板件对接仰位单面焊双面成形技术焊接方法对比探析

唐兴风

[摘要]板状试件仰位手工电弧单面焊接与CO2气体保护焊接，操作难度较大，焊接时由于液态金属和熔渣受重力的作用，容易下坠，从而使正面焊缝形成焊瘤、夹渣，背面焊缝形成凹陷、未焊透等缺陷。文章阐述了其打底、填充以及盖面的焊接方法，焊接工艺参数、操作要领和注意事项。近几年二氧化碳气体保护焊由单一的CO2气体实心焊丝，发展到混合气体药心焊丝。被广泛应用于航天、航空、造船、机械制造等行业。

[关键词]焊条电弧焊；CO2气体保护焊；仰位；焊接

[DOI]1013939/jcnkizgsc201630168

1操作方法概述

板状试件水平固定仰位手工电弧单面焊接，操作难度较大，焊接时由于液态金属和熔渣受重力的作用，容易下坠，从而使正面焊缝形成焊瘤、夹渣，背面焊缝形成凹陷。其打底层的焊接可分为连弧焊和灭弧焊两种操作方法。灭弧焊方法较为容易掌握，包括一点击穿法和两点击穿法，一般可采用一点击穿为主、两点击穿为辅的操作方法。优点是操作较灵活，容易控制熔池温度，便于获得良好的焊缝成形，有利于保证焊接质量，适合初学者采用，缺点是组对间隙大，填充金属需求大，造成焊条用量加大，效率降低，焊接时飞溅较大，焊工容易被烫伤，须加强防护；连弧焊法由于组对间隙相对较小，焊条用量小，焊接速度相对较高，但对于试件的加工、组对要求更高，焊接时对电流、焊条角度、焊条摆动速度要求更为严格，对焊工的技能要求更高，适于有一定实际经验、技能水平较高的焊工采用。

CO2气体保护焊在仰焊打底焊时：调试好打底焊焊接参数后，在试板左端定位焊缝上引弧，焊枪开始作小幅度的锯齿形摆动或是不摆动，当产生熔孔后转入正常焊接。焊接过程中不能让电弧脱离熔池，利用电弧的吹力防止熔池金属下淌。打底焊时，必须注意控制熔池的大小，即保证焊透又防止焊道背面下凹，正面下坠。

11焊前准备

（1）试件加工——选用两块材质为Q235钢板，刨床刨削坡口，试件规格为：长度300mm，宽度125mm，板厚12mm，制备V形坡口，单边坡口角度30°±25°，坡口面应平直，试件平整无变形。

试件的清理——用角向磨光机、锉刀、钢丝刷、砂布等工具，清理坡口两面20mm 范围内的铁锈、氧化皮等污物，直至露出金属光泽，CO2可以不清理铁锈。

（2）试板装配及定位焊——灭弧焊装配，始焊端间隙控制在3～32mm范围内，终焊端为4～43mm。钝边一般为05～15mm。错变量应小于1mm，预留反变形角度为4°～5°。连弧焊始焊端间隙为25mm，终焊端为3～35mm。为防止焊接过程中开裂、错边，或因热收缩造成终焊端坡口间隙变小而影响焊接质量，必须保证定位焊缝的长度和厚度。

（3）CO2在焊接前检查焊枪的喷嘴与送气的流量。试板装配及定位焊——灭弧焊装配，始焊端间隙控制在1～2mm范围内，钝边一般为05～15mm。错变量应小于1mm，预留反变形角度为1°～2°或是不留。CO2焊接的变形量小几乎没有变形。

12焊接工艺参数

所用焊接工艺参数应在推荐标准范围内根据个人习惯自定，如试件装配间隙、钝边焊接电流等，尤其是焊接电流，不能过大或过小，过大时；易产生焊瘤、气孔和咬边等缺陷，过小时，容易产生夹渣、未焊透及未熔合等缺陷。

13焊接操作

131填充层的焊接

填充前应仔细清渣，熔渣、飞溅处理要彻底、干净。如接头处过高，必须用角向磨光机或扁铲清除。

焊条角度参照打底焊接时的焊条角度（盖面层的焊接亦采用相同的角度）。第一层填充电流可以适当增大，有利于消除焊趾处难以清除的熔渣。运条采用矩齿形或反月牙形运条方式，控制好焊条角度，有的焊工改用双手握焊钳施焊，效果不错。短弧焊接，在焊缝两边要有足够的停留时间，以保证两侧融合良好，焊道平整。第二层填充为宜较薄的焊层焊缝更要控制好熔池形状，保证焊缝平整，使其高度距试件母材表面1mm左右，尽量延长电弧在两边的停留时间使填充焊道中心稍凹，对于盖面层的焊接起着至关重要的作用。填充过程中应注意避免熔化坡口边缘，以保证盖面焊缝宽度一致，平直美观。接头时，在弧坑前方10-15mm处引弧，短弧拖向弧坑，沿弧坑的弧度运条，待形成熔池，两边充分熔合后，正常焊接。有效地保证焊缝的内在质量，而且可为盖面层的焊接打好基础。

CO2填充层：焊丝与焊接方向夹角80°～90°，采用月牙形或锯齿形运条，当摆动道两侧时稍作停顿，以保证焊缝平整，有利于盖面。

132盖面层的焊接

盖面层的焊接关系试板焊缝的正面成形。焊接前应彻底将填充层的熔渣、飞溅清除干净。焊接时要压低电弧，控制好焊条角度，手把要稳。并注意熔池形状和温度，控制好电弧在坡口两边的停留时间，防止产生焊偏、咬边、未熔合等缺陷，接头时，更换焊条速度要快，保证接头到位，避免产生超高和脱节。焊缝余高、余高差、宽度、宽度差等项目都有具体要求。焊工一定要保持冷静的心态，充分发挥技术水平，使正面焊缝高低平整，宽窄一致。盖面层焊接时难度最大的是控制咬边量，

CO2盖面层：焊丝与前方夹角以90°左右为宜，操作时要注意观察熔池始终保持成椭圆形、清晰明亮，大小和形状始终保持一致。

2易产生的缺陷及克服方法

21气孔

气孔产生的原因是焊接过程中产生的气体及熔池周围的气体被液态金属吸收后。在凝固过程中溶解度急剧下降，气体将会析出形成气泡，上浮过程中如来不及逸出而残留在焊缝金属中就形成了气孔。防止产生气孔的途径：一是采用短弧施焊，防止有害气体侵入熔池。以有效地保护熔池，另外可以缩短熔滴过渡的路程。减小其吸收气体的可能性：二是选择合理的工艺参数，在填充层和盖面层焊接时焊接电流不可过大，因为焊接电流增大时，会促进熔滴细化，吸收气体量也会增加，产生气孔的可能性会随之增大；三是试板坡口两侧及层间的铁锈及污物应尽量清除彻底，以减少产生气孔的根源。

22夹渣

在施焊过程中，因为焊层间熔渣清理不彻底，又由于焊速快，熔池凝固较快，熔渣来不及浮出熔池而形成夹渣。解决夹渣时应注意两点：一是彻底清除层间熔渣，特别是封底层与坡口两侧的夹渣较难清除，要用尖头小锤及钢锯条认真清理；二是填充层施焊运条时应在坡口两侧停留的时间稍长些，不仅能使熔渣有充足的时间浮出，还可使焊缝焊得平整，为盖面层的焊接打好基础。

23咬边

咬边是盖面层焊接时最难克服的缺陷，产生的原因是咬边处液态金属重力较大，造成下垂所致。为了防止产生咬边，要做到以下三点：一是盖面层要薄，不宜超过2～3mm；二是运条时摆动要均匀，在坡口的两侧一定要压低电弧，使边缘部位熔化控制在1mm左右；三是选用合适的焊接电流，当选用32mm焊条时。焊接电流为110A。以避免因热输入偏大而造成的咬边缺陷。

3结论

采用碱性焊条手弧焊进行仰位板件的单面焊双面成形时，为了得到优良的焊接接头，应做到：

（1）正确选择焊接工艺参数；

（2）注意观察、控制好熔孔大小、熔池温度和熔池形状；

（3）适时调整焊条角度、电弧长度；

（4）掌握好运条步伐、摆动幅度和在坡口两边的停留时间。

CO2焊的成形质量可靠，它与手工电弧焊相比操作方便又简单，熔池容易控制、背面成形良好、生产效率比焊条电弧焊的效率要高多，生产成本低，熔透性好、焊接变形小等优点故被广泛应用于工业制造在这里，有了一定的理论基础，再加上我们勤于思考，最重要的是通过不断的练习，相信我们每一名焊接操作者都能得到从外观尺寸到内部质量的优良焊缝，为提高操作技能、保证各项工程的焊接质量打下了良好的基础。

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