单面焊双面成形焊接技术在板状加工的技术分析
单面焊双面成形焊接技术在板状加工的技术分析 手工焊条电弧焊是中等职业技术学校进行技能训练、技 术考核、技能竞赛等所遇到的。手工焊条电弧焊是用手工操 作焊条进行焊接的电弧焊方法，通常用于焊接碳钢板和低合 金钢板。单面焊双面成形焊接技术是采用普通焊条，以特殊 的操作方法在坡口背面无任何辅助衬垫的条件下，在坡口正 面进行焊接，焊后保证坡口的正反面都能得到均匀整齐、成 形良好、符合质量要求的焊缝的焊接操作方法[1]。板状试 件单面焊双面成形焊接的操作中，焊条熔滴受重力等影响容 易偏离焊条轴线，熔池金属受重力等影响容易下坠，甚至流 淌至下坡口面，造成未熔合及夹渣等缺陷。要保证焊透，用 开V形坡口的形式进行多层多道焊，第一层打底焊道的焊接 是操作的关键，正确的运条角度，控制熔池形状，使熔池金 属的冶金反应较完全，气体与杂质排除干净，并与母材很好 地熔合，在培训考证、技能竞赛时要通过透视检验。一、工艺特点 单面焊双面成形主要适用于板状对接接头、管状对接接 头、骑座式管板接头，按接头位置不同可进行平焊、立焊、 横焊、仰焊等位置操作焊接，用于坡口的对接。
例如板状横焊的底层采用单面焊双面成形的焊接技术， 在空间位置不同，使焊缝的上边缘出现咬边、夹渣等焊接缺 陷。而下部与中部也容易产生未熔合、层间夹渣等焊接缺陷，同时横焊试板位置处于水平线上，大多采用多层多道焊，焊 缝重叠排列堆焊而成，焊缝成形控制比较困难。要保证焊缝 良好的成形和质量要求，必须选择最佳焊接规范和合适的运 条手法[2]。配合合适的运条角度观察熔孔的大小，控制焊 接速度易于保证焊缝成形。
二、工艺方法 单面焊双面成形焊接方法主要有：断弧焊法和连弧焊法。
低碳钢焊接时的打底层焊道采用间断灭弧法。其操作要点在 于通过电弧反复交替燃烧与熄灭，并控制熄弧时间，从而控 制熔池温度、形状和位置，以获得良好的背面成形和内部质 量[3]，横板的实际操作间隙比连弧焊稍大，选用的焊接电 流也较宽，使电弧具有足够的穿透能力。间断灭弧法操作显 得灵活和适用。而连弧焊法即在焊接过程电弧始终燃烧，并 做有规则的摆动，使熔滴均匀地过渡到熔池中，达到良好的 背面成形。但是焊接过程随着温度的升高难以控制，熔池形 状、尺寸难保证，根部焊透难保证，甚至出现焊瘤。
三、横焊位置的工艺分析 1.要有合适的坡口角度和钝边、间隙 坡口角度和钝边、间隙是影响焊缝成形、尺寸和变形的 因素，V形坡口单面焊双面成形的坡口形式和组装的要求比 较严格。2.要有合适焊接电流 焊接电流：焊接电流直接影响焊道的熔深，单面焊双面 成形工艺是采用小的电流灭弧焊进行操作的，采用大电流操 作时，容易出烧穿、焊瘤等缺陷。
实验证明：当采用直径为3.2 mm的碱性焊条，打底层焊 接电流为125～130 A，灭弧焊法从燃弧－焊接－断弧－燃弧 －焊接－断弧的循环操作，形成的熔池较合适；
填充层电流 为130~135 A，焊条作椭圆连弧焊接[2]；
盖面层选用直径为 3.2 mm ，电流135~140 A，连弧作小椭圆摆动运条法操作， 形成的焊道较为合适。
3.要有合适操作方法 单面焊双面成形工艺是采用较大的电流灭弧焊，四层焊 接，打底层、填充层和盖面层采用相同的焊条直径，熔池的 温度和尺寸容易掌握，不易产生夹渣、气孔、未熔合等缺陷， 总体焊接变形较小；
另外焊接接头容易接上，不易产生缺陷， 但操作不当也会产生缺陷，要引起注意。
4.焊条与工件角度 焊接过程中，焊条与工件纵向和横向的角度是保证单面 焊双面成形打底焊接质量的关键，需要特别注意。焊接横板 时，焊条与前进方向的夹角为60º~65º，与工件后倾角为65º ～70º，填充层、盖面层时焊条角度为75º～80º，与工件后 倾角为70º～80º[2]。实验证明，角度有较大的影响，操作 中应特别注意。5.打底层 打底焊时，焊接接头处用角磨机修磨成缓坡形状，修磨 时注意不要把坡口的边缘破坏，致使根部间隙变宽，增加打 底焊焊接的困难。在竞赛过程中不允许使用角磨机修磨，可 以采用錾子把接头錾修出缓坡形状，更换焊条时的接头，焊 条引弧应在坡口内接头的熔池进行预热焊接，熔合良好，并 焊出熔孔，才可以转入正常的断弧法焊接。如果热接头方法， 就要在较迅速准确熟练的情况下才使用。
四、横板单面焊双面成形操作 1.焊接加工过程 焊件加工准备：选用两块材质为Q235的低碳钢板，焊件 规格约为300 mm×250 mm×12 mm ，制备V型坡口，按表1进 行加工。
表1 焊件的清理：用砂轮机清理坡口两面20 mm 范围内的 铁锈、氧化皮等污物，直至露出金属光泽。
焊条与电源：选用碱性焊条，焊前经350℃~400℃烘焙 1h，保温2h，然后放入焊条保温筒中备用。焊前要检查焊条 质量，焊接电源采用ZX7-400焊机，直流反接法。
装配及定位：定位焊点在两端坡口内侧距板边15~20 mm 处向外边缘焊接，采用E5015(J507)焊条定位焊点长度为15mm，焊透与正式焊时的质量并有足够的强度，放置于焊接架 上，准备进行焊接。
2.焊接过程 横焊焊接工艺参数见表2，重点是打底层焊接过程的运 条、焊接角度调节及操作要领。
表2 横焊焊接工艺参数 打底层的焊接：第一层打底焊采用间断灭弧击穿法。首 先在定位焊点之前划擦引弧，随后将电弧拉到定位焊点的尾 部预热，当坡口两侧钝边达到半熔化状态时，将熔滴送至坡 口根部，并压一下电弧，从而使熔化的部分定位焊缝和坡口 钝边熔合成第一个熔池。当听到背面有电弧击穿“噗噗”声 时，立即灭弧，这时就形成明显的熔孔。没有这个声音则表 示未焊透。然后按先上坡口、后下坡口的顺序依次往复击穿 灭弧焊。灭弧时，焊条向后下方动作要快速、干脆利落。从 灭弧转入引弧时，焊条要接近熔池，待熔池温度下降、颜色 由亮变暗时，迅速而准确地在原熔池的2/3上引弧焊接熔化 两侧钝边，再马上灭弧。如此反复地引弧－焊接－灭弧－引 弧。焊接时要注意下坡口面击穿的熔孔始终超前上坡口面熔 孔约为0.5～1个熔孔，(直径3 mm左右)，每个新熔池覆盖前 一个熔池2/3左右，保持电弧的1/3部分在试件背面燃烧，以 加热和击穿坡口根部。短弧焊接，灭弧频率也适当提高到每 分钟60～70次，可以有效地防止熔化金属下坠造成粘接，出现熔合不良的缺陷。
在更换焊条灭弧前，必须向熔池反复补充两三滴熔滴， 防止背面出现冷缩孔。然后将电弧拉到熔池的侧后方果断灭 弧，接头时，在原熔池后面10～15 mm处引弧，焊至接头熔 孔处稍拉长电弧，有手感把电弧往后轻压一下，听到“噗噗” 声后稍作停顿，形成新的熔池后，再转入正常的断弧法焊接。
采用断弧焊方法完成打底层的焊接。坡口背面的焊缝缝余高 为1.5～2 mm，正面余高为2～3 mm。
填充层的焊接：填充层焊接采用多层多道(共2层、5道) 焊接层次和顺序，第一遍填充层为Ф3.2 mm焊条连弧堆焊2 道；
第二遍填充层，Ф3.2 mm焊条连弧堆焊3道而成。施焊 时按照表2的参数调节好，焊前仔细清理打底焊，注意死角 处的焊渣清理干净，在距离焊缝始焊端10 mm左右处引弧， 将电弧拉回到始焊端进行焊接，每次都应按此方法操作，防 止端部焊接缺陷的产生，作小的椭圆形运条，焊条与试板的 下倾角为70°～80°。操作时下坡口应压住电弧为好，不能 产生夹角，并熔合良好，运条要均匀，不能太快，各焊道要 平直，焊缝光滑，互相搭接2/3，在铁水与熔渣顺利分离的 情况下堆焊多些铁水让焊缝尽量厚些。较好的填充层表面为 平整、均匀、无夹渣、无夹角，最后一层焊缝厚度应低于母 材1～1.5 mm，不得熔化坡口棱角(边)，上、下坡口边缘平 直，无烧损，以利于盖面层的焊接。
盖面层的焊接：盖面层焊接也采用多道焊(分5道)，有5焊道连续堆焊完成。施焊时第1道焊缝压住下边坡口边，施 焊速度稍快，第2道压住第1道的1/2，焊接速度比第1道慢些， 第3道压住第2道的2/3，第4焊道压住第3焊道1/2，焊速均匀 些，第5焊道压住第4焊道1/3，焊接速度应稍快，形成圆滑 过渡的表面焊缝，上、下坡口边缘各熔化1.5～2 mm为宜。
注意中间层焊速慢些，上、下坡口边缘焊道施焊时运条稍快 些，焊道细些、薄些，利于焊缝与母材圆滑过渡，成形良好。
五、焊缝质量 焊接后应按设计要求、有关标准对焊缝进行严格检查， 对焊缝外观、尺寸、表面及内部缺陷进行确认。外观及表面 缺陷：表面完整性、弧坑、焊瘤；
咬边、火口状态、表面气 孔、表面裂纹等。尺寸：余高、宽度；
焊缝长度、焊缝宽度。
竞赛时X透视内部缺陷：裂纹、未熔合、未焊透、夹渣、气 孔都由有透视质检资质单位进行。
六、应用 尽管焊接技术发展很快，自动化程度也越来越高,但手 工电弧焊仍占有不可替代的地位。尤其在小直径容器和管道 的焊接方面，单面焊双面成形焊接技术的作用更突出，与传 统的焊接工艺相比，具有效率高、容易控制、背面及正面成 形优良、焊缝内部质量容易达到探伤的质量要求等优点。单 面焊双面成形焊接技术应用于制造金属结构、制造金属零件或毛坯，造船、锅炉压力容器、机械制造、建筑结构、化工 设备等制造维修行业中。
参考文献 [1] 洪松涛,胡宝良,彭华.焊工常用技术手册[M].上海: 上海科学技术出版社,2009. [2] 范绍林.焊工操作技巧集锦100例[M].北京:化学工 业出版社,2008. [3] 刘纪国.浅谈单面焊双面成形操作技术[J].民营科 技,2012(9):71. [4] 范绍林.单面焊双面成形技术的操作(一)[J].现代 焊接,2009(6):107-111. [5] 耿淑芳,崔猛.焊条电弧焊单面焊双面成型的质量控 制[J].黑龙江科技信息,2012(1):65. [6] 齐景辉.关于钢板对接单面焊双面成型的探讨[J]. 黑龙江科技信息,2014(8):124. (谢小云，本科，一级实习指导教师)