張廷旺，巢杰

常州鐵道高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校 江蘇常州 213011

1 序言

仰焊被視為焊接技術(shù)中的“哥德巴赫猜想”。在高級(jí)工以上技能等級(jí)鑒定中必不可少，各級(jí)各類比賽乃至省賽、國(guó)賽，仰焊也是出現(xiàn)最為頻繁的考試項(xiàng)目。通過仰焊的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練并掌握此項(xiàng)技能的焊工，操作水平可明顯提高，焊接產(chǎn)品質(zhì)量也會(huì)有更好的保證。

另外，板對(duì)接仰焊是所有板材焊接位置中最難操作的一種焊接方法。因?yàn)椴僮骱讣谏戏剑笚l在下方，焊條的熔化金屬需向上方焊縫熔池過渡[1，2]，所以重力的作用會(huì)阻礙熔化金屬滴順利向焊件的焊縫熔池過渡，同時(shí)，熔池金屬在自身重力作用下也會(huì)產(chǎn)生下墜。焊接過程中，熔池的溫度越高，表面張力就越小，因此仰焊時(shí)焊縫正面容易出現(xiàn)焊瘤，焊縫成形困難且不美觀，背面產(chǎn)生凹陷[3]。但對(duì)每名焊工來(lái)說，仰板焊接是走向成熟、進(jìn)入更高層次發(fā)展的重要基礎(chǔ)。本文就V形坡口板對(duì)接仰焊技術(shù)進(jìn)行探討。

2 焊前準(zhǔn)備

（1）材料選用 焊件材料為Q235-A鋼，板厚為12mm，焊條為E5015、?3.2mm。

（2）裝配 裝配時(shí)起始端相比終端間隙應(yīng)略小1mm，可以防止終端間隙收小，并預(yù)先做好反變形角度，焊件裝配間隙、裝配尺寸等見表1。

其中，反變形角度2°～3°較難把握，實(shí)際操作中，可采用圖1所示方法。兩端定位焊完成后，將板件向背面方向敲擊反變形，以一塊板的正面為水平面，另一塊板的側(cè)邊距水平面3mm高度，操作時(shí)以剛好置入3.2mm的焊條為好。

表1 板對(duì)接仰焊裝配參數(shù)

圖1 板對(duì)接仰焊的裝配

（3）清理坡口 焊前檢查裝配間隙是否符合尺寸要求，定位焊是否牢固，長(zhǎng)度是否合適，將焊縫周圍20mm內(nèi)水、銹、油等影響焊接質(zhì)量的污物清理干凈。

（4）焊接參數(shù) 板對(duì)接仰焊的焊接參數(shù)見表2。

表2 板對(duì)接仰焊的焊接參數(shù)

3 板對(duì)接仰焊操作要領(lǐng)

仰焊時(shí)必須要用短弧進(jìn)行焊接操作，同時(shí)還要合適地控制熔池大小、形狀和熔池溫度，焊層不能過厚，防止熔合不良。板對(duì)接仰焊操作中，常見的有三層焊或四層焊。

（1）打底焊 打底焊采用熄弧法焊接。

打底焊的熄弧焊操作要領(lǐng)：打底焊時(shí)，常易產(chǎn)生背面焊縫凹陷。為獲取單面焊雙面成形焊縫，保證背面焊縫成形，打底焊的焊條角度為焊縫兩側(cè)90°，焊接前后方向后傾10°～20°（見圖2）。起焊時(shí)，焊條在定位焊縫上用劃擦法引燃電弧，通過連弧加熱定位焊縫，使固態(tài)定位焊縫轉(zhuǎn)化為液態(tài)熔池，待出現(xiàn)熔孔后，電弧加熱坡口根部熔孔，再壓低電弧將熔滴送入熔孔，并借助電弧吹力作用盡量向坡口、根部、背面輸送熔滴，同時(shí)將其稍微左右擺動(dòng)，以便兩邊與母材熔合良好，焊縫正面保持平整。第一個(gè)熔池形成后，快速熄弧，使熔池降溫冷卻，重新引弧時(shí)，在前一個(gè)熔池邊緣用接觸法引弧。電弧引燃后，將電弧對(duì)著熔孔燃燒0.8～1s，并保持弧柱長(zhǎng)度的1/2穿過熔孔，然后急速拉向側(cè)后方熄弧（見圖3）。焊接電弧燃燒時(shí)，焊條橫向擺動(dòng)幅度不宜過大，擺動(dòng)速度要快捷。不然電弧吹力會(huì)減弱，力的作用位置會(huì)發(fā)生相應(yīng)改變，增加了熔池金屬下墜傾向。熄弧動(dòng)作應(yīng)干脆利落，拖泥帶水不能有效熄滅電弧，而且會(huì)使熔池溫度升高，熔池表面張力會(huì)減小，造成正面焊縫中部凸出，背面焊縫成形出現(xiàn)凹陷。在施焊過程中，焊縫兩側(cè)坡口熔孔尺寸應(yīng)為0.5～1mm（見圖4）。更換焊條熄弧前，要在熔池邊緣部位迅速補(bǔ)充1～2滴液態(tài)金屬，以減小收弧氣孔產(chǎn)生的可能。

圖2 打底焊焊條角度

圖3 熄滅弧打底焊操作手法

圖4 熔孔大小尺寸

打底焊有直流正接、直流反接兩種焊接方法。正接的特點(diǎn)：背面滲透力強(qiáng)，粘板程度較小，容易掌握，但電弧燃燒時(shí)間要控制得當(dāng)，不宜過長(zhǎng)，否則焊縫產(chǎn)生氣孔的可能性明顯增加。反接的特點(diǎn)：背面滲透能力較弱，成形背部常見略凹，粘板現(xiàn)象較為嚴(yán)重，美觀度欠缺。近些年，板對(duì)接仰焊項(xiàng)目比賽時(shí)，隨著操作手法的日漸成熟，參賽選手打底焊采用正接的較為普遍。

接頭的焊接非常重要，是技能鑒定和比賽中重要的考核點(diǎn)。接頭中常見的問題是接頭脫節(jié)和背面凹陷。接頭脫節(jié)是焊接接頭時(shí)電弧在熔池前方引燃電弧后，回拉到弧坑不到位或者接頭焊接時(shí)間過短，電弧尚未將原先焊縫熔化形成熔孔，焊條已開始前行。正確的接頭方法是：電弧可在熔孔下方5～10mm處引燃，之后進(jìn)行連弧焊接，當(dāng)看到弧坑處出現(xiàn)新的熔孔時(shí)，電弧上頂做橫向擺動(dòng)，然后熄滅電弧，進(jìn)入正常焊接操作（見圖5）

打底焊要求單面焊雙面成形是V形坡口仰板焊接操作中的關(guān)鍵所在。焊接中容易出現(xiàn)焊縫中間凸出的問題。焊縫中間凸出，焊縫兩側(cè)則會(huì)凹陷。這種類型的焊縫兩側(cè)凹陷部分容易產(chǎn)生夾渣和未熔合，因此應(yīng)盡可能避免這種焊縫形成（見圖6）。

焊縫兩側(cè)凹陷產(chǎn)生的原因如下：

圖5 焊接接頭

圖6 焊接焊縫形貌

1）焊接速度控制不當(dāng)，熔池溫度過熱，焊縫表面張力減小，使熔池金屬下墜，可適當(dāng)加快焊接速度避免。

2）落點(diǎn)不精準(zhǔn)，重新引燃電弧焊接與熔池重合部分大于1/2，電弧對(duì)熔孔穿透減弱，可通過焊接時(shí)電弧偏向熔孔進(jìn)行改善。

3）電弧過長(zhǎng)，距離母材底邊稍遠(yuǎn)，使熔化金屬噴射不集中，電弧吹力不足以擊穿底邊，金屬液較多在坡口正面凝固，背面形成凹陷，可采用電弧上頂?shù)走吅附咏鉀Q。

（2）填充焊和蓋面焊 采用連弧法焊接，焊條角度為左右方向仍保持90°，焊接方向調(diào)整為前傾10°（指向未焊方向）。

填充焊、蓋面焊的焊接方法相似，焊接難度相對(duì)打底焊較小，也較容易掌握。需要注意的是電弧要短，電弧短則吹力會(huì)更強(qiáng)。填充焊焊條在橫向移動(dòng)時(shí)中間焊接速度可以稍快些，兩邊需要略作停頓，使焊縫與母材熔合良好，并有效控制焊縫中間凸度。

填充焊有兩種形式：一層填充焊（見圖7）和兩層填充焊（見圖8）。采用一層填充焊方法，相較兩層填充焊，焊接用時(shí)較少，操作也容易掌握，但由于一層填充焊在焊接時(shí)電弧運(yùn)行的范圍比較大，不能有效緊貼打底焊縫，電弧吹力下降，容易出現(xiàn)打底層和填充層之間的未熔合，內(nèi)部質(zhì)量較難把握（見圖9）。兩層填充焊分布，操作較難掌握，時(shí)常出現(xiàn)第1層填充焊會(huì)擊穿打底焊縫，造成焊件報(bào)廢。另外，兩層填充焊所用時(shí)間較多也是它的缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)是第1層填充焊與打底焊之間熔合較好，內(nèi)部質(zhì)量更有保障。根據(jù)長(zhǎng)期的比賽經(jīng)驗(yàn)，建議苦練兩層填充焊，對(duì)競(jìng)賽成績(jī)會(huì)更有幫助。

圖7 一層填充焊

圖8 兩層填充焊

圖9 打底層和填充層之間未熔合

填充焊完成后，焊縫應(yīng)比坡口上棱邊微低0.5mm左右，以便蓋面焊時(shí)有基準(zhǔn)線，控制焊縫平直度。蓋面焊要注意運(yùn)條到位，整個(gè)焊接過程中保持角度一致、電弧長(zhǎng)短一致、橫向擺動(dòng)寬度一致、縱向前行幅度一致，焊縫熔池應(yīng)將坡口棱邊熔合，防止出現(xiàn)未熔合。在焊接中較多出現(xiàn)的問題是焊縫成形不細(xì)膩，可以通過加快焊接速度、減小前行幅度來(lái)獲得細(xì)膩焊縫成形。

焊縫咬邊現(xiàn)象是板對(duì)接仰焊最難解決的問題，也是焊接比賽決定高低的關(guān)鍵。解決咬邊可從以下幾方面著手：①焊條運(yùn)行到焊縫兩側(cè)時(shí)壓低電弧。②適當(dāng)減小焊接電流。③采用反月牙運(yùn)條方式[4]。④填充焊高度接近坡口棱邊。⑤焊縫兩側(cè)焊條停頓時(shí)間充足。

板對(duì)接仰焊優(yōu)秀焊縫成形如圖10所示。

圖10 優(yōu)秀焊縫成形

4 結(jié)束語(yǔ)

焊條電弧焊堿性焊條V形坡口板對(duì)接仰焊，需要焊工有一定的理論知識(shí)和操作技能積累才能進(jìn)行。操作中，要求具備：焊接參數(shù)選擇合理；焊條兩側(cè)角度、焊接方向前后角度控制得當(dāng)；電弧長(zhǎng)度有效控制為短弧焊接；觀察熔池溫度、熔池形狀和控制好熔孔大小的能力[5]；手的操作穩(wěn)定性相對(duì)要好。焊工技能是否成熟，板對(duì)接仰焊是比較可靠的界定標(biāo)準(zhǔn)。勤學(xué)苦練加上善于對(duì)比、琢磨和思考可以獲得到從外觀成形到內(nèi)部質(zhì)量?jī)?yōu)良的板對(duì)接仰焊焊縫。對(duì)于參加比賽的焊接高手來(lái)說，更要注重接頭的細(xì)節(jié)和焊縫的咬邊，通常前幾名分值就差1～2分，而決定比賽勝負(fù)的基本就在于這兩方面。衷心希望本文能對(duì)走向考場(chǎng)、賽場(chǎng)的焊接選手有所裨益。