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板状工件仰焊4G(焊条电弧焊)工艺分析

作者: 朱智文 吴兴欢

  焊接技术作为制造业的传统基础工艺与技术,在许多工业部门中为工业经济的发展做出了重要贡献。因此,国家、学校及各企业非常重视焊接高技能人才的培养,通过各种形式的焊接技能大赛来交流和提高操作者的水平。为提高选手的技能,通常指派在焊接方面具有高水平和丰富经验的老师傅在现场边操作、边授课,用通俗易懂的语言进行讲解、示范,指导学员们在焊接手法、电流大小、焊接材料和坡口形式等操作环节,克服影响焊缝成形的不利因素。本文针对板状工件仰焊4G(焊条电弧焊)的焊接问题,从焊接方法与思路、焊接工艺、焊接要领与技巧、焊接质量评分标准分析等方面进行阐述(工件图如下)。
  试件材料:Q235;
  焊条型号:E5015;规格为Ф2.5、Ф3.5、Ф4(任选)。
  一、板状工件仰焊4G(焊条电弧焊)焊接工艺
  1.焊接方法与思路
  仰焊指在对接焊缝倾角0°或180°、焊缝转角270°位置的焊接。仰焊是各种位置焊接中最难的一种。由于熔池倒悬在焊件下面,液体金属靠自身表面张力作用保持在焊件上。如果熔池温度高,表面张力则减小,熔池体积增大,则重力作用加强,这些会引起熔池金属下坠,甚至成为焊瘤,背面则会形成凹陷,使焊接成形较为困难。
  因此,在仰焊施焊时,应采用小直径焊条,短弧焊接。焊接电流要合适,电流太小则根部焊不透,太大则容易引起熔化金属下坠。
  在训练项目中,确定焊接工艺应重点注意的是如何解决正面产生焊瘤、背面产生凹陷的问题。
  2.确定焊接工艺
  (1)焊前准备:
  ①焊条烘焙至350~400℃,恒温2小时,随用随取;
  ②ZX7-400型或ZX5-400型直流焊机。
  (2)试件装配:
  ①修磨钝边0~0.5mm,无毛刺;
  ②焊前清理:清理坡口面及焊件两侧各20mm范围内的油污、锈蚀,直至露出金属光泽;
  ③装配间隙始端为3.2mm,终端为4.0mm;
  ④定位焊:采用与焊接试件相同牌号焊条,在试件两端正面坡口内进行定位焊,焊缝长≤15mm;
  ⑤预制反变形3°~4°(试板水平面到另一试板边缘高低差);
  ⑥将试件水平固定在距离地面不超过1.1m的焊接支架上,坡口向下,间隙小的始端位于远处;
  ⑦采用直流正接法打底焊,直流反接法填充盖面。
  (3)焊接工艺参数:
  V形坡口对接仰焊工艺参数见表1。
  (4)焊接质量要求与评分标准见表2。
  项目:焊条电弧焊板状仰焊(4G) δ=12mm
  二、操作要领与技巧
  V形坡口对接仰焊、单面焊、双面成形是焊接位置中最困难的一种。为防止熔化金属下坠使正面产生焊瘤、背面产生凹陷,操作时,电弧必须采用最短的长度。施焊时采用多层焊或多层多道焊。
  根据焊接质量要求与评分应注意:
  1.焊缝宽度
  试件组对时按照评分标准对焊缝宽度的要求,要确保间隙尺寸合理,始端3.2mm,终端4mm,始、终端点固焊缝保证15mm长,预留反变形量,后期组装工作尤为重要。
  2.打底层焊
  打底层焊采用电弧击穿法,直流正接;打底焊接头用高速锯片将接头处锯成双面斜坡,确保接头处不产生内凹和内部缺陷。采用击穿法打底。严格控制弧长,灭弧动作要干脆利落,出现粘条,必须将粘点铲除,重新引弧,保证打底焊缝内外平整,达到反面敲打正面焊渣自动脱落。 引弧:在定位焊上引弧,然后焊条在始焊部位坡口内伤轻微快速横向摆动,当焊至定位焊缝尾部时,应稍作预热,并将焊条向上顶一下,听到“噗噗”声后,表明坡口根部已被焊透,第一个熔池已形成,并使熔池前方形成向坡口两侧各深入0.5~1mm的熔孔,然后焊条向斜下方灭弧。
  焊条角度:焊接角度为焊条与试板夹角90°,焊条与焊接方向的夹角为100°~105°。采用直线往返运条法施焊。
  采用两点击穿法:坡口左、右两侧钝边应完全熔化,并使两侧母材各熔化0.5~1mm。灭弧动作要快,干净利落,并使焊条总是向上顶,利用电弧吹力可有效地防止背面焊缝内凹。
  灭弧与引弧时间要短,灭弧频率为30~50次/分钟,每次引弧位置要准确,焊条中心要对准熔池前端与母材的交界处。
  接头:更换焊条前,应在熔池前方作一熔孔,然后立即灭弧。
  迅速更换焊条后,在弧坑后面10~15mm坡口内引弧,用连弧手法运条到弧坑根部时,将焊条沿着预先作好的熔孔向坡口根部顶一下,听到“噗噗”声后稍停,在熔池中部斜下方熄弧,随即恢复原来的灭弧焊手法。
  3.填充层焊接
  可采用多层焊。多层焊应将第一层熔渣、飞溅物清理干净,若有焊瘤应修磨平整。在距焊缝始端10mm左右处引弧,然后将电弧拉回到起始焊处施焊(每次接头都应如此)。采用短弧月牙形或锯齿形运条法施焊。焊条与焊接方向夹角为85°~90°,焊条运条到焊道两侧一定要稍停片刻,中间摆动速度要尽可能快,以形成较好的焊道,保证让熔池呈椭圆形,大小一致,防止形成凸形焊道。
  填充层焊完后,其表面应距试件表面1mm左右,保证坡口的棱边不被熔化,以便盖面层焊接时控制焊缝的直线度。
  4.盖面层焊接
  盖面层焊接前需仔细清理熔渣及飞溅物。焊接时可采用短弧,月牙形或锯齿形运条法运条。焊条与焊接方向夹角为85°~90°,焊条摆动到坡口边缘时稍作停顿,以坡口边缘熔化1~2mm为准,防止咬边。保持熔池外形平直,如有凸形出现,可使焊条在坡口两侧停留时间稍长一些,必要时做灭弧动作,以保证焊缝成形均匀平整。更换焊条时采用热接法。更换焊条前,应对熔池填几滴熔滴金属,迅速更换焊条后,在弧坑前10mm左右处引弧,再把电弧拉到弧坑处划一小圆圈,使弧坑重新熔化,随后进行正常焊接。
  5.焊后
  焊后清理熔渣及飞溅物,检查焊接质量,分析问题,总结经验。
  综上所述,板状工件仰焊4G(焊条电弧焊)焊接方法是多年焊接实践经验的结晶,已运用于实际的焊接技能训练中,取得良好效果。学员参加焊接技能比赛活动,取得优异成绩,效果显著。此项内容可供焊接人员进行技能训练及指导教师教学参考。
  (作者单位:湖南化工职业技术学院)

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