焊條電弧焊單面焊雙面成型焊接技術(shù)研究

陳文祥

摘要：隨著我國(guó)工業(yè)技術(shù)水平不斷提升，自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化的焊接技術(shù)逐漸涌現(xiàn)，為我國(guó)制造業(yè)的發(fā)展帶來(lái)質(zhì)的飛躍。然而焊條電弧焊單面焊雙面成型焊接技術(shù)具有獨(dú)特的工藝特征，從單面焊接達(dá)到正反面雙面成型的目的，在我國(guó)工業(yè)結(jié)構(gòu)建造中占有著重要的地位，是金屬產(chǎn)品加工中不可或缺的技術(shù)之一。文章主要介紹焊條電弧焊單面焊雙面成型的工藝與操作技術(shù)，供焊接人員參考，以提高焊條電弧焊操作技術(shù)水平具有借鑒作用。

關(guān)鍵詞：焊條電弧焊;單面焊雙面成型;工藝;技術(shù)

0 ?引言

在我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展中，焊接作為先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分，發(fā)揮著不可替代的重要作用，焊條電弧焊單面焊雙面成型焊接操作技術(shù)，具有提高生產(chǎn)率、減輕焊工勞動(dòng)強(qiáng)度、確保焊接質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在石油化工、船舶建造、起重和吊裝設(shè)備、鋼結(jié)構(gòu)工程等建設(shè)中廣泛應(yīng)用。

鋼結(jié)構(gòu)焊縫特點(diǎn)是量大且復(fù)雜，對(duì)于焊接位置較好并且容易操作，一般采取熔化極氣體保護(hù)焊焊接，這種焊接方法有利于提高焊接工作效率;但是對(duì)于空間位置狹小，既要保證焊透又不能實(shí)現(xiàn)雙面焊接，不利于實(shí)現(xiàn)熔化極氣體保護(hù)焊焊接技術(shù)時(shí)，就會(huì)采用焊條電弧焊單面焊雙面成型焊接工藝技術(shù)。本文就結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，對(duì)焊接接頭打底層焊接，采取的焊條電弧焊單面焊雙面成型焊接工藝技術(shù)進(jìn)行研究。

1 ?單面焊雙面成型工藝特點(diǎn)

焊條電弧焊單面焊雙面成型焊接工藝難度體現(xiàn)在焊縫的打底層根部焊接上，與焊條電弧焊雙面焊接不同之處在于，把以往傳統(tǒng)的堿性焊條連弧焊，通過(guò)新型工藝的改進(jìn)，采用大電流斷弧焊，讓鐵水自動(dòng)流淌到焊縫背面，觀察熔池的溫度狀態(tài)，焊條做瞬間運(yùn)動(dòng)，焊工依據(jù)熔孔的大小來(lái)控制焊接速度和擺動(dòng)，在焊縫間隙處依靠控制金屬熔池的大小和形狀來(lái)實(shí)現(xiàn)單面焊接，正反雙面成型。

對(duì)于焊接領(lǐng)域來(lái)說(shuō)是一門很難掌握的操作技術(shù)，這是為焊工，掌握好了這一門技術(shù)后，對(duì)于其他焊接操作技術(shù)的要求可以說(shuō)手到擒來(lái)，很容易掌握。所以掌握好單面焊雙面成型焊接技術(shù)，是焊工以后能更好的在焊接這一領(lǐng)域發(fā)展的前提和基礎(chǔ)。

2 ?單面焊雙面成型工藝準(zhǔn)備

2.1 坡口角度要合適，并預(yù)留一定鈍邊

在進(jìn)行其焊接操作技術(shù)的時(shí)，應(yīng)該準(zhǔn)備好所必須的設(shè)備，做好準(zhǔn)備工作。在焊接時(shí)使用V型坡口，坡口的角度控制在60-70℃為宜。通常采用氣割加工坡口法，打磨工件表面的氧化皮直至露出金屬光澤，避免在實(shí)施操作的時(shí)候出現(xiàn)焊接缺陷。

坡口根部有了鈍邊，可以承受較大的焊接電流，不會(huì)出現(xiàn)一引起電弧就擊穿根部的現(xiàn)象，有鈍邊容易控制熔池大小與形狀，特別是仰焊位置，必須選用稍大焊接電流才能保證焊縫背面成型，否則既無(wú)法成型也很難克服氣孔、夾渣等工藝缺陷。根據(jù)構(gòu)件的厚度一般坡口應(yīng)預(yù)留1-2mm鈍邊，鈍邊是沿焊件厚度方向未開(kāi)坡口的端面部分。如母材厚度在3mm左右時(shí)，坡口應(yīng)預(yù)留0.5mm左右鈍邊，采取小電流焊接，鈍邊太薄易被擊穿，即保證焊透又避免焊縫背面產(chǎn)生焊瘤缺陷。如母材厚度在12mm左右時(shí)，坡口應(yīng)預(yù)留1-2mm鈍邊，采取稍大電流焊接，鈍邊太厚，避免坡口鈍邊難以熔化產(chǎn)生未焊透缺陷。

2.2 焊接材料的選擇

在選擇焊條牌號(hào)的時(shí)候應(yīng)當(dāng)以母材的材質(zhì)為依據(jù)選擇相匹配的焊條，選擇焊條直徑應(yīng)根據(jù)所要焊接結(jié)構(gòu)構(gòu)件的具體厚度來(lái)選擇，一般選擇直徑較小，如？準(zhǔn)2.5或？準(zhǔn)3.2焊條為宜，便于操作。

在使用焊條之前一定要做好檢查工作，以確保每根焊條的質(zhì)量，如果焊條表面的顏色發(fā)生變化，有銹蝕或是表面出現(xiàn)裂紋，則嚴(yán)禁使用。在烘干焊條的時(shí)候應(yīng)當(dāng)根據(jù)焊條的性質(zhì)來(lái)制定相應(yīng)的溫度，嚴(yán)格控制焊條的烘干溫度和恒溫時(shí)間，在取用焊條時(shí)避免受潮，應(yīng)預(yù)先放置在準(zhǔn)備好的保溫桶內(nèi)隨用隨取。

2.3 坡口根部間隙要合適

當(dāng)完成加工構(gòu)件并滿足坡口角度要求時(shí)，為了保證焊縫根部鈍邊能被電弧擊穿完全熔化，構(gòu)件裝配定位之前焊縫根部應(yīng)該預(yù)留一定的間隙，考慮焊件受熱膨脹收縮特性，以300-400mm焊縫長(zhǎng)度為例，實(shí)踐證明，先焊部位根部間隙尺寸可以選擇為所使用焊條直徑尺寸，后焊部件根部間隙尺寸應(yīng)該大于焊條直徑的1-2mm左右為宜，間隙尺寸偏差應(yīng)在1-2mm左右。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，利于根部坡口鈍邊能被完全熔透，間隙的大小還與以下因素有關(guān)：

①構(gòu)件的厚度：在焊接過(guò)程中構(gòu)件母材較薄、較窄，散熱就會(huì)慢，熔池的溫度不宜散失，根部的間隙就要選擇較小一些，反之就要選擇較大一些。②電流參數(shù)：斷弧焊，當(dāng)焊工習(xí)慣使用大電流焊接操作時(shí)，根部間隙就要略小;其次立焊與仰焊位置焊接電流要比平焊位置電流略大10%-20%。③焊接位置：平焊和橫焊位置，先焊部位間隙可以小于所使用的焊條直徑，而對(duì)仰焊和立焊位置，先焊部位的焊縫根部間隙可以選擇焊條直徑，后焊部件就要稍大。④鈍邊尺寸：坡口鈍邊厚，焊縫根部間隙適當(dāng)大些;反之，根部間隙也應(yīng)適當(dāng)小些。

3 ?單面焊雙面成型操作技術(shù)

分析認(rèn)為能進(jìn)行焊條電弧焊單面焊雙面成形焊接操作技術(shù)的焊工，具有一定焊接操作技術(shù)基礎(chǔ)，在單側(cè)根部打底層焊接上實(shí)現(xiàn)單面焊雙面成型目的，其焊接操作技術(shù)及注意事項(xiàng)如下：

3.1 采用直流反接斷弧焊法

使用直流電源在進(jìn)行根部打底焊接時(shí)，通常有斷弧焊與連弧焊兩種方法。斷弧焊要求焊工手要穩(wěn)，每次起弧擊中的點(diǎn)要精準(zhǔn)一些，能更好控制熔池形狀、大小，把握好焊縫背面成型質(zhì)量;連弧焊則是對(duì)焊工調(diào)節(jié)電流能力和控制間隙要求高，電流小熔深較淺，容易產(chǎn)生未焊透焊接缺陷，電流大容易將坡口根部燒穿產(chǎn)生焊瘤缺陷。

堿性焊條采取直流正接進(jìn)行根部焊接打底時(shí)，此時(shí)母材溫度高，不易粘條，熔深較深，坡口鈍邊好擊穿，焊縫背面成型較容易，對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)較容易掌握。在仰焊焊接位置應(yīng)用中，焊接位置操作難度和熔池鐵水重力的影響，采用此方法，焊縫背面成型很容易凸出1mm以上，但是焊件受溫度的影響熔池中間容易形成收縮氣孔，第二滴鐵水沒(méi)有將其完全覆蓋和熔化后，就形成表面氣孔，所以一般不推薦使用。

3.2 做到準(zhǔn)確引弧和果斷熄弧

在坡口10-15mm范圍內(nèi)引燃電弧，直到焊縫根部壓低電弧3秒，利用電弧的穿透力擊穿根部鈍邊，焊條端部達(dá)到熔化狀態(tài)，鐵水迅速填滿根部間隙，形成熔池。聽(tīng)到焊縫背面有“噗噗”的聲音，鈍邊被熔化伴隨會(huì)出現(xiàn)一個(gè)比間隙稍大的熔孔，熔孔的出現(xiàn)即表示根部已經(jīng)焊透，此時(shí)就可以果斷將焊條挑起熄弧，這樣第一滴熔滴就形成。

焊鉗與電纜有重力，始終保持身體重心穩(wěn)定，進(jìn)行第二滴熔滴焊接時(shí)，準(zhǔn)確擊中溫度最高處焊點(diǎn)位置，手臂不動(dòng)利用手腕的挑動(dòng)動(dòng)作來(lái)完成，采取同樣的方法，隨焊條繼續(xù)熔化，擊穿的熔孔被焊上，直到一根焊條焊完為止。

3.3 焊縫中間接頭是關(guān)鍵

由于一根焊條焊接的長(zhǎng)度有限，根部打底焊縫焊接由若干根焊條焊接完成，所以中間就要進(jìn)行更換焊條操作，也就產(chǎn)生焊縫中間接頭。為了避免中間接頭焊縫脫節(jié)、夾渣和未焊透等缺陷產(chǎn)生，更換焊條要快，接頭應(yīng)準(zhǔn)，即在前道焊縫收尾處尚處于紅熱狀態(tài)，以最快的速度將待焊接頭處藥皮清理干凈，以便引燃電弧，回行距離接頭部位10-15mm處立即引弧，熔滴恰到好處熔化在焊縫根部，前面幾滴鐵水停留時(shí)間比正常焊接時(shí)多2秒，這樣有利于前后熔滴熔合，背面成型一致，能有效地避免焊接缺陷，其焊縫中間接頭質(zhì)量好壞將直接影響焊縫的整體質(zhì)量。

3.4 牢記焊接三個(gè)基本運(yùn)條動(dòng)作

首先是焊條向熔池方向送進(jìn)，由于焊條端部在不斷熔化，焊條慢慢在變短，為了保證電弧穩(wěn)定燃燒，在焊接過(guò)程中就要將焊條適當(dāng)?shù)乃俣认蛉鄢胤较蛩瓦M(jìn)，保證電弧長(zhǎng)度不變，其送進(jìn)的速度應(yīng)該等于焊芯熔化的速度;其次焊條縱向移動(dòng)，為了獲得一定長(zhǎng)度尺寸焊縫，焊接方向沿焊縫軸線方向的縱向移動(dòng);最后是焊條橫向擺動(dòng)，對(duì)于坡口間隙稍大，焊條就要以小齒距的鋸齒形運(yùn)條操作，兩端稍作停留中間過(guò)渡要快橫向擺動(dòng)。總之，焊接的三個(gè)運(yùn)條動(dòng)作應(yīng)該有機(jī)結(jié)合，多適應(yīng)、多操作、多總結(jié)，靈活運(yùn)用才能確保焊縫正面、背面成型質(zhì)量。

3.5 克服熔滴重力對(duì)焊縫成型的不利影響

首先要選擇合適的焊接電流，由于熔滴的重力，平焊位置根部打底焊接，后一熔滴覆蓋前一熔滴的二分之一，焊接電流比立、橫、仰焊位置焊接電流略小10-15%左右。在進(jìn)行立焊和仰焊位置根部焊接時(shí)，在熔池的中央，熔化的鐵水和熔渣始終受重力作用垂直向下的，為此，焊工要通過(guò)采用調(diào)整焊條的角度，焊條引弧端指向待焊部位，與工件成70-80℃左右壓低焊接電弧，利用電弧的推力擊穿熔孔。進(jìn)行仰焊位置根部打底擊穿熔孔焊接時(shí)，后一熔滴覆蓋前一熔滴的三分之一;進(jìn)行平、立、橫焊位置根部打底擊穿熔孔焊接時(shí)，后一熔滴覆蓋前一熔滴的二分之一，電弧在熔池前端或上部壓低和稍作停留等方法來(lái)克服重力的不利影響。

4 ?結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，焊條電弧焊單面焊雙面成型焊接操作技術(shù)掌握起來(lái)較復(fù)雜，對(duì)焊工基本功要求較高。操作難度大，主要是焊縫背面成型難以把握，或多或少會(huì)出現(xiàn)氣孔、夾渣、未焊透等焊接缺陷。但是我們只要掌握好其主要操作要點(diǎn)，勤加練習(xí)，善于總結(jié)，注重理論知識(shí)的獲取與實(shí)踐的結(jié)合靈活運(yùn)用，才能不斷提高焊接技能水平，以其更好地為社會(huì)工業(yè)發(fā)展服務(wù)。

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