2 填充焊

填充層施焊前，先將前一道焊縫的熔渣、飛濺清除干凈，將打底層焊縫接頭的焊瘤打磨平整，然后進行填充焊。填充層焊接時的焊條角度，如圖9所示。

圖9 填充層焊時的焊條角度

焊填充層焊道時需注意以下三點:

(1)控制好焊道兩側(cè)的熔合情況。填充焊時，焊條擺幅加大，在坡口兩側(cè)停留時間可比打底焊時稍長些，必須保證坡口兩側(cè)有一定的熔深，并使填充焊道表面稍向下凹。

(2)控制好最后一道填充焊縫的高度和位置。填充層焊縫的高度應(yīng)低于母材約0.5～1.5 mm，最好略呈凹形，要注意不能熔化坡口兩側(cè)的棱邊，便于表面層焊接時能夠看清坡口，為表面層的焊接打好基礎(chǔ)，焊填充焊道時，焊條的擺幅逐層加大，但要注意不能太大，千萬不能讓熔池邊緣超出坡口面上方的棱邊［5－6］。

(3)接頭方法如圖10所示。不需向下壓電弧，其它要求同打底焊。

圖10 填充層焊縫

2.3 蓋面焊

蓋面層施焊時的焊條角度，運條方法及接頭方法與填充層相同。但蓋面層施焊時焊條擺動的幅度要比填充層大。擺動時要注意擺動輻度一致，運條速度均勻。同時注意觀察坡口兩側(cè)的熔化情況、施焊時在坡口兩側(cè)稍作停頓，以便使焊縫兩側(cè)邊緣熔合良好，避免產(chǎn)生咬邊，以得到優(yōu)質(zhì)的蓋面焊縫。焊條的擺幅由熔池的邊沿確定，焊接時必須注意保證熔池邊沿不得超過試板表面坡口棱邊2 mm，否則焊縫超寬。蓋面接頭要特別注意，否則不美觀。

3 結(jié)束語

通過以上這些方法與要點進行“板對板平對接焊條電弧焊”實訓教學，不僅能夠節(jié)約實訓支出，而且關(guān)鍵是能夠讓學生學習到相關(guān)的實訓操作技能，有利于后續(xù)的提高與發(fā)展。

［1］ 楊宗斌.1Cr18Ni9Ti不銹鋼管對接焊［J］.焊管，2006，29(1):73 －75，80.

［2］ 譚安富.焊工考試項目平焊位板對接試件焊接技術(shù)要點［J］.焊接技術(shù)，2006，35(5):75 －76.

［3］ 朱學忠.板對接單面焊雙面成形操作技術(shù)的探討［J］.焊接技術(shù)，2008，37(2):66 －69.

［4］ 余剛.鋼制對接焊縫缺陷超聲相控陣檢測圖像特征與識別［D］.南昌航空大學，2012.

［5］ 李歆.15CrMo鋼管對接水平固定焊技能教學［J］.現(xiàn)代企業(yè)教育，2013(12):92.

［6］ 葉振明.平板對接焊和管板角焊手工單面焊兩面成型工藝［J］.石油施工技術(shù)，1983(3):15－17.