劉德文 劉家樂(lè) 劉曉莉 楊宗義

摘要：針對(duì)材質(zhì)Q235、厚度12 mm 鋼板的焊接過(guò)程，從焊前準(zhǔn)備部分參數(shù)確定、焊接工藝參數(shù)、焊縫檢測(cè)結(jié)果等方面展開CO2氣體保護(hù)藥芯焊絲橫焊焊接參數(shù)對(duì)焊縫質(zhì)量影響的探討。對(duì)參加各級(jí)技能競(jìng)賽的焊接專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化技能培訓(xùn)，并對(duì)比分析其技能訓(xùn)練效果。結(jié)果表明：焊接電流、電源極性、焊接方向、焊接手法是影響焊縫質(zhì)量的關(guān)鍵因素，CO2氣體保護(hù)藥芯焊絲橫焊首選右焊法、直流反接，打底層采用斷弧焊，填充層、蓋面層采用連弧焊，能夠保證焊縫質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：CO2氣體保護(hù)焊;藥芯焊絲;橫焊;焊縫檢測(cè);標(biāo)準(zhǔn)化技能培訓(xùn)

中圖分類號(hào)：TG444+.73 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：1001-2303（2020）11-0139-03

DOI：10.7512/j.issn.1001-2303.2020.11.26

0 前言

近年來(lái)，CO2氣體保護(hù)藥芯焊絲橫焊是全國(guó)職業(yè)院校技能大賽焊接技術(shù)項(xiàng)目的技能競(jìng)賽中的考試項(xiàng)目，為提高選手技能水平，服務(wù)企業(yè)生產(chǎn)，文中結(jié)合重慶市江南職業(yè)學(xué)校選手自2013年參加技能大賽以來(lái)的技能訓(xùn)練積累[1-2]，初步分析藥芯焊絲橫焊焊接參數(shù)與焊縫質(zhì)量的關(guān)系，并檢驗(yàn)技能訓(xùn)練試件，顯著提高了焊縫質(zhì)量，對(duì)CO2氣體保護(hù)藥芯焊絲橫焊的進(jìn)一步推廣應(yīng)用具有推動(dòng)作用。

1 技能訓(xùn)練的準(zhǔn)備

試驗(yàn)材料為Q235碳鋼，規(guī)格300 mm×100 mm×12 mm，坡口角度30°，焊件如圖1所示。將坡口打磨至金屬本色，橫焊GMAW136，單面焊雙面成形。焊接設(shè)備選用數(shù)字化氣保焊機(jī)NBC-350 Ⅲ。藥芯焊絲牌號(hào)YJ501-1，型號(hào)E501T-1 φ1.2 mm。CO2氣體純度99.8%。

2 技能訓(xùn)練的焊接參數(shù)確定

焊接技能大賽選手根據(jù)指定焊機(jī)、焊件（Q235鋼板300 mm×100 mm×12 mm）選用藥芯焊絲橫焊。按照行業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與參數(shù)選擇、規(guī)范化操作，經(jīng)過(guò)5年時(shí)間的技能競(jìng)賽訓(xùn)練不斷進(jìn)行調(diào)整，最終確定了φ1.2 mm藥芯焊絲的鈍邊、裝配間隙、反變形等參數(shù)，如表1所示。

3 工藝參數(shù)與焊縫質(zhì)量關(guān)系

3.1 焊接電流、電弧電壓與焊縫質(zhì)量的關(guān)系

在確定焊接電流和電弧電壓的前提下，因CO2氣體保護(hù)焊中電弧電壓不隨焊接電流發(fā)生改變，在焊接電流通過(guò)連弧和斷弧試驗(yàn)中，得到連弧焊選用電流應(yīng)小，斷弧焊選用電流要大。因?yàn)檫B弧焊是持續(xù)加熱，防止不焊穿、不產(chǎn)生焊瘤，所以選小電流;斷弧焊是間斷加熱，為了減少熄弧停留時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，熔池易控制，由此采用大電流。焊接電流的大小還要根據(jù)焊接層次不同有所變化，比如打底層焊接電流要小，以免擊穿母材;填充層焊接為了提高母材熔化效率需選大電流，以減少夾渣;蓋面層較薄，焊接電流要大于打底層、小于填充層，減少咬邊，使焊縫表面成細(xì)密魚鱗紋狀[3]。通過(guò)不斷試驗(yàn)得到：打底層斷弧焊焊接電流為180 A，填充層連弧焊焊接電流為210 A，蓋面層連弧焊焊接電流為190 A時(shí)，得到的焊縫質(zhì)量比較好。

3.2 焊接方向、電源極性與焊縫質(zhì)量的關(guān)系

CO2氣體保護(hù)藥芯焊絲橫焊的焊接方向一般采用左焊法和右焊法：右焊法是操作者右手握焊槍自左向右進(jìn)行焊接，焊槍噴嘴與焊接方向呈銳角，此時(shí)焊槍在熔池前面，熔渣浮在熔池上，夾渣減少，內(nèi)部質(zhì)量好，無(wú)損檢測(cè)Ⅰ級(jí)片通過(guò)率高;但在焊接時(shí)焊槍處于熔池前，擋住了操作視線，對(duì)熔池的觀察受阻，操作難度加大，熔池不易控制，致使外觀成形差。

左焊法是操作者右手握焊槍自右向左進(jìn)行焊接，焊接角度呈鈍角（大于90°），操作時(shí)焊槍在熔池后面，熔池容易觀察，焊縫外觀成形好，但熔渣易混入熔池，內(nèi)部容易夾渣，無(wú)損檢測(cè)Ⅰ級(jí)片通過(guò)率低。

CO2氣體保護(hù)藥芯焊絲橫焊飛濺大、氣孔敏感、氧化性強(qiáng)，主要采用熔滴短路過(guò)渡形態(tài)[5]。直流反接時(shí)，焊件是負(fù)極、焊絲是正極，熱量主要在焊絲上，選手操作時(shí)電弧穩(wěn)定、飛濺小、焊縫成形好;若采用直流正接，焊件正極，焊絲負(fù)極，熱量主要在焊件上，焊接過(guò)程中電弧燃燒不穩(wěn)定、飛濺大，致使焊縫成形不佳。為了比較焊接參數(shù)對(duì)焊縫質(zhì)量的影響，分別選用左焊法、直流正接與右焊法進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)：直流正接時(shí)，電弧大部分作用在焊件上，飛濺大，藥芯焊絲對(duì)熔池是氣-渣聯(lián)合保護(hù)，保護(hù)效果好，但產(chǎn)生的飛濺更大，致使外觀成形差;而直流反接的電弧大部分作用在熔池上，飛濺小，外觀成形好。具體對(duì)比見表2。

通過(guò)不斷試驗(yàn)，選用右焊法+直流反接得到的焊縫質(zhì)量要優(yōu)于左焊法+直流正接，因此技能競(jìng)賽訓(xùn)練中確定采用右焊法+直流反接焊接工藝參數(shù)。

3.3 焊接傾角與焊縫質(zhì)量的關(guān)系

右焊法時(shí)，焊接傾角采用10°～25°（見圖2）[4]，如果小于10°，空氣易卷入焊縫，形成氣孔，具有熔深小、熔池保護(hù)效果差等缺點(diǎn);大于25°則熔深大、飛濺大，右向焊時(shí)因焊槍阻擋視線，使操作難度上升，所以應(yīng)采用保證焊槍勻速移動(dòng)的方法，可根據(jù)熔池形狀確定移動(dòng)焊槍速度，在熔池呈橢圓形時(shí)開始移動(dòng)較好，在沒(méi)有形成橢圓形時(shí)熔池小，這時(shí)移動(dòng)焊槍，會(huì)產(chǎn)生未熔、未焊透等缺陷，但熔池很大時(shí)再移動(dòng)會(huì)焊穿或者產(chǎn)生焊瘤的情況。

3.4 焊接手法與焊縫質(zhì)量的關(guān)系

采用斷弧法和連弧法都可實(shí)現(xiàn)單面焊雙面成形。斷弧法通過(guò)對(duì)電弧的運(yùn)條動(dòng)作、燃燒及熄弧時(shí)間的把控，實(shí)現(xiàn)對(duì)熔池形狀及溫度的控制。斷弧焊接是利用電弧穿透坡口間隙，熔化鈍邊或坡口底邊形成熔池，保持一定的熔孔、熔池形狀及溫度后熄滅電弧，當(dāng)熔池溫度迅速降低，鐵水顏色變暗時(shí)再次引燃電弧。連弧法是采用較小的焊接電流并時(shí)刻保持短弧連續(xù)焊接的方法，連弧焊生產(chǎn)效率高、直流反接飛濺小、外觀成形美觀，其缺點(diǎn)為熔池溫度不宜控制，橫焊時(shí)產(chǎn)生熔池下墜。

打底層采用斷弧焊，由于鈍邊薄容易擊穿和產(chǎn)生焊瘤，電流應(yīng)適當(dāng)小些。填充層采用連弧焊，電弧連續(xù)燃燒熔池保護(hù)效果好，同時(shí)采用大電流，沖渣效果徹底，每焊完一道焊縫都要清渣，以確保焊縫內(nèi)部質(zhì)量。蓋面層采用連弧焊，焊接電流應(yīng)適當(dāng)大些，減少咬邊的產(chǎn)生，使表面形成細(xì)密的魚鱗紋，其缺點(diǎn)為對(duì)操作者的手法要求高，容易產(chǎn)生下厚上薄等缺陷。焊接相關(guān)工藝參數(shù)如表3所示。

4 焊縫質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果分析

綜合成績(jī)包括50%焊縫外觀成績(jī)和50%內(nèi)部射線探傷檢測(cè)成績(jī)，如表4所示。

由表4可知，試件1～10（右焊法、直流反接）中的Ⅰ級(jí)片占80%，Ⅱ級(jí)片占20%，其中80分以上的優(yōu)秀試件8個(gè)，全部都是70分以上，合格率100%;試件11～20（左焊法、直流正接）中Ⅰ級(jí)片占20%，Ⅱ級(jí)片占50%，Ⅲ級(jí)片占20%，其中80分以上的優(yōu)秀試件3個(gè)，60分以上的合格試件7個(gè)，合格率70%。因此CO2氣體保護(hù)藥芯焊絲橫焊中采用右焊法、直流反接明顯好于左焊法、直流正接。

5 結(jié)論

為保證CO2氣體保護(hù)藥芯焊絲橫焊的焊接質(zhì)量，焊接方向采用右焊法，焊槍在熔池前面，容易控制熔池，焊縫不易夾渣;用直流反接熱量主要在焊絲上，選手操作時(shí)電弧穩(wěn)定、飛濺小、電弧燃燒穩(wěn)定，焊縫成形好;焊接手法打底層采用斷弧焊，因?yàn)殁g邊薄容易擊穿和產(chǎn)生焊瘤，填充層用連弧焊，電流要大，沖渣效果好，效率高，蓋面層用連弧焊，大電流不容易咬邊，這樣內(nèi)部質(zhì)量Ⅰ級(jí)片占80%，外觀成形美觀;焊接傾角10°～25°，有利于控制熔池形狀、熔深，減少未焊透、氣孔等焊縫缺陷產(chǎn)生;在操作能夠控制的情況下，焊接電流應(yīng)盡量大，焊接電流大則焊接速度相應(yīng)快，焊接效率高，焊接內(nèi)部缺陷減少。

對(duì)20個(gè)焊接試件的焊縫內(nèi)部進(jìn)行射線探傷檢測(cè)、焊縫外觀檢測(cè)，右焊法、直流反接綜合成績(jī)80分及以上達(dá)80%，90分及以上達(dá)70%，合格率100%。因此，該方法在焊接技能實(shí)訓(xùn)中具有推廣價(jià)值。

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