板件對接仰位單面焊雙面成形技術焊接方法對比探析

唐興風

[摘要]板狀試件仰位手工電弧單面焊接與CO2氣體保護焊接，操作難度較大，焊接時由于液態金屬和熔渣受重力的作用，容易下墜，從而使正面焊縫形成焊瘤、夾渣，背面焊縫形成凹陷、未焊透等缺陷。文章闡述了其打底、填充以及蓋面的焊接方法，焊接工藝參數、操作要領和注意事項。近幾年二氧化碳氣體保護焊由單一的CO2氣體實心焊絲，發展到混合氣體藥心焊絲。被廣泛應用于航天、航空、造船、機械制造等行業。

[關鍵詞]焊條電弧焊；CO2氣體保護焊；仰位；焊接

[DOI]1013939/jcnkizgsc201630168

1操作方法概述

板狀試件水平固定仰位手工電弧單面焊接，操作難度較大，焊接時由于液態金屬和熔渣受重力的作用，容易下墜，從而使正面焊縫形成焊瘤、夾渣，背面焊縫形成凹陷。其打底層的焊接可分為連弧焊和滅弧焊兩種操作方法。滅弧焊方法較為容易掌握，包括一點擊穿法和兩點擊穿法，一般可采用一點擊穿為主、兩點擊穿為輔的操作方法。優點是操作較靈活，容易控制熔池溫度，便于獲得良好的焊縫成形，有利于保證焊接質量，適合初學者采用，缺點是組對間隙大，填充金屬需求大，造成焊條用量加大，效率降低，焊接時飛濺較大，焊工容易被燙傷，須加強防護；連弧焊法由于組對間隙相對較小，焊條用量小，焊接速度相對較高，但對于試件的加工、組對要求更高，焊接時對電流、焊條角度、焊條擺動速度要求更為嚴格，對焊工的技能要求更高，適于有一定實際經驗、技能水平較高的焊工采用。

CO2氣體保護焊在仰焊打底焊時：調試好打底焊焊接參數后，在試板左端定位焊縫上引弧，焊槍開始作小幅度的鋸齒形擺動或是不擺動，當產生熔孔后轉入正常焊接。焊接過程中不能讓電弧脫離熔池，利用電弧的吹力防止熔池金屬下淌。打底焊時，必須注意控制熔池的大小，即保證焊透又防止焊道背面下凹，正面下墜。

11焊前準備

（1）試件加工——選用兩塊材質為Q235鋼板，刨床刨削坡口，試件規格為：長度300mm，寬度125mm，板厚12mm，制備V形坡口，單邊坡口角度30°±25°，坡口面應平直，試件平整無變形。

試件的清理——用角向磨光機、銼刀、鋼絲刷、砂布等工具，清理坡口兩面20mm 范圍內的鐵銹、氧化皮等污物，直至露出金屬光澤，CO2可以不清理鐵銹。

（2）試板裝配及定位焊——滅弧焊裝配，始焊端間隙控制在3～32mm范圍內，終焊端為4～43mm。鈍邊一般為05～15mm。錯變量應小于1mm，預留反變形角度為4°～5°。連弧焊始焊端間隙為25mm，終焊端為3～35mm。為防止焊接過程中開裂、錯邊，或因熱收縮造成終焊端坡口間隙變小而影響焊接質量，必須保證定位焊縫的長度和厚度。

（3）CO2在焊接前檢查焊槍的噴嘴與送氣的流量。試板裝配及定位焊——滅弧焊裝配，始焊端間隙控制在1～2mm范圍內，鈍邊一般為05～15mm。錯變量應小于1mm，預留反變形角度為1°～2°或是不留。CO2焊接的變形量小幾乎沒有變形。

12焊接工藝參數

所用焊接工藝參數應在推薦標準范圍內根據個人習慣自定，如試件裝配間隙、鈍邊焊接電流等，尤其是焊接電流，不能過大或過小，過大時；易產生焊瘤、氣孔和咬邊等缺陷，過小時，容易產生夾渣、未焊透及未熔合等缺陷。

13焊接操作

131填充層的焊接

填充前應仔細清渣，熔渣、飛濺處理要徹底、干凈。如接頭處過高，必須用角向磨光機或扁鏟清除。

焊條角度參照打底焊接時的焊條角度（蓋面層的焊接亦采用相同的角度）。第一層填充電流可以適當增大，有利于消除焊趾處難以清除的熔渣。運條采用矩齒形或反月牙形運條方式，控制好焊條角度，有的焊工改用雙手握焊鉗施焊，效果不錯。短弧焊接，在焊縫兩邊要有足夠的停留時間，以保證兩側融合良好，焊道平整。第二層填充為宜較薄的焊層焊縫更要控制好熔池形狀，保證焊縫平整，使其高度距試件母材表面1mm左右，盡量延長電弧在兩邊的停留時間使填充焊道中心稍凹，對于蓋面層的焊接起著至關重要的作用。填充過程中應注意避免熔化坡口邊緣，以保證蓋面焊縫寬度一致，平直美觀。接頭時，在弧坑前方10-15mm處引弧，短弧拖向弧坑，沿弧坑的弧度運條，待形成熔池，兩邊充分熔合后，正常焊接。有效地保證焊縫的內在質量，而且可為蓋面層的焊接打好基礎。

CO2填充層：焊絲與焊接方向夾角80°～90°，采用月牙形或鋸齒形運條，當擺動道兩側時稍作停頓，以保證焊縫平整，有利于蓋面。

132蓋面層的焊接

蓋面層的焊接關系試板焊縫的正面成形。焊接前應徹底將填充層的熔渣、飛濺清除干凈。焊接時要壓低電弧，控制好焊條角度，手把要穩。并注意熔池形狀和溫度，控制好電弧在坡口兩邊的停留時間，防止產生焊偏、咬邊、未熔合等缺陷，接頭時，更換焊條速度要快，保證接頭到位，避免產生超高和脫節。焊縫余高、余高差、寬度、寬度差等項目都有具體要求。焊工一定要保持冷靜的心態，充分發揮技術水平，使正面焊縫高低平整，寬窄一致。蓋面層焊接時難度最大的是控制咬邊量，

CO2蓋面層：焊絲與前方夾角以90°左右為宜，操作時要注意觀察熔池始終保持成橢圓形、清晰明亮，大小和形狀始終保持一致。

2易產生的缺陷及克服方法

21氣孔

氣孔產生的原因是焊接過程中產生的氣體及熔池周圍的氣體被液態金屬吸收后。在凝固過程中溶解度急劇下降，氣體將會析出形成氣泡，上浮過程中如來不及逸出而殘留在焊縫金屬中就形成了氣孔。防止產生氣孔的途徑：一是采用短弧施焊，防止有害氣體侵入熔池。以有效地保護熔池，另外可以縮短熔滴過渡的路程。減小其吸收氣體的可能性：二是選擇合理的工藝參數，在填充層和蓋面層焊接時焊接電流不可過大，因為焊接電流增大時，會促進熔滴細化，吸收氣體量也會增加，產生氣孔的可能性會隨之增大；三是試板坡口兩側及層間的鐵銹及污物應盡量清除徹底，以減少產生氣孔的根源。

22夾渣

在施焊過程中，因為焊層間熔渣清理不徹底，又由于焊速快，熔池凝固較快，熔渣來不及浮出熔池而形成夾渣。解決夾渣時應注意兩點：一是徹底清除層間熔渣，特別是封底層與坡口兩側的夾渣較難清除，要用尖頭小錘及鋼鋸條認真清理；二是填充層施焊運條時應在坡口兩側停留的時間稍長些，不僅能使熔渣有充足的時間浮出，還可使焊縫焊得平整，為蓋面層的焊接打好基礎。

23咬邊

咬邊是蓋面層焊接時最難克服的缺陷，產生的原因是咬邊處液態金屬重力較大，造成下垂所致。為了防止產生咬邊，要做到以下三點：一是蓋面層要薄，不宜超過2～3mm；二是運條時擺動要均勻，在坡口的兩側一定要壓低電弧，使邊緣部位熔化控制在1mm左右；三是選用合適的焊接電流，當選用32mm焊條時。焊接電流為110A。以避免因熱輸入偏大而造成的咬邊缺陷。

3結論

采用堿性焊條手弧焊進行仰位板件的單面焊雙面成形時，為了得到優良的焊接接頭，應做到：

（1）正確選擇焊接工藝參數；

（2）注意觀察、控制好熔孔大小、熔池溫度和熔池形狀；

（3）適時調整焊條角度、電弧長度；

（4）掌握好運條步伐、擺動幅度和在坡口兩邊的停留時間。

CO2焊的成形質量可靠，它與手工電弧焊相比操作方便又簡單，熔池容易控制、背面成形良好、生產效率比焊條電弧焊的效率要高多，生產成本低，熔透性好、焊接變形小等優點故被廣泛應用于工業制造在這里，有了一定的理論基礎，再加上我們勤于思考，最重要的是通過不斷的練習，相信我們每一名焊接操作者都能得到從外觀尺寸到內部質量的優良焊縫，為提高操作技能、保證各項工程的焊接質量打下了良好的基礎。

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