淺談手工電弧焊修復(fù)技術(shù)

宋建程 陳維剛

摘 要：焊接修復(fù)是焊接技術(shù)領(lǐng)域的一個重要應(yīng)用，但目前應(yīng)用最廣泛的修復(fù)方法是手工電弧焊修復(fù)，其優(yōu)點(diǎn)是所用的設(shè)備簡單、操作方便、適用性強(qiáng)，特別適用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜工件的焊接修復(fù)；缺點(diǎn)是效率低、勞動強(qiáng)度大、焊接修復(fù)質(zhì)量受操作者技術(shù)因素的影響較大。所以對焊接設(shè)備、工具的選擇，焊接參數(shù)和焊接工藝的制定要明確。

關(guān)鍵詞：焊接修復(fù)；弧焊電源；輔助工具；焊接工藝

機(jī)械零部件大多數(shù)是用金屬材料制造的，在復(fù)雜和苛刻的條件下長期工作會出現(xiàn)裂紋、磨損或損壞，嚴(yán)重時甚至導(dǎo)致設(shè)備報廢，以磨損和腐蝕為例，每年損失達(dá)數(shù)百億以上。因此對重大工程、工廠的裝備和機(jī)械零部件的焊接修復(fù)具有重要的意義，引起了世界各國的普遍關(guān)注。由于焊接修復(fù)操作工藝簡單和適用范圍廣泛，在工程結(jié)構(gòu)中發(fā)揮了越來越大的作用，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

焊接修復(fù)方法很多，常用的有手工電弧焊、埋弧焊、氣體保護(hù)焊和熱噴涂修復(fù)等。手工電弧焊修復(fù)是最常用的焊接修復(fù)方法，它是利用電弧加熱、熔化焊條對工件損壞部位進(jìn)行焊接修復(fù)的。手工電弧焊修復(fù)所用的設(shè)備簡單、操作方便、適用性強(qiáng)，特別適用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜工件的焊接修復(fù)。采用手工電弧焊修復(fù)技術(shù)，可以焊接修復(fù)碳鋼、低合金鋼、不銹鋼及鑄鐵件的裂紋、破損及其他形式的破壞等，還可以對零部件的磨損或腐蝕表面進(jìn)行堆焊修復(fù)。

1 手工電弧焊修復(fù)的特點(diǎn)

1.1 電弧在焊條端部與工件之間燃燒，熔敷金屬在焊條端部形成熔滴，在電弧力的作用下向熔池中過渡，與母材金屬熔合在一起，冷凝后形成焊縫熔敷金屬。

1.2 焊條由焊芯和藥皮組成，焊芯是拉制或鑄造的實(shí)心金屬棒，或裝入金屬粉末的金屬管，焊接修復(fù)時既是電極又是填充金屬。藥皮能提高電弧穩(wěn)定性、減少飛濺、改善熔滴過渡和焊縫成形，還能通過熔渣對熔池中熔化的母材進(jìn)行脫氧、去留、去鱗、去氫和滲碳合金等焊接冶金反應(yīng)，去除有害元素，添加有益元素，獲得合適的焊縫金屬化學(xué)成分，滿足修復(fù)部位的使用要求。

1.3 不采用保護(hù)氣體，也不采用焊劑保護(hù)熔化的焊條和熔池，而是通過焊條藥皮熔化或分解后產(chǎn)生的氣體和熔渣，隔絕空氣，防止熔滴和熔池金屬與空氣接觸，熔渣凝固后形成的渣殼覆蓋在被修復(fù)處的熔敷金屬表面，提高焊接修復(fù)質(zhì)量。

1.4 手工電弧焊機(jī)由弧焊電源、焊鉗和其他輔助工具組成，設(shè)備簡單，操作靈活，適應(yīng)性強(qiáng)，但對操作者有一定的技術(shù)要求。

2 手工電弧焊修復(fù)設(shè)備

2.1 弧焊電源

手工電弧焊修復(fù)用弧焊電源設(shè)備，一般包括交流弧焊電源、直流弧焊電源和逆變弧焊電源三大類。電弧能否穩(wěn)定燃燒是保證獲得優(yōu)質(zhì)焊接修復(fù)質(zhì)量的主要因素之一。為了使焊接電弧穩(wěn)定燃燒，弧焊電源必須具有以下幾個基本條件：（1）具有徒降外特性。焊接電源的外特性是指規(guī)定范圍內(nèi)，焊接電源穩(wěn)定輸出電流和輸出電壓的關(guān)系。（2）具有合適的空載電壓和短路電流。目前手工電弧焊電源的空載電壓一般≤80V。具有徒降外特性的電源，不但能保證電弧穩(wěn)定燃燒，而且在短路時不會產(chǎn)生過大電路。一般弧焊電源的短路電流為焊接電流的120%～150%，最大不超過200%。（3）良好的動特性。動特性越好越容易引弧、焊接過程越穩(wěn)定、飛濺越小，焊接修復(fù)過程會感到電弧平靜、柔和。（4）良好的調(diào)節(jié)特性。焊接修復(fù)時，工件材質(zhì)、厚度、坡口形式、修復(fù)位置、焊條型號和直徑不同，要求焊接電源提供的焊接電流不同。這就要求焊接電源能靈活、均勻、方便地調(diào)節(jié)焊接電流，并保證有一定的調(diào)節(jié)范圍。一般要求手工電弧焊機(jī)的電流調(diào)節(jié)范圍是焊接額定電流的0.25～1.2倍，可調(diào)節(jié)的最大電流應(yīng)不小于最小電流的4～5倍。

2.2 輔助工具

（1）焊鉗。是夾持焊條和控制焊條的工具。（2）焊接電纜。焊接回路的一部分。（3）面罩。手工焊接修復(fù)時必須佩帶防護(hù)面罩。（4）焊條烘干箱和保溫桶。（5）其他工具?，F(xiàn)場焊接修復(fù)時操作者必須備有尖錘、鋼絲刷、扁鏨、平錘等，主要用來清理修復(fù)部位的熔渣、鐵銹、氧化物和錘擊焊縫等。此外現(xiàn)場修復(fù)還應(yīng)配備鋼絲鉗、螺絲刀、扳手等，以便及時處理焊接裝置出現(xiàn)的意外故障。

3 手工電弧焊修復(fù)工藝

3.1 焊接修復(fù)前的準(zhǔn)備

3.1.1 待修復(fù)部位的處理。為保證零部件的焊接修復(fù)質(zhì)量，避免破損部位的殘留焊接缺陷對修復(fù)后零部件使用性能的影響，焊接修復(fù)前須對破損部位進(jìn)行必要的處理。常采用的處理方法有碳弧氣刨和氧氣乙炔火焰切割。

3.1.2 工件的清理。工件上待修部位表面上的鐵銹、水分、油、氧化皮等，焊接修復(fù)時容易引起氣孔、夾雜等缺陷，所以在焊接修復(fù)前必須清理干凈。多層焊接修復(fù)時，必須使用鋼絲刷等工具把每一層修復(fù)熔敷金屬的焊渣清理干凈。如果帶修復(fù)部位表面有油和水分，可用氣焊焊炬進(jìn)行烘烤，并用鋼絲刷清除。

3.1.3 焊條的烘干。為確保手工電弧焊的修復(fù)質(zhì)量，所用焊條在修復(fù)前進(jìn)行烘干，去除焊條藥皮的吸附水分。

3.1.4 焊前預(yù)熱處理。預(yù)熱是焊接修復(fù)開始前對被修復(fù)部位局部進(jìn)行適當(dāng)加熱的工藝措施。一般只對剛性大或焊接性差、容易裂的結(jié)構(gòu)件采用。

3.2 焊接修復(fù)的工藝參數(shù)

手工電弧焊修復(fù)工藝參數(shù)對修復(fù)質(zhì)量和焊接生產(chǎn)率有重要影響，主要包括焊條直徑、焊接電流、焊接電壓、焊接速度、電源極性及預(yù)熱溫度等。

3.2.1 焊條的選擇。焊接修復(fù)中主要根據(jù)修復(fù)工件的材質(zhì)和適用要求選擇焊條。普通低碳鋼和低合金鋼工件修復(fù)一般按等強(qiáng)匹配原則選用強(qiáng)度級別相同的焊條。一般結(jié)構(gòu)件選用酸性焊條，重要焊接結(jié)構(gòu)件的修復(fù)選用低氫型焊條。焊條直徑選擇主要考慮修復(fù)工件的厚度、損壞位置、施焊方法等。

3.2.2 焊接電流。焊條確定后，焊接電流種類和極性要與焊條匹配。低氫鈉型焊條比必須采用直流反接，低氫鉀型焊條可采用直流反接或交流。酸性焊條一般采用交流，也可采用直流。堿性焊條多數(shù)采用直流電源，少數(shù)堿性焊條可選用交直流兩用電源。

3.2.3 焊接電壓。焊接電壓取決于電弧的長度。電弧越長，焊接電壓越高，焊縫越寬；但電弧太長，電弧挺度不夠，飄忽不定，熔滴過渡時容易產(chǎn)生飛濺，對電弧中的熔滴和熔池金屬保護(hù)不良，導(dǎo)致焊縫產(chǎn)生氣孔；而電弧太短，熔滴向熔池過渡時容易產(chǎn)生短路，導(dǎo)致熄弧，使電弧不穩(wěn)定，從而影響焊接修復(fù)質(zhì)量。

3.2.4 焊接速度。焊接速度是指單位時間內(nèi)完成的焊縫長度。焊接速度直接影響焊縫成形、焊補(bǔ)處的組織和修復(fù)質(zhì)量。焊接速度的大小應(yīng)根據(jù)修復(fù)件所需的線能量、焊接電流和焊接電壓綜合考慮確定。如果焊接速度太慢，則焊縫會過高或過寬，外形不整齊，焊接修復(fù)較薄結(jié)構(gòu)件時甚至?xí)?；如果焊接速度太快，焊接較窄，則會發(fā)生未焊透缺陷。因此在保證焊縫具有所要求的尺寸和外形、熔合良好的前提下，焊接速度由操作者根據(jù)修復(fù)件的實(shí)際情況靈活調(diào)節(jié)。

3.2.5 焊接修復(fù)層數(shù)。厚板件焊接修復(fù)時，一般要在破損處開出一定形狀的坡口，并采用多層焊或多層多道焊。多層焊或多層多道焊的前一條焊道對后一條焊道起預(yù)熱作用，而后一條焊道對前一條焊道起后熱處理作用，有利于提高焊縫金屬的韌性和塑性。

手工電弧焊修復(fù)技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)的各個部門獲得廣泛應(yīng)用，挖掘機(jī)斗齒、裝載機(jī)鏟刀刃、推土機(jī)刃板、破碎機(jī)、螺旋輸送機(jī)、攪拌機(jī)葉片、鐵路道軌、鍛錘、傳動齒輪的輪緣、各種磨具、碎渣機(jī)、球磨機(jī)、機(jī)床設(shè)備等局部發(fā)生損壞時都可以采用手工電弧焊進(jìn)行焊接修復(fù)。因此廣泛使用手工電弧焊修復(fù)損壞零部件，對節(jié)約材料、節(jié)省資金、彌補(bǔ)配件短缺等具有重要的意義。但是要充分發(fā)揮手工電弧焊修復(fù)技術(shù)的優(yōu)勢必須正確選用焊接設(shè)備和焊材，并制定相應(yīng)的修復(fù)工藝，掌握必要的焊接操作技術(shù)。