碳钢厚板手工电弧焊仰焊单面焊双面成型操作方法

碳钢厚板手工电弧焊仰焊单面焊双面成型操作方法

陈海宽 周永超 孙久江 张杰 毛鑫 贾婷

中车唐山机车车辆有限公司

摘要：厚板手工焊条仰焊是焊接比赛及技能晋升中较难操作的项目，易产生焊缝背面严重凹陷，及导致焊缝正面形成焊瘤、两侧沟槽等焊接缺陷问题，在操作中给焊工带来极大的困惑。结合自己在仰焊操作中的实践经验，使用碱性低氢型焊条时，可以通过正确掌握焊接方法克服来消除焊接缺陷，获得良好的焊缝成型和焊缝内部质量。

关键词：焊接缺陷    层间清理    操作要领    良好外观；

了解仰焊试板外观缺陷与射线探伤易出现的内部焊接缺陷，结合竞赛评分标准，对出现的焊接质量问题采取相应的操作运条方法。来解决手工电弧焊厚板仰焊打底、填充及盖面的各层焊接出现的问题，从而使竞赛或生产作业中仰焊质量达到理想的可控状态。

一、碳钢厚板手工电弧焊仰焊问题产生的原因

（一）焊接外观质量问题

1.在厚板仰焊单面焊双面成型操作过程中，比较典型的外观问题是背面焊缝内凹和未焊透，正面焊缝焊瘤和弧坑。仰焊是四种基本焊接位置中最困难的一种焊接。由于熔池位置在焊件下面，焊条熔滴金属的重力会阻碍熔滴过度，熔池金属也受自身重力作用下坠，熔池体积越大温度越高，则熔池表面涨力越小，故仰焊时焊缝背面容易产生凹陷，正面焊道出现焊瘤，焊道形成困难。

2.焊缝接头不良（夹渣、衔接不顺畅等）、焊缝两侧咬边及宽窄高低不一等缺欠。在焊接过程中，电弧的稳定燃烧和焊芯与母材的熔化来填充焊缝，由于焊条的长度有限，每次更换焊条时对接头的处理尤为关键，起弧的位置和停弧的时间对焊接接头的优劣至关重要。以及两侧停留时间和电弧的长短，对电弧熔化部位铁水的补充量有很大的影响，稍有不慎就会出现咬边、焊缝一致性差等问题。

3.厚板焊接需要多层填充，才能完成整道坡口的焊接。每一层焊道选取的电源极性方式都需要注意，选取不当容易产生大量飞溅，给焊缝的美观度造成污染。同时焊缝的熔合深度也会受到不同程度的影响。

（二）焊接内部质量问题

1.仰焊时一定要采用短弧操作，同时还要控制熔池的体积和温度，焊层不宜过厚。在施焊过程中焊道表面焊渣的清理是必不可少的环节，可以避免层间熔合不良，焊缝夹渣的产生。短弧焊接电弧有效的保护了熔池，避免了焊缝内部气孔的产生。

2.受重力的影响焊缝，易出现中间鼓两侧有角沟的现象，夹角处容易夹杂焊接药皮且不易清理，清理或施焊不当两侧容易出现夹渣和未熔合缺陷。焊条在两侧的停弧时间和焊条角度影响焊缝两侧与坡口的熔合，或受视线障碍出现单边熔合不良等问题。

（三）电弧偏吹造成的焊接质量问题

在直流焊接使用过程中，偶尔就会出现电弧朝着一个方向吹的现象。电极和电弧周围及被焊金属中存在磁场，如果这些磁场不对称地分布在电弧周围，就会使电弧偏斜，使焊接过程中发生困难，这种现象称为磁偏吹。电弧的不受控情况会导致多种焊接缺陷的产生。

预防磁偏吹的方法：

1、适当的改变焊件上接地线位置，尽可能使弧柱周围的磁力线均匀分布。

2、在操作中适当调节焊条角度，使焊条向偏吹一侧倾斜。

合理采取应对措施避免焊接过程中出现此种现象。

二、碳钢厚板手工电弧焊仰焊单面焊双面成型操作方法

（一）了解评分标准，获悉得分点，以便控制问题的产生

（二）焊前准备

首先对试件进行精细打磨（正面、背面焊缝两侧及坡口）20mm范围内，加工1-1.5mm钝边，反变形预留3-5。。板装配间隙始焊端3.2mm，末焊端4.0mm,定位焊10-15mm。如下图  

（三）每层焊接参数的选用

（四）打底层操作要领

采用直流反接接线方式，焊接使用一点击穿法。焊接打底层时易在焊缝背面产生塌陷，使背面焊缝成形良好，仰焊打底层的操作具有较大的难度。打底时严格控制弧长，灭弧动作要干脆利落。接头时动作要快，最好在熔池尚处于红热状态下引弧施焊。接头位置应选在熔池前缘，当听到试板背面电弧穿透声后，焊条立即做收弧、旋转动作，再运条前进。

打底时焊接角度如图所示

焊缝成型图如下

（五）填充层操作技巧

施焊填充层时，要认真清理前一层的焊渣、飞溅，尤其是焊道两侧

的焊渣必须清理干净，防止焊接时产生夹渣。合理分布填充层的焊缝高度，接头处焊道凸起部分或焊瘤应錾削平。

焊接第一道填充层采用小幅摆动，摆动时在焊道两侧与坡口面的夹

角处做少许停留，使夹角处充分熔合。

焊接第二道填充采用反月牙摆动，确保填充层表面距坡口表面

1-1.5mm，且坡口边缘不被熔化，为盖面层做好前期的基础工作。

每根焊条焊接完成更换焊条时，在收弧部位前侧10-15mm范围内引

燃电弧，采用中长弧拉直接头部位，待铁树填满弧坑向前运条。

（六）盖面层操作技巧

盖面层焊道可采灭弧焊或连弧焊，一般连弧焊居多。连弧焊时用锯

齿形或月牙形运条法施焊，焊接时用短弧操作，弧长最好控制在2.5mm以下，以防止产生气孔。操作时要注意坡口两侧的熔合情况，运条至坡口两侧时焊条可作适当偏转、停留，灵活调整电弧与坡口间的角度，以防止产生咬边、未熔合等缺陷，严格控制焊缝工艺要求尺寸，确保焊缝与母材边缘过渡圆滑，成型美观。

盖面运条方法如图所示

两种焊接方法效果图

经过碳钢厚板手工电弧焊仰焊单面焊双面成型操作方法的摸索与研究，使得焊接焊接质量问题得到了控制，焊接外观质量得到了提升。加以数日练习，焊缝内部质量射线探伤检测可达优质焊缝级别。

三、焊接方法改进后取得的效果

通过焊接操作法的应用，焊缝内部质量合格提升至99%以上，从而减少返修率提高生产效益。按一批次15人进行仰焊试板培训15天为例，每天3对试板，每人可节约12对试板。每块板费用30，共计节约30*2*12*15=10800，一年按5批次节约5.4万元。

四、总结

按以上操作方法施焊，焊接过程顺畅，两侧钝边熔化也比较均匀，焊缝背面无凹陷，正面焊道无焊瘤，坡口两侧无沟槽焊道平整。焊缝成形良好，内部质量优良。

参考文献：

[1]张士项、王承福-《二氧化碳气体保护焊》-《焊工》-中国劳动社会保障出版社，ISBN7-5045-3819-1

[2] 王光富、李玉英-《金属材料焊接》-《焊工工艺与技能训练》-吉林大学出版社，ISBN：9787569249460