浅谈板件对接仰位水平固定单面焊双面成形技术

1、西安技师学院10 届焊接预备技师班毕业论文题目：浅谈板件对接仰位水平固定单面焊双面成形技术焊条电弧焊与 CO2气体保护焊方法对比姓 名： 杨 向 东 专 业： 焊接技术及自动化 学 号： 10JHG113 指导教师： 马 江 涛 时 间： 2010 年 4 月 目 录摘 要.11 课题背景.12 操作方法概述.22.1 焊前准备 .2 2.2 焊接工艺参数 .32.3 焊接操作：.42.3-1 打底层的焊接：.42.3-2填充层的焊接.62.3-3 盖面层的焊接：.73 易产生的缺陷及克服方法：.73.1 气孔 .73.2 夹渣 .73.3 咬边.84 结论：.8参考文献.9致 谢.10摘摘

2、要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溶渣受重力的作用，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。本文阐述了其打底、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 气体实芯焊丝，发展到混合气体药芯焊丝。被广泛应用于航天、航空、造船、机械制造等行业。关键词：关键词：焊条电弧焊、CO2气体保护焊、仰位、焊接1 1 课题背景课题背景随着科学技术的快速发展，为了保证焊接质量、提高工作效率、减小劳动强度、节约施工成本，出现了一系列高质量、高效能的焊接设备和焊接方法，但是，

3、手工焊条电弧焊单面焊双面成形技术是每一个焊接操作者都应掌握的基本技能。在各类焊工技术考核、等级考试、技能竞赛中，板件对接手工电弧焊一直作为必考的重要项目之一。它是对焊工操作技术水平的考核，同时也是保证锅炉、压力容器及管道焊接质量的一个重要环节，在手弧焊操作技能中难度较大，特别是板材对接仰位的焊接，对每名焊工来说，是走向成熟、深层次发展的基础。CO2气体保护焊俗称：二保焊、气保焊，是利用 CO2气体作为电弧介质并保护焊接区电弧焊，属于熔化极气体保护焊，英文缩写（MAG 或 GMAW）1953 年前苏联研发。因工作效率高，生产成本低本，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，把对板

4、件对接仰位固定单面焊双面成形技术的肤浅认识整理出来，供大家参考、探讨。2 2 操作方法概述操作方法概述 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溶渣受重力的作用，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，需加强防护

5、；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。CO2气体保护焊的焊丝来源广,价格低成本只有手工电弧焊的一半左右通常，热量较集中，热影响区小、耗电量小,仅

6、为手工电弧焊的 60左右，生产率高熔深大焊丝熔化速度快,焊后不用处理节省了工作时间效率比手工电弧焊高，无论各种位置和厚度都可以进行焊接,而且焊薄板时比电弧焊快变形量小，抗锈能力强,抗裂性好表面成型美观，是一种明弧焊接方法,便于监视和控制铁水和熔合区。在技能比赛或各类考试中对焊条规格均作具体要求，使用哪种操作方法，就只能去适应所规定使用的焊条规格了。2.12.1 焊前准备焊前准备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 型坡口，单边坡口角度 302.5，坡口面应平直，试件平整无变形。 试件的清理用角向磨光

7、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。 3、焊接材料及焊接电源选用 E5015 焊条，焊条规格见表。焊前须经350-400 烘干 1-2 小时，然后放入焊条保温筒中备用。焊接电源应采用直流焊机，如直流弧焊发电机 Nebula-500 整流焊机或逆变焊机等。 4、试板装配及定位焊灭弧焊装配，始焊端间隙控制在 3-3.2mm 范围内, 终焊端为 4-4.3mm 之间。钝边一般为 0.5-1.5mm 。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 2.5mm，终焊端为 3-3.5mm。定位焊时

8、电流应比正式焊接时稍大些，要求选用的焊条与正式焊接的焊条型号相同，定位焊缝长度为 10-15mm，焊接要牢固，特别是终焊端，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。 5、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 0.5-1.5mm 。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。2.22.2 焊接工艺参数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

9、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。关于电源极性的选择，按常规标准应一律采用直流反接法，但在近年对于灭弧打底焊的操作出现了相反的接法，即打底焊操作采用正接法，其特点是起弧容易，焊条端部无粘渣，不易粘焊条，便于控制熔池温度，有利于焊缝背面成型，特别是仰焊位的打底焊操作，有效克服了背面焊缝凹陷的问题。缺点是操作不当时飞溅较大。2.32.3 焊接操作焊接操作 2.3-1 打底层的焊接灭弧焊打底操作：首先把焊机电流接为直流反接，电弧推力调到 1012 之间，电流 90100 之间，在试件始焊端定位焊缝处引燃电弧，保持焊条角度沿焊接

10、方向 90100。稍作停顿待形成熔池后迅速压低电弧做小锯齿摆动向前运条，摆动到坡口根部时焊条向上顶一下，至少使电弧的 3/4 在坡口背面燃烧，当听到“噗”的声音说明电弧已击穿试件背面，观察已形成熔孔，熔孔大小约为焊条直径的 1.5 倍，由于此时试件温度较低，容易产生偏吹，造成一侧熔孔打开，而另一侧出现未熔，应迅速将焊条拉向未熔的一侧或改变焊条的角度继续熔化。待熔孔正常后，迅速将焊条向前方斜下快速运动，达到灭弧的目的。熔池温度逐渐降低，当熔池颜色稍微变为暗红色时，再将焊条打在原熔池的 1/2 部位上，上顶电弧，打开熔孔，重复以上动作，有节奏的向前进行灭弧焊接。操作过程中要注意控制熔孔大小和熔池形

11、状尽量相同，如果发现溶孔过大或熔池铁水有下淌倾向，说明熔池温度过高，如果处理不及时将会使正面焊缝出现焊瘤、背面焊缝严重凹陷，使焊接无法进行，这时应迅速灭弧，灭弧后待温度稍微降低（在熔池颜色变暗红之前），马上引弧焊接，起弧部位应在熔池两侧，即作两点击穿法操作，与原熔孔边缘经熔合，立即灭弧，待熔池温度和熔孔大小正常后，再采用一点击穿法进行施焊；如焊接过程中间隙变小、熔孔变小、熔池冷却速度加快，应延长电弧燃烧时间，将焊条顶到根部，基本上保持全部电弧在坡口背面燃烧，并适当改变焊条角度，避免产生单边未熔现象，待熔孔大小合适后再调整焊条角度和电弧燃烧时间；更换焊条前，将焊条上顶使熔孔略大于正常焊接时的熔孔

12、，并缓慢将电弧带至坡口后方一侧约 10mm 左右熄弧，使之形成一个缓坡，有利于接头和防止产生冷缩孔。接头有冷接法和热接法，采用热接法时更换焊条速度要快，保证在熔池完全冷却之前立即引弧焊接，掌握好焊条上顶时间，以获得良好的接头。冷接法时，可用角向磨光机或扁铲将收弧处打磨成斜坡状，在斜坡前方引弧，运条到坡口根部时，迅速压低电弧，听到击穿声后稍作停顿，恢复正常焊接；当焊接过程中出现焊瘤或粘焊条时，尽量用扁铲剔除干净，防止影响背面成型和探伤质量。同时焊接过程中要特别注意防止熔渣、飞溅和下淌的铁水造成的烫伤。此焊接方法关键在于注意控制熔池温度和溶孔大小，起弧打点位置要准确，密切注意接头部位的电弧上顶操作

13、，起弧灭弧动作要利索，做到判断准确、操作稳定； 连弧焊打底操作：首先把焊机电流接为直流反接，电弧推力调到 1012 之间，电流 85A95A 之间，电流在试件的定位焊缝前端引弧，焊条沿焊接方向夹角成 90-100，电弧稍作停顿，预热约 1-2s，待定位焊缝形成熔池，迅速压低电弧做小锯齿摆动，此时注意运条速度和两边的停留时间，焊层要薄，焊到接头处，焊接速度稍微放缓，焊条上顶，同时稍作摆动，此时焊条端部到达坡口底边，几乎整个电弧在板内燃烧，当电弧穿过试件背面，形成熔孔后作横向锯齿形连弧运条，前进步伐要合适，步伐太大会造成未熔，步伐太小则会造成焊肉堆积直至出现焊瘤。此时使近 3/4 电弧在焊缝背面燃

14、烧，运条幅度要小，速度要快，电弧要短，两边要有足够的停留时间，以保证熔合良好并承托焊道中心高温的熔池金属。同时要注意焊条送进深度，控制住熔孔的大小、熔池的体积和温度，焊层要薄，并借助电弧吹力作用尽量向坡口根部、背面输送熔滴。一根焊条结束后，在坡口一侧向后带弧 10mm 后停弧，用角向磨光机或用弧形錾子打磨接头成缓坡状，以便于接头。接头与起焊的操作要领基本相同，为了保证充分的预热和防止粘条，可在离接头 20mm 处引弧沿焊道中心直线运条 10mm左右，使之形成一条与母材两边均不相熔的独立小焊道，焊到接头弧坑处再作横向摆动，但在整条打底焊道完成后，必须清根，为填充层的焊接做好准备。 CO2气体保护

15、焊打底焊：打底层与立焊的握焊枪方法相同并垂直或稍前倾。电流是 80A95A 之间，电压为 21V23V 之间。要严格控制喷嘴的高度，电弧必须在离坡口底部 23处燃烧，保证打底层厚度不超过 3。先在施焊端的坡口内引弧，开始作小幅度的锯齿形摆动，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。当钝边熔化的铁水与熔滴熔合在一起，并听到击穿的“噗噗”声，使熔池前月牙形成。打底焊道结束后，清根，为填充层的焊接做好准备。2.3-2 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

16、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

17、合后，正常焊接。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左右，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。2.3-3 盖面层的焊接盖面层的焊接关系到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

18、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。3 易产生的缺陷及克服方法易产生的缺陷及克服方法3.1 气孔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

19、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。3.2 夹渣夹渣在施焊过程中，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。3.3 咬边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 23 mm；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3.2mm 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。结论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