浅谈手工电弧焊单面焊双面成形有关问题
浅谈手工电弧焊单面焊双面成形有关问题
河北省 王占兵
摘? 要：通过分析单面焊双面成形的工艺特点，探讨单面焊双面成形质量差引起的问题、工艺参数及操作方法对单面焊双面成形打底焊的影响因素分析、防止单面焊双面成形焊接产生焊接缺陷的措施。
关键词：单面焊双面成形、影响因素分析
正文：
手工电弧焊是目前应用最广泛的一种电焊工艺。优质的单面焊双面成形焊接的焊缝表面应圆滑过渡至母材,表面不得有裂纹、未熔合、夹渣、气孔、焊瘤、咬边等缺陷,焊缝内部同样不允许有缺陷.但焊接过程中由于设备、材料、工艺及操作等原因,使得形成的焊缝达不到质量要求,从而对结构的工作质量和使用寿命产生严重的影响。?而在一些焊接结构的焊接中（如质量要求高的小直径管道和容器等），由于从背面无法铲除焊根与重新焊接，故要求在坡口一侧进行焊接而在焊缝正、背面焊双面成形的关键是打底层的焊接，打底层焊接打底层焊接有间断灭弧焊和连弧焊两种方法。本文主要探讨的是单面焊双面成形质量差引起的问题、采用间断灭弧焊法焊接平位板状试件时，工艺参数及操作方法对单面焊双面成形的影响、防止单面焊双面成形焊接产生焊接缺陷的措施。
单面焊双面成形质量差引起的问题
一、增加消耗,降低结构的质量和使用寿命?
焊接生产中,优质的焊接质量可以满足设计要求,保证结构的正常使用寿命。而一旦出现严重的焊接缺陷,就会增加板材、焊材、电力及人力的消耗等.?否则,这些缺陷在使用过程中会引起严重的应力集中,降低结构的使用寿命。?
二、焊接缺陷会给结构的安全生产带来威胁,引起安全事故?
单面焊双面成形焊接主要用于锅炉及压力容器等重要构件的焊接生产中,?一旦有严重缺陷,质量不合格,焊件的焊补非常困难,而且在生产过程中受各种交变载荷及压力的作用,使焊缝的缺陷产生应力集中,加之焊缝的有效使用面积减小,减弱了焊接接头的强度.?轻则使产品的使用寿命受到影响,重则导致焊缝断裂,产品破坏,酿成严重的事故。?
手工电弧焊单面焊双面成形影响因素分析
一、 分析条件
(1)试板材质为20g，其形状和尺寸见图1。
(2)焊接设备选用BX一300型电焊机。
(3)焊材选用E4303焊条，打底焊焊条直径为& 3．2 mm。
(4)试板对口形成，见图2
a=30～35（即坡口角度为60～70）
p=0.4*d(即钝边约等于焊条直径乘0.4)
c=d（即坡口间隙大致与焊条直径同）
d=焊条直径
二、影响因素分析
为了得到单面焊双面成形背面均匀美观的焊缝，就要很好的控制焊接熔池的厚度、深度及熔池中液体金属的密度。焊接熔池是在电弧热和电弧力总吹力同时作用下形成的，它主要依靠熔池中液体金属与熔池壁之间的表面张力、熔池金属的重力，电弧总吹力在垂直于焊缝平面方向的分力保持平衡的，因此，凡是对熔池的输入热量及其受力有影响的因素都会影响焊缝的成形因素，这些影响因素有以下几点：
??? 1、试板装配根部间隙大小的影响
根部间隙的大小直接影响到单面焊双面成形背面焊缝的成形。间隙大，背面焊缝成形宽；间隙小，背面焊缝成形窄。随着根部间隙的增大，向熔池填充的液体金属量就会增加，熔池的体积就会增大，重量也跟着增加，燃弧时间就会增长，击穿熔空尺寸增大，重力大于表面张力产生下坠，背面焊缝就会形成余高过高或形成焊瘤。如果根部间隙间小，则熔敷金属送不到根部，背面焊缝就会出现余高过低或产生未焊透。实践证明，始焊处根部间隙取3.2mm～3.5mm，终焊根部间隙取4.2mm～4.5mm比较合适。当然，不同条件下其根部间隙取值是不同的。
2、焊接电流的影响
焊接电流增加时，电弧的静态和动态电磁压力增加 ，使电弧对熔池的总压力增加；同时 ，电弧电功率增加，电弧输入给焊缝的热功率也增加，使熔池的温度升高。而随着熔池 的温度升高 ，表面张力系数减小 ，熔池中液体金属与熔池壁面之问的表面张力下降。此外，由于电弧电功率的提高，增加了焊条熔化的速度，使单位时间内过渡到熔池的熔滴数量增加，熔池的体积增大，背面缝成形就会出现余高过高或产生焊瘸。焊接电流减小时，电弧对熔池的总压力下降，熔池体积逐渐减小，表面张力系数和熔池中液体金属与熔池壁面之间的表面张力增大。随着焊接电流小到一定程度，就会使背面焊缝出现低于母材或未焊透 。
3、燃弧时间的影响
燃弧时间主要影响熔池的温度及熔池的体积。燃弧时间对熔池温度及熔池的影响，主要表现在作用的时间长短。燃弧时间越长，电弧对熔池的作用时间越长，输入给熔池的热量越多，熔池的温度越高，焊条向熔池过渡的熔滴数量也越多，熔池的体积也就越大。
4、焊条倾角和运条动作的影响
( 1 )焊条倾角的影响焊条倾角主要影响电弧对熔池的压力方向及对背面熔池的保护效果。如图 3电弧的总压力 P的作用方向是随焊条倾角 0的变化而变化的。焊接实际操作经验证明，向右施焊时，o = 5 a℃_6 CC是比较合适的。在穿过背面 1 ／ 3的电弧作用下，熔滴过渡刭熔池后。得到良好的背面与正面比例分配，同时熔渣也得到适量的分配。此时既能保证背面焊缝成形，又能使熔滴对正、反面熔池金属起到 良好的保护作用 。
( 2 )运条动作的影响
运条动作主要影响熔池的温度及其分布，也就是影响熔池的形状和大小。运条动作是由三个基本动所形成的，即沿焊接方向的直线运动、向焊件进给的动作和向焊缝两侧的横向摆动。通过这三个动作的有机配合，可以有效地控制熔池的形状与大小。在单面焊双面成形焊接时沿着焊接方向的直线移动，要受熔池前沿的熔孔大小控制，其直径一般控制在焊条直径的1.5 倍。当熔孔直径增大时，应适量的减小直线移动速度或立即熄弧。当熔孔变小时，应适 量增大直线移动速度。熔孔越大，背面焊缝成形越容易产生超高或焊瘸。熔孔越小，背面焊缝成形越易产生过低或未焊透。焊条向焊件的进给动作，要随着焊条的熔化而保证短弧焊接。否则，电弧过长，电弧穿透能力减弱，将会产生未焊透。向焊缝两侧的横向摆动动作，主要是保证坡口及其根部很好的熔合。如若横向摆动动作不当，则易产生夹渣、未熔合、未焊透等缺陷。在实际焊接中，焊条倾角及运条动作是密切配合的。横向摆动动作和直线移动速度，应在一定的焊条倾角下变化，从而达到控制熔池形状与大小的目的。
5、运条方法的影响
横向摆动焊法：每次间断灭弧时的收弧、再次引弧时的接弧及焊接，焊条都是沿着垂直于焊缝方向的坡口两侧摆动。正面焊缝与两侧的坡口面是圆滑过渡的，清渣容易，而且可使焊缝与坡口充分熔合，保证焊透。
防止单面焊双面成形焊接产生焊接缺陷的措施
一、作好焊前准备? ???焊前应对焊机进行试焊,确认焊机的引弧性能和稳定性能好,工艺参数的调节方便、灵活、方可使用.?工件应开Y形的坡口,钝边的尺寸一般选在0.?5～1.?0?mm之间,坡口边缘20?mm以内处用磨光机打磨,并将表面的铁锈、油污等清除干净,露出金属光泽。?? ????锅炉压力容器及重要结构的焊接一律采用碱性焊条,打底层焊接应选择直径3.?2?mm的焊条,中间层和盖面层可选用4?mm的焊条,并对焊条进行400℃烘干,保温2～4?h.?使用时需要将焊条放在保温筒内,随用随取.?[?3?]??(?p178?)焊条在炉外停留时间不得超过4?h,且反复烘干次数不能多于三次,药皮开裂和偏心度超标的焊条不得使用。? 二、 焊接操作? （1）选择合适的工艺参数? ???????????焊接电流应根据板件厚度、焊接位置、焊条直径和焊接经验进行选择,保证所选择的电流不易造成焊缝咬边、烧穿、夹渣、未焊透等缺陷。? ?????????焊接过程中应选择短弧焊,以避免咬肉、未焊透、气孔等缺陷的产生.?焊速应合适,不宜过慢,以每层厚度不大于4?mm为宜,?? 以避免高温停留增长,影响焊缝的机械性能,但焊速也不宜过快,以免造成未溶合、未焊透等缺陷.?对重要构件要采取焊前先预热、焊后缓冷等措施,以避免冷裂纹的产生。????????????? （2） 焊工技术水平? ????????????焊接生产中,焊工对单面焊双面成形操作技术掌握的水平,往往决定了焊缝的质量.?因此,加强焊工单面焊双面成形操作技能的训练是保证焊缝质量的关键。
结论
综上所述，要想掌握单面焊双面成形的焊接技术，得到背面均匀美观的焊缝，必须掌握焊接的工艺参数和操作方法，充分发挥施焊者的眼、耳、手的有机配合，正确掌握断弧焊法的施焊要领，即短弧操作，控制熔池，熄弧要果断，引弧要快。
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