探析手工電弧焊仰對接焊接工藝技巧

摘要：手工電弧焊設(shè)備簡單、實(shí)用靈活性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)性好，不僅可以焊接黑色技術(shù)而且還可以焊接有色金屬，所以在焊接領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛。手工電弧焊也是衡量焊工焊接技能水平的重要指標(biāo)，是中、高等職業(yè)院?；虮究圃盒C(jī)械類專業(yè)實(shí)習(xí)教學(xué)中的關(guān)鍵內(nèi)容。以采用普通低合金鋼和Q 345材料仰焊為例，闡述了手工電弧焊仰位對接焊接工藝技巧，幫助初學(xué)者或企業(yè)一線工人解決一些實(shí)際操作技能問題。

關(guān)鍵詞：手工電弧焊仰;對接焊接;工藝技巧

引言：在條件一定的情況下，提高電弧電壓，電弧功率相應(yīng)增加，焊件輸入的熱量有所增加。但是電弧電壓增加是通過增加電弧長來實(shí)現(xiàn)的，電弧長度增加使得電弧熱源半徑增大，電弧散熱增加，輸入焊件的能量密度減小，因此熔深略有減小而熔池增大。同時(shí)，由于額定的焊接電流不變，焊條的熔化量基本變化不大，使得焊縫余高減小。

1.探析手工電弧焊仰對接焊接工藝存在的問題

在焊接培訓(xùn)和現(xiàn)場施工過程中，利用手工電弧焊焊接仰板對接焊縫時(shí)，通常采用多層多道焊的焊接方法，采用該方法存在以下缺點(diǎn)對焊工的個(gè)人技能水平要求高，特別是對于缺乏現(xiàn)場施工經(jīng)驗(yàn)的焊工;操作困難、不易掌握，焊接時(shí)熔池溫度和電弧高度不易控制，鐵水下墜傾向大、容易燙傷焊工;相對于焊縫的內(nèi)部質(zhì)量難以控制，特別是容易產(chǎn)生層間未熔合、密集氣孔、夾渣等焊接缺陷;對于焊縫的外觀成形也難以控制，容易產(chǎn)生表面成形不良、接頭過高或脫節(jié)、咬邊等焊接缺陷。采用直流反接法仰焊時(shí)，熔滴過渡形式主要是短路過渡;既靠電弧的吹力和熔化金屬的表面張力作用過渡于熔池。焊縫金屬熔滴的重力也阻礙了熔滴的過渡，熔池金屬也受自身重力作用產(chǎn)生下墜，由于熔池溫度越高、表面張力越小，同時(shí)由于焊接規(guī)范不正確、不能正確掌握運(yùn)條方法、靈活調(diào)整焊條角度、控制弧長等原因，造成仰焊背面凹陷，正面出現(xiàn)焊瘤的缺陷。為此，仰焊時(shí)一定要采用短弧操作，同時(shí)還要控制熔池的體積和溫度，焊層不宜過厚。

2.探析手工電弧焊仰對接焊接工藝準(zhǔn)備

根據(jù)焊接材料與母材匹配的原理，由于試樣材料采用普通低合金鋼和Q 345材料，試板材料為16Mn鋼板，厚度為12mm， V型坡口（坡口面兩邊的合成角度不大于65度），鈍邊1.5—1.8mm。對接，裝配時(shí)施焊起點(diǎn)的間隙為所使用焊條直徑鋼芯的直徑，末端間隙為所使用焊條加藥皮的直徑為宜，并預(yù)留適當(dāng)?shù)姆醋冃瘟?-5°;其裝配尺寸見圖1。

2.1焊接速度

焊接速度是評價(jià)焊接生產(chǎn)率的一項(xiàng)重要指標(biāo)，為了提高焊接生產(chǎn)率，應(yīng)該提高焊接速度。但為了保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上所需的焊縫尺寸，在提高焊接速度的同時(shí)要相應(yīng)提高焊接電流和電弧電壓，這三個(gè)量是相互聯(lián)系的。同時(shí)，還應(yīng)考慮在提高焊接電流、電弧電壓、焊接速度（即采用大功率焊接電弧、高焊接速度焊接）時(shí)，有可能在形成熔池過程中及熔池凝固過程中產(chǎn)生焊接缺陷，如咬邊、裂紋等，所以提高焊接速度是相對有限度的提高。

2.2試件清洗

對試件的坡口處進(jìn)行打磨或清洗對保證焊縫質(zhì)量尤為重要，因此，焊接前應(yīng)在焊接前清除焊道15～20 mm范圍內(nèi)的油、銹、濕等污垢，直至金屬光澤泄漏。清洗可以通過除銹清洗液，打磨時(shí)可使用角磨機(jī)、銼刀和砂紙。為了防止焊縫燃燒，可以在坡口邊緣磨制鈍邊其厚度約1.5～1.8mm的厚度。

3.析手工電弧焊仰對接焊接工藝技巧

3.1打底層的焊接操作

仰板直流反接滅弧打底的操作要領(lǐng)：焊接打底層時(shí)易在焊縫背面產(chǎn)生塌陷，為達(dá)到單面焊雙面成形的目的，使背面焊縫成形良好，仰焊打底層的操作具有較大的難度。開始焊接時(shí)，首先在距定位焊縫10—15mm處的坡口一側(cè)引弧，然后將電弧拉回至定位焊縫上，借助定位焊縫連弧加熱坡口根部，到接頭處迅速壓低電弧將熔滴送到焊縫根部，并借助電弧吹力作用盡量向坡口根部、背面輸送熔滴。同時(shí)將其稍向左右擺動，以便于形成熔池和熔孔，并保證接頭熔合良好。仰焊時(shí)第一個(gè)熔孔形成后立即熄弧以冷卻熔池。再次引弧時(shí)，在第一個(gè)熔池前一側(cè)坡口面上，即在熔孔的邊緣用接觸法引弧，電弧引燃后，聽到電弧擊穿聲時(shí)，控制焊條不要擺動，使電弧燃燒0.8—1s。并保持弧柱長度1/2穿過熔孔。然后急速拉回側(cè)后方熄弧。電弧燃燒時(shí)焊條不應(yīng)作大幅度擺動，運(yùn)條速度要快，如果焊條擺動幅度過大，液態(tài)金屬受電弧的吹力就越小，且力的作用位置發(fā)生改變，將使熔池金屬下墜傾向增大。熄弧動作應(yīng)迅速利落，以免焊道背面產(chǎn)生塌陷，正面鐵水下墜形成焊瘤。施焊過程中，焊件背面應(yīng)保持焊縫凸起，穿透熔孔的位置要準(zhǔn)確，每側(cè)坡口穿透尺寸為1mm左右。

（1）在使用堿性焊條時(shí)，不能像酸性焊條那樣靠長弧預(yù)熱或跳弧控制熔池溫度，必須采用短弧焊;否則容易產(chǎn)生氣孔。

（2）更換焊條熄弧前，為防止產(chǎn)生弧坑縮孔，要在熔池邊緣部位迅速向背面補(bǔ)充2—3滴液態(tài)金屬，然后向后側(cè)衰減滅弧。

（3）接頭時(shí)動作要快，最好在熔池尚處于暗紅熱狀態(tài)下引弧施焊。接頭位置應(yīng)選在熔池前緣，當(dāng)聽到試板背面電弧穿透聲后，焊條立即做收弧、旋轉(zhuǎn)動作，再運(yùn)條前進(jìn)。

3.2其余各層的焊接操作

施焊填充層和蓋面層時(shí)，可采用直徑為3.2mm的結(jié)507焊條焊接，也可以采用直徑為4.0mm的結(jié)507焊條焊接，但要選擇合適的焊結(jié)電流。施焊前要認(rèn)真清理前一層的焊渣、飛濺、尤其是焊道兩側(cè)的焊渣必須清理干凈，防止焊接時(shí)產(chǎn)生夾渣。接頭處焊道凸起部分或焊瘤應(yīng)鏨削平，采用鋸齒形運(yùn)條法焊接填充層。填充層一般兩層為宜，第一層焊接速度要快要薄，若焊接速度慢了熔池溫度相對偏高很容易將打底層“吹漏”，還可將打底層凹下去;填充第二層與第一層相比填充速度偏慢，保證坡口內(nèi)熔化鐵水的量至試件1毫米深度為宜，填充層必須保證平整，利于蓋面層的進(jìn)行。蓋面層一般采用直徑為3.2mm的焊條施焊，短弧運(yùn)條，手臂的穩(wěn)定性要到位，用電弧將熔池鐵水帶到坡口的邊緣，使試件蓋面后無咬邊、夾渣等焊接缺陷，做到蓋面層成形美觀。

3.3仰位焊對口偏差要求

焊接試件對口時(shí)錯(cuò)邊值不應(yīng)大于基材壁厚的10%，且不超過2mm。試件焊接接頭角變形的偏差值應(yīng)小于3度。

3.4焊后檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及要求

試件焊接后焊工對焊縫進(jìn)行清理和自檢，表面無超標(biāo)焊接缺陷，即夾渣、氣孔、裂紋、內(nèi)凹、焊瘤、咬邊、余高超高等，然后對焊縫的內(nèi)部檢查應(yīng)通過射線照相檢查進(jìn)行，射線照相檢查不應(yīng)低于NB/T 47013-2015年規(guī)定的II級要求。冷彎試驗(yàn)：射線照相合格后，還應(yīng)進(jìn)行冷彎試驗(yàn)，并對各試件進(jìn)行面彎曲和后彎各一次，試驗(yàn)方法應(yīng)符合GB/T 2653的要求。標(biāo)準(zhǔn)：試件彎曲后，除試樣四個(gè)角上的機(jī)架外，其側(cè)面和側(cè)面均不得有長度大于2mm的缺陷，但由于焊接缺陷引起的裂紋，應(yīng)根據(jù)焊縫斷裂和金相宏觀檢驗(yàn)要求進(jìn)行評定。

結(jié)束語：手工電弧焊是使用交直流電焊機(jī)手工操縱焊條進(jìn)行焊接的電弧焊方法。在焊接培訓(xùn)和現(xiàn)場施工過程中，利用手工電弧焊焊接仰板對接焊縫時(shí)，需要進(jìn)行專門的訓(xùn)練，掌握一定的工藝要求與焊接操作技巧后，方可焊接出成形美觀且內(nèi)部質(zhì)量合格的焊縫。

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作者簡介：

劉洋（1991─），焊工三級（高級工）。國家能源準(zhǔn)能集團(tuán)公用事業(yè)公司公建運(yùn)維中心從事手工電弧焊、氬弧焊和氧乙炔氣焊工作。