單面焊雙面成形焊接質(zhì)量分析及預(yù)防措施

摘要：單面焊雙面成形焊接技術(shù)是手工電弧焊技術(shù)中最常用的焊接方法，適用范圍廣，操作難度大，是高職院校焊接專業(yè)實訓(xùn)課及焊工中級工培訓(xùn)的重要科目之一。焊接質(zhì)量受到焊接設(shè)備、焊接工藝流程和操作水平的限制。本文介紹單面焊雙面成形基本操作方法，分析影響焊接質(zhì)量的因素，提出相應(yīng)的預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：單面焊雙面成形焊接質(zhì)量原因措施

焊接技術(shù)作為一種重要的成形加工技術(shù)，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的提高，焊接技術(shù)也向著越來越自動的方向發(fā)展，然而在很多方面手工電弧焊還是具有自身獨特的優(yōu)勢，比如小直徑容器方面和管道的焊接方面等。一個好的焊接表面不應(yīng)該出現(xiàn)任何的缺陷，應(yīng)該是圓滑過渡至母材的。但是焊縫質(zhì)量受很多因素的影響，比如設(shè)備、工藝、材料、操作水平等，只有把這些因素都控制好，才能保證焊縫質(zhì)量合格。

1 單面焊雙面成形技術(shù)的概念

單面焊雙面成形是指采用普通焊條，在不需要任何輔助措施條件下，在焊接坡口根部，進行組裝定位焊時，按不同的焊接操作方法，留出不同間隙，在坡口正面進行焊接，就會在坡口的正、反兩面都得到均勻整齊、成形良好、符合質(zhì)量要求的焊縫。適用于無法從背面清除焊根并重新進行焊接的重要焊件。

2 單面焊雙面成形的分類

單面焊雙面成形按照第一層打底焊時的操作手法不同，大致可分為連弧焊法和斷弧焊法兩種，其中斷弧焊法又可分為一點擊穿法和兩點擊穿法兩種。

連弧焊法，即操作過程中電弧始終燃燒，并做有規(guī)則的擺動，使溶滴均勻的過渡到熔池中，獲得良好背面成形的方法。具有效率高、焊縫保護好、產(chǎn)生缺陷機會少的特點，但對工件裝配質(zhì)量要求高，參數(shù)選擇難度大，操作難度也大，容易產(chǎn)生燒穿和未焊透等缺陷。

斷弧焊法，是依靠電弧時燃時滅的時間長短來控制熔池的溫度，因而焊接工藝參數(shù)的選擇范圍較寬，容易掌握，但生產(chǎn)效率低，焊接質(zhì)量不如連弧焊容易保證，容易出現(xiàn)氣孔、冷縮孔等缺陷。

3 單面焊雙面成形的操作方法

本文以一點擊穿法為例進行分析板-板對接，采用V形坡口進行平焊的單面焊雙面成形技術(shù)。

3.1 焊接準備

3.1.1 焊件尺寸及要求

①焊件材料牌號：Q235-A。②焊件尺寸：300×100×12，兩塊。③坡口尺寸：60°V形坡口如圖所示。④焊條材料：E4303（J422），φ3.2，φ4，焊前經(jīng)75～150℃烘干保溫2小時。焊條在爐外停留時間不得超過4小時。否則必須重新烘干，烘干次數(shù)不得超過三次。⑤焊機：Z×5-400。⑥輔助工具和量具：焊條保溫桶，角向打磨機，鋼絲刷、清渣錘、樣沖、劃針、焊縫萬能量規(guī)等。

3.1.2 焊件裝配

①鈍邊1-2m。②清除坡口面及坡口正反兩側(cè)20mm范圍的油、銹、水及其他污染物，露出金屬光澤。③裝配間隙：始端，3.2mm；終端，4mm。④預(yù)留反變形角3°。⑤裝配齊平，錯邊量≤1.2mm。

3.1.3 定位焊接

采用E4303，φ3.2焊條進行定位焊，并在焊件反面兩端點焊，焊點長度為始焊端10mm，終焊端15mm。

3.1.4 焊接工藝參數(shù)，見表1：

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3.2 焊接操作

3.2.1 打底焊。把焊板大間隙端置于右側(cè)，在焊板左端定位焊縫處引弧，并用長弧稍作停留，進行預(yù)熱，然后壓低電弧，在兩鈍邊間作橫向擺動。當鈍邊熔化的鐵水與焊條金屬熔消連在一起并聽到“噗、噗”聲時，便形成第一節(jié)熔池，滅弧。此時熔池前端應(yīng)有熔孔，深入兩側(cè)母標0.5～1mm。當熔池邊緣變成暗紅，熔池中間仍處于熔融狀態(tài)時，立即在熔池中間引燃電弧，焊條略向下輕微的壓一下，形成熔池，打開熔孔后，立即滅弧，這樣反復(fù)擊穿，直到焊完。運條間距應(yīng)準確，每次電弧的2/3壓住熔池，1/3在熔池前方，用未溶化和擊穿坡口根部形成熔池。打底焊時，焊條和焊縫的前傾角為45～65°，焊件兩側(cè)各90°角。

操作時應(yīng)注意：當接弧位置選在熔池后端，接弧后再把電弧拉至熔池前端滅弧，則易造成焊縫夾渣。此外，在打底焊時，還易產(chǎn)生縮孔，解決辦法是提高滅弧頻率。由正常50次～60次/分鐘提高至80次/分鐘左右。

更換焊條的接頭方法：在更換焊條收弧前，在熔池前方做以熔孔燃后回焊10mm再收弧，以使熔池緩慢冷卻。迅速更換焊條。在弧坑后部20mm左右處起弧，用長弧對焊縫預(yù)熱，在弧坑后10mm左右處壓低電弧，用連弧手法運條至弧坑根部，并將焊條往熔孔中壓下，聽到“噗噗”聲后擊穿。停頓2秒左右滅弧，即可按正常的斷弧方法進行打底操作，直至焊完。

3.2.2 填充層焊接。施焊前先將前一道焊縫熔渣、飛濺清除干凈，修正焊縫的過高處與凹槽。進行填充焊時，應(yīng)選用較大的電流，焊條前傾角60°～80°，兩側(cè)保證各90°夾角，焊條的運條方法可采用月牙形或鋸齒形擺動幅度，應(yīng)逐層加大，并在兩側(cè)稍作停留。

在焊接最后一層填充層時，應(yīng)控制整個坡口內(nèi)的焊縫，比坡口邊緣低0.5～1.5mm左右，最好略呈凹形，以便使蓋面時能看清坡口和不使焊縫高度超高。

3.2.3 蓋面層焊接。蓋面層焊接應(yīng)使用小一點的焊接電流，使熔池形狀和大小保持一致，焊條與焊縫前傾角應(yīng)保持75°左右，焊條擺動到坡口邊緣時應(yīng)稍作停頓，以免產(chǎn)生咬邊。運條采用鋸齒形法。

蓋面層的接頭方法：換焊條收弧時應(yīng)對準熔池，迅速更換焊條，并在弧坑前10mm左右處起弧，將電弧拉至弧坑的2/3處，填滿弧坑后可正常進行焊接。接頭不可過高或脫節(jié)。

蓋面層的收尾可采用3～4次斷弧、引弧收尾，以填滿弧坑，使焊縫平滑美觀為佳。

4 影響單面焊雙面成形焊接質(zhì)量因素、原因及常見缺陷

在焊接生產(chǎn)的過程中，優(yōu)質(zhì)的焊接技術(shù)可以滿足設(shè)計要求，保證產(chǎn)品的質(zhì)量合格。但是如果焊接質(zhì)量不合格，非但不會保證產(chǎn)品的正常使用壽命，還會浪費大量的人力、物力、財力。一般來說，單面焊雙面成形焊接技術(shù)常用于鍋爐及壓力容器等重要產(chǎn)品的焊接生產(chǎn)中，一旦出現(xiàn)焊接缺陷是很難彌補的，必須盡量的避免出現(xiàn)焊接缺陷。

4.1 焊接電壓自身因素引起的焊接質(zhì)量。焊接電壓是焊接工藝執(zhí)行過程中最重要的因素，焊接電壓自身性能不好必然會產(chǎn)生不合格焊件，如果焊機的引弧性能差，電弧燃燒不穩(wěn)定，就不能保證工藝參數(shù)穩(wěn)定，焊接過程也無法正常進行，從而影響焊接質(zhì)量。

4.2 工藝因素對焊接質(zhì)量的影響。①焊接電流。焊接最終質(zhì)量和焊接電流大小有著直接的關(guān)系。如果焊接電流過大，雖然一定程度上能夠提高生產(chǎn)效率，并使熔透深度增加，但是容易出現(xiàn)肉、焊瘤等缺陷。而焊接電流過小，則熔透深度減小，容易出現(xiàn)未熔合、未焊透，夾渣、脫節(jié)等缺陷。②焊接速度。焊接速度決定了焊接生產(chǎn)效率，必須合理選擇焊接速度。焊速過慢，使高溫時間長，熱影響區(qū)寬度增加，機械性能會降低，容易造成熔渣倒流形成夾渣等缺陷。焊速過快，使熔池溫度不夠，容易造成未焊透、未熔合等缺陷。③電弧電壓。要想保證焊縫質(zhì)量穩(wěn)定，必須使電弧電壓保持在一個合理的程度。如果電弧過長，對熔化金屬保護差，很容易使各種有害氣體進入焊縫出現(xiàn)氣孔，導(dǎo)致焊件的機械性能變差。但是如果電弧過短也是不合適的，不僅容易造成粘條現(xiàn)象，也不利于熔池的攪拌，容易造成氣孔、夾渣等缺陷。④焊接層次選擇不當。影響焊縫質(zhì)量的還有焊接層次這個因素，在焊接生產(chǎn)的過程中，應(yīng)該保證焊接層次的合理性，既不能過厚，導(dǎo)致夾渣等缺陷，也不能厚度過小，使焊件兩側(cè)熔合不良。⑤焊條類型及焊條直徑。焊縫的性能主要由焊條和焊件金屬相互熔化來決定。因此焊條類型選擇恰當與否是影響焊縫質(zhì)量的重要因素。焊條直徑大小除了對生產(chǎn)效率有一定的影響外，對焊縫質(zhì)量也會產(chǎn)生一定的影響。焊條直徑過大，打底焊時焊條端點難以進入坡口根部，容易產(chǎn)生夾渣等缺陷，橫位立位焊接時，熔池形狀、大小難以控制，金屬溶液下淌嚴重，又易產(chǎn)生焊瘤等缺陷。

4.3 操作因素對焊接質(zhì)量的影響。在焊接生產(chǎn)過程中，焊工的單面焊雙面成形操作技術(shù)高低對焊縫質(zhì)量有著重要影響。水平較低就意味著焊前準備不充分、工件組裝間隙不合理，打底焊時，造成焊接質(zhì)量不合格的最重要的原因就是操作不規(guī)范。在焊接生產(chǎn)過程中容易出現(xiàn)以下幾種操作問題：沒有在焊前把工件上的污漬清理干凈；焊接產(chǎn)品時焊條沒有達到標準要求等。

5 預(yù)防改進單面焊雙面成形焊接質(zhì)量的措施

5.1 做好焊前準備。首先應(yīng)該選擇性能良好的合適的焊機，并且對焊機進行試焊，保證焊機的穩(wěn)定性，同時各工藝參數(shù)應(yīng)該可以靈活調(diào)節(jié)。工件應(yīng)開V型坡口且尺寸符合要求，鈍邊尺寸一般選在0.5～2mm之間，坡口邊緣20mm內(nèi)用磨光機打磨，并將光面的油污、銹等清除干凈漏出金屬。工件裝機應(yīng)齊平，錯邊量小于1.2mm，反變形角預(yù)留合理不可過大也不可過小，組裝間隙應(yīng)嚴格控制在3.2～4mm。定位焊應(yīng)牢固可靠，防止因熱影響使間隙變小，影響焊接，打底層焊接應(yīng)選擇φ2.5或φ3.2mm直徑較小的焊條，填充層和蓋面層可選用φ3.2或φ4mm直徑的焊條，并對焊條烘干，堿性焊條400℃烘干，保溫2～4小時，酸性焊條75-150℃烘干，保溫2小時，焊條在爐外停留時間不得超過4小時，超過4小時的焊條必須重新放入烘干爐烘干。反復(fù)烘干數(shù)次不能超過三次，藥皮開裂及破損焊條不得使用。

5.2 焊接操作。①選擇合理的工藝參數(shù)。手工焊條電弧焊的工藝參數(shù)主要包括：焊條直徑、電弧電壓、電源種類和極性、焊接速度、焊接電流等，單面焊雙面成形操作中一個最重要的環(huán)節(jié)就是選擇合適的焊接工藝參數(shù)，因為焊接工藝參數(shù)和焊接形狀、尺寸、焊接質(zhì)量和生產(chǎn)效率等都有著直接的關(guān)系。應(yīng)該依據(jù)產(chǎn)品的實際情況選擇合適的焊接電流，只有這樣才能有效保證產(chǎn)品的質(zhì)量合格，避免造成焊接缺陷。焊接過程中水平位焊接，可選擇較大的焊接電流，橫位、立位、仰位焊接電流應(yīng)比水平位小10～15%，以利于熔池形狀和大小的控制，防止金屬溶液下淌而產(chǎn)生焊接缺陷。焊速應(yīng)合適，過快則易造成焊縫未熔合、未焊透等缺陷，焊速直接影響生產(chǎn)效率，因而必須在保證焊縫質(zhì)量的前提下，選用較大的焊條直徑和焊接電流。②焊工操作技術(shù)水平。焊工對單面焊雙面成形技術(shù)操作掌握和技術(shù)經(jīng)驗，決定著焊縫的質(zhì)量。因此加強焊工單面焊雙面成形操作技能訓(xùn)練和培訓(xùn)以及對焊接工藝參數(shù)選擇掌握、靈活應(yīng)用和調(diào)整，是保證焊縫質(zhì)量的關(guān)鍵。

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作者簡介：夏忠昌（1959-），男，陜西戶縣人，陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，中級職稱，主要從事焊接實習教學(xué)與管理工作。