探析手工電弧焊仰對接焊接工藝技巧

摘要：手工電弧焊設備簡單、實用靈活性強、經濟性好，不僅可以焊接黑色技術而且還可以焊接有色金屬，所以在焊接領域應用最為廣泛。手工電弧焊也是衡量焊工焊接技能水平的重要指標，是中、高等職業院校或本科院校機械類專業實習教學中的關鍵內容。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，幫助初學者或企業一線工人解決一些實際操作技能問題。

關鍵詞：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現的，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，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

在焊接培訓和現場施工過程中，利用手工電弧焊焊接仰板對接焊縫時，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對焊工的個人技能水平要求高，特別是對于缺乏現場施工經驗的焊工;操作困難、不易掌握，焊接時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;相對于焊縫的內部質量難以控制，特別是容易產生層間未熔合、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，容易產生表面成形不良、接頭過高或脫節、咬邊等焊接缺陷。采用直流反接法仰焊時，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生下墜，由于熔池溫度越高、表面張力越小，同時由于焊接規范不正確、不能正確掌握運條方法、靈活調整焊條角度、控制弧長等原因，造成仰焊背面凹陷，正面出現焊瘤的缺陷。為此，仰焊時一定要采用短弧操作，同時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備

根據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，裝配時施焊起點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，并預留適當的反變形量3-5°;其裝配尺寸見圖1。

2.1焊接速度

焊接速度是評價焊接生產率的一項重要指標，為了提高焊接生產率，應該提高焊接速度。但為了保證結構設計上所需的焊縫尺寸，在提高焊接速度的同時要相應提高焊接電流和電弧電壓，這三個量是相互聯系的。同時，還應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，有可能在形成熔池過程中及熔池凝固過程中產生焊接缺陷，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

對試件的坡口處進行打磨或清洗對保證焊縫質量尤為重要，因此，焊接前應在焊接前清除焊道15～20 mm范圍內的油、銹、濕等污垢，直至金屬光澤泄漏。清洗可以通過除銹清洗液，打磨時可使用角磨機、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：焊接打底層時易在焊縫背面產生塌陷，為達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，首先在距定位焊縫10—15mm處的坡口一側引弧，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。仰焊時第一個熔孔形成后立即熄弧以冷卻熔池。再次引弧時，在第一個熔池前一側坡口面上，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，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。然后急速拉回側后方熄弧。電弧燃燒時焊條不應作大幅度擺動，運條速度要快，如果焊條擺動幅度過大，液態金屬受電弧的吹力就越小，且力的作用位置發生改變，將使熔池金屬下墜傾向增大。熄弧動作應迅速利落，以免焊道背面產生塌陷，正面鐵水下墜形成焊瘤。施焊過程中，焊件背面應保持焊縫凸起，穿透熔孔的位置要準確，每側坡口穿透尺寸為1mm左右。

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

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

（3）接頭時動作要快，最好在熔池尚處于暗紅熱狀態下引弧施焊。接頭位置應選在熔池前緣，當聽到試板背面電弧穿透聲后，焊條立即做收弧、旋轉動作，再運條前進。

3.2其余各層的焊接操作

施焊填充層和蓋面層時，可采用直徑為3.2mm的結507焊條焊接，也可以采用直徑為4.0mm的結507焊條焊接，但要選擇合適的焊結電流。施焊前要認真清理前一層的焊渣、飛濺、尤其是焊道兩側的焊渣必須清理干凈，防止焊接時產生夾渣。接頭處焊道凸起部分或焊瘤應鏨削平，采用鋸齒形運條法焊接填充層。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，利于蓋面層的進行。蓋面層一般采用直徑為3.2mm的焊條施焊，短弧運條，手臂的穩定性要到位，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

焊接試件對口時錯邊值不應大于基材壁厚的10%，且不超過2mm。試件焊接接頭角變形的偏差值應小于3度。

3.4焊后檢驗標準及要求

試件焊接后焊工對焊縫進行清理和自檢，表面無超標焊接缺陷，即夾渣、氣孔、裂紋、內凹、焊瘤、咬邊、余高超高等，然后對焊縫的內部檢查應通過射線照相檢查進行，射線照相檢查不應低于NB/T 47013-2015年規定的II級要求。冷彎試驗：射線照相合格后，還應進行冷彎試驗，并對各試件進行面彎曲和后彎各一次，試驗方法應符合GB/T 2653的要求。標準：試件彎曲后，除試樣四個角上的機架外，其側面和側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，應根據焊縫斷裂和金相宏觀檢驗要求進行評定。

結束語：手工電弧焊是使用交直流電焊機手工操縱焊條進行焊接的電弧焊方法。在焊接培訓和現場施工過程中，利用手工電弧焊焊接仰板對接焊縫時，需要進行專門的訓練，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部質量合格的焊縫。

參考文獻：

[1]鄭國標.手工電弧焊仰對接焊接工藝技巧探析[J].城市建設理論研究（電子版），2016，（4）：968-968.

[2]王建雄.手工電弧焊仰對接焊接工藝技巧探析[J].民營科技，2014，（8）：299，301. DOI：10.3969/j.issn.1673-4033.2014.08.279.

[3]康志東.焊接加工專業精品課程建設的實踐與探討——以《焊條手工電弧焊》課程為例[J].職業，2017，（19）：71.

作者簡介：

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