板对接平焊单面焊双面成形技术

一、板对接平焊单面焊双面成形技术

1．板对接平焊坡口和装配

(1)坡口尺寸。

开坡口的目的是保证根部焊透，便于清除熔渣，获得较好的焊缝成形，且能调节母材和填充金属的熔合比。不同厚度板对接平焊的坡口，如图4－36所示。通常随板厚的增加，坡口角度减小。钝边的作用是保证根部焊透又不至于烧穿，一般以1.5～2mm为宜。由于在整个焊件的长度方向上，始焊端拘束小，焊接变形小，终焊端拘束大，焊接变形大，所以，始端装配间隙为3mm，终端装配间隙为4mm，错边量不大于1.4mm。

图4－36　不同厚度板材的坡口尺寸

(2)焊条直径。

用过粗的焊条会造成未焊透和成形不良;用过细的焊条则会降低生产效率。打底层焊接时可按板厚选择焊条。板材厚度4～6mm时，焊条直径2.5mm;板材厚度8～20mm时，焊条直径3.2mm;板材厚度＞20mm时，焊条直径4.0mm。

焊条使用前应认真烘干。碱性焊条使用前应在350～400℃烘焙1～2h，然后存放在100～150℃的保温箱内，使用时放入焊条干燥筒或保温筒内，随用随取。

(3)反变形量。

为防止焊后工件向坡口较宽一侧产生角变形，一般采用预留反变形或刚性固定的方法。预留反变形时，变形量为3°～4°，也可以按图4－37计算出高低差Δ。

Δ=bsinθ=100sin3°=5.23(mm)

图4－37　反变形量大小的计算方法

(4)定位焊。

定位焊时使用的焊条和正式焊接时所使用的焊条相同。定位焊的位置在焊件背面距两端20mm处。始焊端定位焊缝长10mm，终焊端定位焊缝长15mm，必须焊牢。如试板长度超过300mm，只在两端进行定位焊，则焊至中间时，间隙往往会缩小，造成未焊透。此时可采取从中间先焊试板的后半段，然后再焊前半段的方法，或做成与坡口大小相同的垫块塞在坡口中间，定位焊后，待焊至垫块处再将垫块敲掉，磨平坡口边上的焊缝，再继续施焊的方法。焊前应将坡口及边缘10～20mm范围内的油、锈及其他污物清除干净，至露出金属光泽。

2．板对接平焊打底层焊接技术

(1)打底焊电流选择。

打底焊电流应根据工件厚度、钝边、间隙大小、焊条直径及运条方法来决定。钝边大、间隙小，电流应大一些，反之应小一些。断弧操作时，电流应大一些;连弧操作时，电流应小一些。表4－5为平板对接单面焊双面成形打底焊时电流选择。

表4－5　平板对接单面焊双面成形打底焊时电流选择

单面焊双面成形技术的关键是第一层打底焊缝的成形操作，其他各填充层的操作要点与各种位置的普通焊接操作技术相同。打底层单面焊双面成形技术可分为连弧焊法和断弧焊法。

(2)连弧焊打底焊法。

焊接时焊条与接缝两侧的板面应垂直，为克服磁偏吹的影响，焊条与焊接方向的夹角开始为35°～45°，然后逐渐偏转，运条至试板中间位置时为70°～90°，到试板末端时将焊条转至120°左右，此过程可见图4－38。

图4－38　连弧焊打底层单面焊双面成形平焊焊条角度焊接方向

引弧点应在试板端头坡口处，用擦划方法引燃电弧，严禁在坡口两侧面外的母材上引弧。引燃电弧后，切勿马上运条，应将电弧稍提高一点，稳弧1～1.5s，以便预热坡口及校验焊条熔化时药皮的套筒口是否偏离间隙中心。待电弧稳定燃烧后迅速压低焊条，将熔滴送至坡口钝边处，这时钝边已达到半熔化状态形成熔孔。熔孔的轮廓是由熔池边缘和坡口两侧被熔化的缺口构成的，同时会听到电弧穿透背面的声响。操作时采用直线小摆动运条方法。焊条摆动应始终保持在钝边口两侧之间进行，两边停留时间的长短及幅度取决于能否控制熔孔的大小一致，一般熔化缺口控制在0.5mm为宜。熔孔形状及运条轨迹如图4－39所示。

图4－39　熔孔形状及运条轨迹

①－引弧至定位焊处直线运条　②、③、④、⑤－锯齿形运条

运条时如发现熔孔不明显，说明钝边两侧未达到半熔化状态，会产生未焊透，这时摆动幅度要小，乃至不摆动而采取直线运条，并压低电弧，焊得越薄越好。如发现熔池前端熔孔增大，熔池温度过高，熔化缺口太大，铁水有下坠现象，背面将会出现焊瘤，这时应将电弧适当提高一些，摆动时在两边停留时间长一些，并适当放慢速度，使热量移向坡口边缘，因坡口较厚，不易烧穿。否则就必须调小电流。

打底焊时，可以采用进退清根法和左右清根法等运条方法。进退清根法运条是采用前后进退操作，焊条向前进时为焊接，时间较长，向后退时为降低熔池金属温度，看清熔孔大小，为下个焊点的焊接做准备，这个过程时间较短。进退清根法如图4－40所示。左右清根法主要应用在焊接坡口间隙大的焊缝上，焊接过程中，电弧在坡口两侧交替进退清根，如图4－41所示。

图4－40　进退清根法示意图

图4－41　左右清根法示意图

正常连弧焊时，一根焊条可焊接的长度为150～200mm。由于坡口制备不一定均匀一致，故焊接时应随时观察熔池的温度及熔孔形状的变化，掌握运条(包括摆动)速度，才能获得良好的根部成形。

电弧引燃后，中间不允许人为地熄弧，一直采用短弧连续运条直至应换另一根焊条才熄弧。由于在连弧焊接时，熔池始终处在电弧连续燃烧的保护下，液态金属和熔渣容易分离，气孔也容易从熔池中逸出，因此，保护性好，焊缝不容易产生缺陷，焊缝金属力学性能也较好。用碱性焊条焊接时，连弧焊的应用比较广泛。

当焊条长度只剩下50mm时，需作熄弧的准备，为防出现冷缩孔及合金钢出现弧坑裂纹，应将弧坑填满。一般熄弧时，可在电弧熄灭前将电弧压低，焊条向后移约5mm，连续过渡几个熔滴，形成斜坡形再熄弧，如图4－42所示，为下根焊条引弧打下良好的接头基础。

图4－42　熄弧方法

①－过渡熔滴　②－旋转电弧　③、④－向后部移5mm处熄弧

为了保证更换焊条时焊缝接头处熔合良好，有冷接和热接两种方法。冷接方法是先将熄弧处用角磨机修出一个长约15mm的斜坡。更换焊条的起焊位置应在斜坡后10～15mm的焊缝上。引弧后焊条不做摆动而做直线运条，当电弧拉到斜坡口时，要迅速压低电弧，将电弧移到搭接末尾并停留1～1.5s，待末尾焊点重新熔化并听到“噗噗”声时，再按直线小摆动运条继续施焊，如图4－43所示。热接方法是当弧坑还处在红热状态时，迅速更换焊条，在距弧坑15～20mm焊缝斜坡上引弧并焊至收弧处，这时弧坑处的温度升高很快，当有“出汗”现象时，迅速将焊条向熔孔下压，听到“噗噗”声音后，提起焊条再向前继续施焊。

图4－43　更换焊条时冷接头方法

(3)断弧焊打底焊法。

断弧焊引弧与连弧焊一样，在试板端头引弧，然后直线运条至定位焊缝与坡口根部相接处，压低电弧，待1～1.5s后，可听到电弧穿透坡口发出的“噗噗”声，同时可以看到坡口两侧的金属开始熔化，形成熔池，出现熔孔，此时所形成的熔池是整条焊缝的起点，所以又称熔池座。熔池座建立后应迅速提起焊条，熄灭电弧，然后在第一个熔池座1/3～1/2处再重新引燃电弧，又熄灭电弧，依次循环，直至完成整条焊缝。

一般断弧法的焊条向前移动的轨迹基本上是直线形的，焊条与焊接方向夹角为45°～55°，如图4－44所示。坡口根部钝边大，夹角要大些，反之夹角可选小些。

图4－44　断弧焊打底焊法焊条角度

焊接时采用点状击穿法，有一点击穿法、二点击穿法和三点击穿法。

一点击穿法是铁水的给送基本上在间隙中间，电弧同时在坡口两侧燃烧，两侧钝边同时熔化，然后迅速熄弧，在熔池将要凝固时，又在灭弧处引燃电弧、击穿、停顿，周而复始重复进行，如图4－45所示。熔池始终是逐个叠加的集合，熔池在液态存在的时间较长，冶金反应充分，不易出现夹渣、气孔等缺陷。但是，熔池温度不易控制，温度低，容易出现未焊透，温度高，背面余高过大，甚至出现焊瘤。一点击穿法适用于焊条直径d大于坡口间隙b，坡口钝边p为0～0.5mm。

图4－45　断弧焊一点击穿法焊接示意图

在间隙较大、钝边较薄的情况下，采用二点击穿法。将电弧移向坡口一侧，以利于形成熔池座，然后再将铁水铺向另一侧，依次循环，如图4－46所示，就不会烧穿或出现焊瘤。二点击穿法比较容易掌握，熔池温度也容易控制，钝边熔化良好。但是，由于焊道是两个熔池叠加形成，熔池反应时间不太充分，使气体及熔渣上浮受到一定限制，容易出现夹渣、气孔等缺陷。如果熔池的温度控制在前一个熔池尚未凝固，对称侧的熔池就已形成，两个熔池能充分叠加在一起共同结晶，就能避免产生气孔和夹渣。二点击穿法适用于焊条直径d小于等于坡口间隙b，坡口钝边p为0～1mm。

图4－46　断弧焊二点击穿法焊接示意图

三点击穿法方法比较适合于根部间隙更大的情况。电弧引燃后，左侧钝边给一滴熔化金属，右侧钝边给一滴熔化金属，中间间隙给一滴熔化金属，如图4－47所示。因为两焊点中间熔化金属较少，第三滴熔化金属补在中央是非常必要的。否则，在熔池凝固前析出气体时，由于没有较多的熔化金属愈合孔穴，在背面容易出现冷缩孔缺陷。三点击穿法适用于焊条直径d比坡口间隙b小很多，坡口钝边p为0.5～1.5mm。

图4－47　断弧焊三点击穿法焊接示意图

断弧法运条速度和熔池座之间重叠量的大小视间隙大小和被熔化的钝边熔孔的大小而定。一般每分钟约弧45～55次。每个焊点与前一焊点应重叠不小于2/3，实际每个焊点只使焊道前进1～1.5mm。间隙小，重叠少一些;间隙大，则重叠多一些。焊缝的收尾及接头可参照连弧焊。

3.板对接平焊填充层焊接技术

打底层焊完后，要待熔渣冷却后再清理，以免黏渣。清渣应彻底，尤其在焊道两侧的尖角部位，应用钢丝刷刷至露出金属光泽，接头高出部分需修磨平。

填充层可采用直径粗一些的焊条(如直径4.0mm的焊条)，适当提高焊接电流(一般在140～170A)，运条方法、焊条倾角要视具体情况而定，如前层焊得较平整，边上没有深沟、尖角，运条可采取直线形;否则应采取月牙形或锯齿形运条方法。运条时，在坡口两侧可适当多停留，而中间快一些，以利于边上深沟、尖角处的杂质浮到焊缝表面，避免出现夹渣。焊条与焊接方向成75°～85°夹角，如图4－48所示。

图4－48　断弧焊法平焊时填充层单面焊双面成形焊条角度

填充金属时，要尽量做到焊接速度均匀，要观察铁水的流动情况，一定要使铁水铺到边上，焊缝中心部位不能高于两侧，以利于清渣以后的焊接。

多层焊每层的接头要错开。第二层以后的接头应在收尾处前方的前一层焊缝上引弧，再回到收尾处衔接，如图4－49所示。这样可以熔化掉引弧处的小气孔，同时接头也不会高出焊缝。每层的厚度应尽量保持一致。

4－49　填充层接头引弧方法

最后一层填充层应比母材表面低0.5～1.5mm，并且焊缝中心要凹下去，而两边与母材交界处要高，使盖面层焊接时能看清坡口，保证盖面焊缝边缘平直。

4．板对接平焊盖面层焊接技术

盖面层焊缝是金属结构上最外面的一层焊缝，除了要求具有足够的强度、气密性外，还要求焊缝成形美观，鱼鳞纹整齐。在焊接过程中，焊条角度应尽可能与焊缝垂直，以便在焊接电弧的直吹作用下，使盖面层焊缝的熔深尽可能大一些，与最后一层填充层焊缝能够熔合良好。

盖面层焊接前仔细清除最后一层填充层与坡口两侧母材夹角处及填充层焊道间的焊渣以及焊道表面的油、污、锈、垢。

焊接引弧处应距焊缝始端10～15mm，引弧后将电弧拉回到始焊端施焊。焊条与焊接方向夹角为75°～80°。采用月牙形或横向锯齿形运条。焊接电流要适当小些，焊条摆动到坡口边缘时，要稳住电弧并稍微停留，注意控制坡口边缘，使之熔化1～2mm即可。控制弧长及摆动幅度，防止发生咬边缺陷。焊接速度要均匀一致，焊点间的搭接要均匀，焊缝余高差应符合要求。

采用多道焊时，在焊接过程中也可以用直线运条法，由起点焊至终点，其后各道焊缝也是由起点焊至终点。但是，后一道焊缝要熔合1/3的前一道焊缝，长焊缝可以采用分段焊法或退步焊法。两道焊缝相搭接1/3，每道焊缝焊接前，应仔细清除焊道上的熔渣。

接头的位置很重要，如果接头部位离弧坑较远偏后，盖面层接头的焊缝就偏高;如果接头部位离弧坑较近偏前时，在盖面层焊缝接头部位会造成焊缝脱节。更换焊条前，往熔池中稍填些液态金属，然后迅速更换焊条，在弧坑前10～15mm处引弧，并将其引至弧坑处划一个小圆圈预热，当弧坑重新熔化，形成的熔池延伸进坡口两侧边缘内各1～2mm时，即可开始进行正常焊接。