單面焊雙面成形

焊條電弧焊單面焊雙面成形所使用的設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，適應(yīng)于各種條件下的焊接，在我國(guó)單面焊雙面成形技術(shù)中占有主導(dǎo)地位。

焊接電源的基本要求

按照所用焊接電源種類(lèi)的不同，焊條電弧焊可分為直流焊條電弧焊和交流焊條電弧焊兩種。選擇合適的焊接電源是單面焊雙面成形技術(shù)的關(guān)鍵，無(wú)論是直流電源，還是交流電源，都應(yīng)滿(mǎn)足下列要求。

1.合適的空載電壓

空載電壓過(guò)低，不利于電弧的引燃，特別是在酸性焊條斷弧焊當(dāng)中，較高的空載電壓能使電弧盡快復(fù)燃，保證整個(gè)焊接過(guò)程的穩(wěn)定。所以在焊接過(guò)程中，為保證斷弧焊接的頻率，必須把容易引弧放在首位。

2.良好的焊機(jī)動(dòng)特性

焊接過(guò)程相對(duì)穩(wěn)定是保證焊縫背面成形的關(guān)鍵。電弧不穩(wěn)定，焊接電流忽大忽小都會(huì)給坡口根部的均勻熔化及焊縫的接頭帶來(lái)困難。對(duì)于堿性焊條的焊接，則會(huì)出現(xiàn)焊接過(guò)程中飛濺增加和電弧爆炸等問(wèn)題。這樣不但不可能實(shí)現(xiàn)單面焊雙面成形，還有可能在焊縫內(nèi)部形成氣孔、夾渣等缺陷。

所以，焊條電弧焊單面焊雙面成形要求焊接電源具有良好的動(dòng)特性，這樣才能獲得有規(guī)則的熔滴過(guò)渡、穩(wěn)定的電弧、較小的飛濺和良好的焊縫成形。

3.較大的焊接電流調(diào)節(jié)范圍

單面焊雙面成形在打底焊時(shí)，要求選擇的焊接電流較小，而在填充和蓋面焊時(shí)所使用的焊接電流應(yīng)該遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于打底焊時(shí)的焊接電流。故單面焊雙面成形采用焊條電弧焊時(shí)，要求焊接電源應(yīng)有較大的焊接電流調(diào)節(jié)范圍。

對(duì)焊接參數(shù)的基本要求

正確地選擇焊接參數(shù)是保證單面焊雙面成形的基本條件。焊條電弧焊單面焊雙面成形的主要焊接參數(shù)包括：焊條型（牌）號(hào)及直徑、焊接電流、電弧電壓、焊接速度及焊接電源的種類(lèi)、極性等。

1.焊條型（牌）號(hào)和直徑

在焊條電弧焊中，焊條與母材間產(chǎn)生持續(xù)穩(wěn)定的焊接電弧，以提供熔焊所必須的熱量；同時(shí)，焊條又作為填充金屬添加到焊縫中去。因此，焊條的型（牌）號(hào)選擇對(duì)焊接過(guò)程的穩(wěn)定和焊縫力學(xué)性能的好壞都有較大的影響。所以，要根據(jù)母材和焊接結(jié)構(gòu)要求選擇合適的焊條型（牌）號(hào)。

焊條直徑的大小要根據(jù)母材厚度和焊接位置來(lái)選擇。母材厚度較大時(shí)，選擇的焊條直徑應(yīng)較大，反之，則較小。但是，作為單面焊雙面成形打底焊時(shí)，因母材均留有一定的坡口鈍邊和裝配間隙，若選擇的焊條直徑過(guò)大，易造成燒穿，形成焊瘤等焊接缺陷，所以無(wú)論母材厚度有多大，打底焊時(shí)選擇的焊條直徑均不應(yīng)超過(guò)3.2mm。對(duì)于不同的焊接位置，也要選用不同直徑的焊條。如平焊、立焊和橫焊時(shí)，單面焊雙面成形打底焊一般應(yīng)選用直徑為3.2mm的焊條，而仰焊位置采用連弧焊打底時(shí)，一般應(yīng)選用直徑為2.5mm的較小直徑焊條。

2.焊接電流

焊接電流的大小主要根據(jù)母材厚度、焊條直徑和空間位置來(lái)選擇。母材厚度較大時(shí)，焊接電流應(yīng)適當(dāng)加大。焊接電流與焊條直徑的關(guān)系，可根據(jù)下面的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行選擇，即

I=Kd

式中I--焊接電流（A）；

d--焊條直徑（mm）；

K--經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。

其中經(jīng)驗(yàn)系數(shù)K的選擇見(jiàn)下表。

焊接位置與焊接電流之間的關(guān)系在單面焊雙面成形打底焊中尤為重要。如果選擇不當(dāng)，則會(huì)在焊接過(guò)程中產(chǎn)生未焊透、夾渣、燒穿和焊瘤等焊接缺陷，致使背面焊縫成形失敗。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，焊接位置與焊接電流之間的關(guān)系可以參考下列比例來(lái)選取：平焊、橫焊選擇的焊接電流大致相同，立焊約為平焊焊接電流的10%～15%，仰焊焊接電流在同等直徑焊條時(shí)可稍大于平焊焊接電流。

3.電弧電壓

焊條電弧焊的電弧電壓主要由電弧長(zhǎng)度來(lái)決定。電弧長(zhǎng)，電弧電壓高，電流密度減小；電弧短，電弧電壓低，電流密度增大。焊接時(shí)，應(yīng)力求使用短弧焊接。電弧長(zhǎng)時(shí)，特別是在使用堿性焊條焊接時(shí)，電弧不穩(wěn)定，飛濺增大，且磁偏吹現(xiàn)象較嚴(yán)重。單面焊雙面成形打底焊時(shí)，采用短弧焊可以得到較小的熔池，防止背面燒穿現(xiàn)象的出現(xiàn)。

4.焊接速度

焊接速度的快慢直接關(guān)系到焊縫背面成形的質(zhì)量。焊接速度太慢，易造成燒穿，產(chǎn)生焊瘤；焊接速度太快，又易產(chǎn)生未焊透、坡口兩側(cè)未熔合等現(xiàn)象。保持均勻合適的焊接速度可以得到正反兩面均勻美觀的焊縫成形。當(dāng)然，在實(shí)際焊接過(guò)程中焊接速度的快慢也要靠合理的焊條運(yùn)行擺動(dòng)方式來(lái)控制。

5.焊接電源的種類(lèi)和極性

根據(jù)焊條類(lèi)型、母材材質(zhì)、焊接結(jié)構(gòu)來(lái)選用電弧焊設(shè)備。如果用酸性焊條焊接，單面焊雙面成形打底焊多采用斷弧焊接，一般應(yīng)選擇交流弧焊機(jī)。如果選用堿性焊條焊接，單面焊雙面成形打底焊多采用連弧焊接，一般應(yīng)選擇直流弧焊機(jī)。

在選用焊接電源的極性時(shí)，主要應(yīng)根據(jù)焊條的性質(zhì)和焊件所需的熱量來(lái)決定。單面焊雙面成形打底焊采用堿性焊條焊接時(shí)，一般應(yīng)采用直流反極性。

電焊操作技能

當(dāng)焊接參數(shù)選擇合理時(shí)，焊工操作技能就成為單面焊雙面成形技術(shù)的關(guān)鍵。下面對(duì)單面焊雙面成形技術(shù)中的引弧、運(yùn)條等基本操作技能進(jìn)行介紹。

1.引弧方法

焊條電弧焊的引弧方法分為兩種：一種為直擊法引弧；另一種為劃擦法引弧，如下圖a、b所示。

引弧方法的選擇主要由焊條種類(lèi)、焊條直徑和應(yīng)用場(chǎng)合來(lái)決定。

(1)直擊法引弧

焊接時(shí)，將焊條末端與焊件表面輕輕一擊，再迅速將焊條提起并保持一定距離，即可引燃電弧。直擊法一般多用于直徑較粗的酸性焊條的引弧。而堿性焊條和較小直徑的酸性焊條由于藥皮粘度相對(duì)較大，引燃時(shí)不易立即形成穩(wěn)定的保護(hù)氣氛，從而使焊條與焊件很容易發(fā)生粘連，造成短路，因此直擊法引弧應(yīng)用較少。

(2)劃擦法引弧

焊接時(shí)，將焊條末端在焊件表面輕輕劃擦一下，在焊縫金屬尚未大量熔化時(shí)，將焊條末端立即拉離至焊件表面0.5～1倍焊條直徑的距離，即可引燃電弧。劃擦法引弧由于焊條末端與焊件接觸面積小，不易發(fā)生粘連現(xiàn)象，故適用于小直徑的酸性焊條和堿性焊條的引弧。

2.運(yùn)條方法

為了維持電弧的穩(wěn)定燃燒，在焊接過(guò)程中焊條要做三個(gè)基本方向的基本運(yùn)動(dòng)，即向熔池逐漸送進(jìn)、沿焊接方向向前移動(dòng)和垂直焊縫做橫向擺動(dòng)，如下圖所示。

當(dāng)焊條送進(jìn)速度與熔化速度不一致時(shí)，就會(huì)發(fā)生電弧不穩(wěn)定甚至電弧熄滅等現(xiàn)象。

焊條沿焊接方向向前移動(dòng)，使焊條熔化金屬與母材熔化金屬熔合形成焊縫。當(dāng)焊條移動(dòng)太快時(shí)，電弧不能均勻地熔化焊條與母材金屬，從而導(dǎo)致焊縫產(chǎn)生未熔合、未焊透等缺陷；當(dāng)焊條移動(dòng)太慢時(shí)，會(huì)使熔池溫度過(guò)高，從而產(chǎn)生燒穿、焊瘤、焊道太寬或金屬堆積等現(xiàn)象。

焊條在運(yùn)行當(dāng)中做橫向擺動(dòng)，目的是為了獲得均勻一致的焊縫成形，同時(shí)也是為了控制熔池溫度，防止由于熔池溫度過(guò)高而產(chǎn)生焊縫的燒穿現(xiàn)象。根據(jù)焊條橫向擺動(dòng)方法的不同，焊接過(guò)程中常用的運(yùn)條方法有：直線往復(fù)運(yùn)條法、月牙形運(yùn)條法、斜圓圈形運(yùn)條法、三角形運(yùn)條法和鋸齒形運(yùn)條法，如下圖所示。

(1)直線往復(fù)運(yùn)條法

焊條末端沿焊縫的縱向做直線形擺動(dòng)，這種方法焊接速度快，焊縫成形窄，適用于間隙較窄的平焊位置的單面焊雙面成形，特別適合于不銹鋼的焊接，這樣有利于在焊接過(guò)程中控制熔池溫度，保證焊縫成形。

(2)月牙形運(yùn)條法

焊條末端沿焊接方向做月牙形左右擺動(dòng)，中間動(dòng)作要快，兩側(cè)稍做停留。該方法可有效地控制熔池溫度，并且熔池較淺，防止正、反兩面咬邊。月牙形運(yùn)條法是單面焊雙面成形連弧焊的主要運(yùn)條方法之一。

(3)斜圓圈形運(yùn)條法焊條末端做斜圓圈形運(yùn)動(dòng)并不斷向前移動(dòng)。該方法適用于騎座式管板仰位、板狀及管狀45°斜位或厚板橫位的單面焊雙面成形打底焊。

(4)三角形運(yùn)條法

焊條末端向前做連續(xù)均勻的三角形運(yùn)動(dòng)。該方法適用于厚板的焊接。焊接根部時(shí)有利于熔渣的排除，防止夾渣等缺陷的產(chǎn)生。立焊單面焊雙面成形有時(shí)應(yīng)用此種運(yùn)條方法。

(5)鋸齒形運(yùn)條法

焊條末端做鋸齒形向前擺動(dòng)，并在兩側(cè)稍做停留，以防止產(chǎn)生咬邊。此種方法操作容易，應(yīng)用最廣泛。適用于平、立、仰位對(duì)接焊縫各層焊道的焊接。

焊條在焊接過(guò)程中三個(gè)基本方向上的動(dòng)作是否協(xié)調(diào)，是焊工掌握單面焊雙面成形技術(shù)的基礎(chǔ)，也可作為衡量焊工單面焊雙面成形技術(shù)水平的基準(zhǔn)。上述運(yùn)條方法在不同焊接位置、材料性質(zhì)及裝配間隙中的應(yīng)用見(jiàn)下表。

3.焊縫的起弧、接頭及收弧方法

(1)起弧

由于起弧端溫度較低，熔深較淺，易產(chǎn)生未焊透。酸性焊條焊接起弧時(shí)可稍將電弧拉長(zhǎng)，對(duì)坡口根部進(jìn)行預(yù)熱，然后壓低電弧進(jìn)行正常焊接。堿性焊條則由于藥皮特性對(duì)根部熔透有利，無(wú)需采用酸性焊條的起弧方式，但不要直接起弧，應(yīng)在坡口前端一定距離引弧后，迅速拉回起焊端，并壓低電弧進(jìn)行焊接。

(2)接頭

先焊焊縫的收弧處與后焊焊縫的引弧處的連接部分稱(chēng)為焊縫的接頭。焊縫的接頭是單面焊雙面成形打底焊較難掌握的環(huán)節(jié)。接頭方法得當(dāng)，焊縫正反兩面均勻平滑且內(nèi)部無(wú)缺陷；方法不當(dāng)，則易產(chǎn)生焊瘤、超高、凹陷、脫節(jié)等缺陷。接頭質(zhì)量的好壞和起弧、收弧的質(zhì)量有關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，起弧迅速得當(dāng)，預(yù)熱或前道焊縫收弧處的溫度還較高，則接頭容易、接頭質(zhì)量好。若更換焊條動(dòng)作緩慢，或起弧時(shí)電弧不穩(wěn)定則不能獲得良好的焊縫接頭。

(3)收弧

準(zhǔn)備結(jié)束焊接時(shí)，要做好電弧的收弧。收弧時(shí)要保證熔池內(nèi)部的氣體充分排出，并防止因斷弧太快，熔池暴露造成空氣侵入，從而產(chǎn)生冷縮孔、內(nèi)部氣孔等缺陷。收弧時(shí)還要維持正常的熔池溫度，以利于焊縫接頭。收弧方式有多種，常用的有反復(fù)斷弧法、劃圈收弧法、回焊收弧法等。對(duì)于單面焊雙面成形，收弧則主要采用反復(fù)斷弧法和回焊收弧法。其中反復(fù)斷弧法一般用于酸性焊條的焊接收弧，回焊收弧法則多用于堿性焊條的焊接收弧。

4.連弧焊法與斷弧焊法的應(yīng)用

焊條電弧焊單面焊雙面成形打底焊工藝按手法的不同可分為連弧焊法和斷弧焊法。

(1)連弧焊法

連弧焊即采用較小的焊接電流和較小直徑的焊條，在焊接過(guò)程中，電弧保持持續(xù)穩(wěn)定的燃燒，在較小的坡口間隙內(nèi)向前均勻擺動(dòng)，使焊件背面形成均勻焊縫的方法。該方法操作簡(jiǎn)單，手法變動(dòng)小，容易掌握，且背面成形致密、整齊，內(nèi)部質(zhì)量好，力學(xué)性能優(yōu)良，被廣泛采用。其缺點(diǎn)是受坡口間隙的限制，接頭較為困難，必須快速熱接或用角向磨光機(jī)打磨輔助接頭。酸性焊條焊接時(shí)其接頭困難的問(wèn)題更為突出。連弧焊法主要用于堿性焊條各種位置的焊接及酸性焊條的立焊和仰焊。

(2)斷弧焊法

斷弧焊即是在焊接過(guò)程中通過(guò)電弧有節(jié)奏地起弧、熄弧，從而控制熔池溫度，獲得良好的焊縫成形及內(nèi)部質(zhì)量的焊接方法。斷弧焊法是我國(guó)20世紀(jì)70年代廣為采用的一種焊接方法，其優(yōu)點(diǎn)是可以采用較大的坡口間隙，使用較大的焊接電流。對(duì)于較薄焊件的單面焊雙面成形，使用的焊接電流不受太大的約束。斷弧焊法主要用于酸性焊條的平焊、橫焊以及管板等薄壁焊件的單面焊雙面成形打底焊。斷弧焊法在生產(chǎn)和維修中更為實(shí)用。但是，與連弧焊法相比，斷弧焊法較難掌握，對(duì)焊工基本功的要求也較高。