淺析焊條電弧焊單面焊雙面成型技術(shù)

付元勤 趙杰明 孫建鵬

摘 要：焊接技術(shù)是一門重要的金屬加工技術(shù)，盡管焊接技術(shù)發(fā)展很快，自動化程度也越來越高，但手工電弧焊仍占有不可替代的地位。尤其在氬弧焊受限的地方，單面焊雙面成型焊接技術(shù)的作用更顯突出。優(yōu)質(zhì)的單面焊雙面成型焊縫應(yīng)具有良好的成型外觀，優(yōu)異的機械性能，焊縫內(nèi)部能滿足無損檢測要求。但焊接過程中由于設(shè)備、工藝及操作等原因，致使焊縫達不到質(zhì)量要求，從而對產(chǎn)品的質(zhì)量和使用壽命產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。本文詳細(xì)的介紹了焊接電源、電流、速度、電壓、焊接層數(shù)、焊條類形、焊條直徑等工藝因素對單面焊雙面成形技術(shù)焊接質(zhì)量的影響和造成的相關(guān)缺陷，詳細(xì)的分析了產(chǎn)生焊接質(zhì)量問題的原因，提出了相應(yīng)的防止措施，解決單面焊雙面成型技術(shù)的缺陷，使單面焊雙面成型技術(shù)進一步完善，并對單面焊雙面成型作業(yè)具有一定的指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：“單面焊雙面成型焊接”、“焊接參數(shù)”、“原因”、“措施”

1.單面焊雙面成型技術(shù)的概念

單面焊雙面成型技術(shù)是采用普通焊條，以特殊的操作方法，在坡口背面沒有任何輔助措施的條件下，在坡口的正面進行焊接，焊后保證坡口的正、反面都能得到均勻整齊、成型良好，符合質(zhì)量要求的焊縫。它是手工電弧焊中難度較大的一種操作技術(shù)，適用于無法從背面清焊根、焊接的重要焊件。

2.單面焊雙面成型常見的焊接缺陷

2.1 尺寸上的缺陷

包括焊接結(jié)構(gòu)的尺寸誤差和焊縫型狀不佳等。焊縫高低不平和魚鱗紋粗劣，焊縫寬不均勻、余高過低過高，焊角尺寸不等都屬于焊縫尺寸及型狀不符合要求。這些缺陷不僅使焊縫外觀較差，而且容易造成應(yīng)力集中，影響焊縫與母材的結(jié)合強度。

2.2 結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上的缺陷

結(jié)構(gòu)上包括氣孔、夾渣、未熔合、未焊透、咬邊、裂紋等缺陷。這些缺陷減弱了焊縫的有效面積，降低了接頭的力學(xué)性能，易造成應(yīng)力集中，甚至焊縫開裂，從而引起了焊縫性質(zhì)上的缺陷，力學(xué)和化學(xué)性能不能滿足焊件的使用要求，使焊縫結(jié)構(gòu)無法達到設(shè)計預(yù)期，影響設(shè)備使用壽命。

3.單面焊雙面成型焊接質(zhì)量差的原因分析

3.1 焊接電源自身因素

焊接電源是焊接工藝執(zhí)行過程中最重要的因素。當(dāng)焊機的引弧性能差，電弧燃燒不穩(wěn)定，就不能保證工藝參數(shù)穩(wěn)定，焊接過程就無法正常進行，焊接質(zhì)量就得不到保證。

用交流電源焊接時，電弧穩(wěn)定性差。采用直流電源焊接時，電弧穩(wěn)定、柔順、飛濺少，但電弧磁偏吹較交流嚴(yán)重。低氫型焊條穩(wěn)弧性差，通常必須采用直流弧焊電源。用小電流焊接薄板時，也常用直流弧焊電源，因為引弧比較容易，電弧比較穩(wěn)定。低氫型焊條用直流電源焊接時，一般用反接，因為反接的電弧比正接穩(wěn)定。焊接薄板時，焊接電流小，電弧不穩(wěn)定，因此焊接薄板時，不論是用堿性焊條還是用酸性焊條，都選用直流反接。

3.2 工藝因素的影響

3.2.1 焊接電流

焊接電流選擇是否恰當(dāng)直接影響到焊接的最終質(zhì)量。電流偏大，可以提高生產(chǎn)率，并使熔深增加，但易出現(xiàn)咬邊、焊穿、增加焊件變型和金屬飛濺量，也會使焊接接頭的組織由于過熱而發(fā)生變化。電流過小，使電弧不穩(wěn)，熔深減小，易出現(xiàn)未焊透、未熔合、夾渣等缺陷。

焊接電流應(yīng)根據(jù)板厚、接頭型式、焊接位置、焊接層數(shù)、焊條類型、焊條直徑和焊接經(jīng)驗等因素綜合考慮。

3.2.2 焊接速度

焊接速度是表征焊接生產(chǎn)效率的主要參數(shù)。焊接速度應(yīng)該均勻適當(dāng)，既要保證焊透又要保證不焊穿，同時還要使焊縫外觀符合要求。焊速過快，使熔池溫度不夠，易造成未焊透、未熔合、焊縫成型不良等缺陷。焊速過慢，使高溫時間長，熱影響區(qū)寬度增加，焊接接頭的晶粒變粗，機械性能降低，焊件的變型量增大，同時焊速過慢還會使每層的厚度增大，導(dǎo)致熔渣倒流，型成夾渣等缺陷。

3.2.3 電弧電壓

焊接過程中電弧電壓主要由電弧長度決定的。電弧過長對溶池金屬保護差，易使焊縫產(chǎn)生氣孔等缺陷，但弧長也不易過短，若弧長過短，就會引起粘條現(xiàn)象，且由于電弧對溶池的表面壓力過大，不利于溶池的攪拌，使溶池中氣體及溶渣上浮受阻，從而引起氣孔、夾渣等缺陷。

3.2.4 焊條類型、直徑及焊接層數(shù)的影響

焊條直徑和焊接層數(shù)主要根據(jù)焊件厚度、焊條直徑、坡口型式和裝配間隙等來確定。焊接層數(shù)可作如下近似估算：

n=δ/d 式中：n為焊接層數(shù);δ為焊件的厚度（mm）;d為焊條的直徑（mm）

焊條直徑一般根據(jù)焊件的厚度選擇：同時還要考慮接頭形式、施焊位置和焊接層數(shù)，對于重要的結(jié)構(gòu)還要考慮焊接熱輸入的要求。在板厚相同的條件下，平焊位置的焊接所選用的焊條直徑比其他位置大一些，立焊，橫焊和仰焊應(yīng)選用較細(xì)的焊條，一般不超過4mm，打底時應(yīng)選用小直徑焊條，填充和蓋面可以根據(jù)焊件的厚度選用較大的焊條。

對于低碳鋼和強度等級較低的低合金鋼的多層焊時，每層厚度過大，對焊縫金屬的塑性（主要表現(xiàn)在冷彎上）有不利的影響，且焊接過程中熔渣易倒流，產(chǎn)生夾渣和未熔合等缺陷，但每層厚度也不易過小，以免造成焊縫兩側(cè)熔合不良。

3.3 操作因素

在焊接生產(chǎn)過程中，焊工的操作方法掌握不熟練，這是造成焊縫質(zhì)量差的重要原因之一。

4.防止焊接時產(chǎn)生缺陷的措施

4.1 作好焊前準(zhǔn)備

焊前應(yīng)對焊機進行試焊，確認(rèn)焊機的性能良好穩(wěn)定，選擇合適的工藝參數(shù)，工件應(yīng)開V型的坡口，鈍邊1～2mm，間隙1～3mm坡口邊緣20mm以內(nèi)應(yīng)打磨干凈，露出金屬光澤。打底時應(yīng)選擇直徑3.2mm的焊條，填充和蓋面可選用4mm的焊條，焊條需要進行烘干，保溫2～4h。使用時應(yīng)將焊條放在保溫筒內(nèi)，隨用隨取。焊條在爐外停留時間不超過4h，且反復(fù)烘干次數(shù)不多于三次，藥皮開裂和偏心度超標(biāo)的焊條不得使用。

4.2 焊接操作

4.2.1 選擇合適的工藝參數(shù)

焊條電弧焊的工藝參數(shù)通常包括：焊條直徑、焊接電流、電壓、速度、電源種類和極性、焊接層數(shù)等。參數(shù)選擇的正確與否直接影響焊縫外觀焊接質(zhì)量和生產(chǎn)率。焊接過程中應(yīng)盡量選擇使用短弧焊接，立焊、仰焊時比平焊更短些，以利于熔滴過渡，防止熔化金屬下滴，堿性焊條焊接時應(yīng)比酸性焊條弧長短些，以利于電弧穩(wěn)定避免產(chǎn)生焊接缺陷。 焊速應(yīng)合適，不宜過慢，以每層厚度不大于4-5mm為宜，避免高溫停留增長，影響焊縫的機械性能，但焊速也不宜過快，以免造成未熔合、未焊透等缺陷。焊速直接影響生產(chǎn)率，所以應(yīng)在保證焊縫質(zhì)量的基礎(chǔ)上采用較大的焊條直徑和焊接電流，同時根據(jù)具體情況適當(dāng)加快焊接速度，以提高焊接生產(chǎn)率。對重要構(gòu)件要采取焊前預(yù)熱焊后緩冷等措施，以避免冷裂紋的產(chǎn)生。

4.2.2 焊工技術(shù)水平

焊接生產(chǎn)中，焊工對單面焊雙面成型技術(shù)掌握程度和參數(shù)經(jīng)驗，往往決定了焊縫的質(zhì)量。因此加強焊工操作技能的訓(xùn)練及各種焊接參數(shù)的掌握是保證焊縫質(zhì)量的關(guān)鍵。

結(jié)論：

單面焊雙面成型焊接技術(shù)在現(xiàn)代手工電弧焊焊接領(lǐng)域仍占有不可替代的作用，優(yōu)質(zhì)的焊縫即可以滿足設(shè)計要求，又保證產(chǎn)品的使用壽命。而一旦出現(xiàn)嚴(yán)重的焊接缺陷，不但會影響產(chǎn)品的使用壽命，甚至給安全生產(chǎn)帶來威脅，引起安全事故。單面焊雙面成型的焊接質(zhì)量受到了焊接設(shè)備、工藝流程、操作技術(shù)水平的限制，通過對這些限制深入研究，找出造成質(zhì)量差的原因，提出了相應(yīng)的防止措施，解決單面焊雙面成型技術(shù)的缺陷，使單面焊雙面成型技術(shù)進一步完善，并對單面焊雙面成型的作業(yè)起到一定的指導(dǎo)作用。

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