崔以刚
焊接是指通过适当的物理化学过程使两个分离的金属物体(同一种或异种金属)产生原子(或分子)间结合而连接成一体的连接方法。焊接是一种先进的高生长率的金属加工工艺,具有节约材料、工时和焊接性能好及使用寿命长等特点。焊接不仅可以使金属材料形成永久性连接,而且可以使某些非金属材料达到永久性连接的目的,如玻璃焊接、塑料焊接等,但生产中主要是用于金属的焊接,在焊接实训中常用的是焊条电弧焊。
焊条电弧焊是用手工操纵焊条进行焊接的电焊方法,又称手工电弧焊。操纵时,焊条和焊件分别作为两个电极,利用焊条与焊件之间建立起来的稳定燃烧的电弧,使焊条和焊件局部熔化,从而获得牢固焊接接头的工艺方法。焊接过程中,焊条与焊件之间燃烧的电弧热熔化焊条端部和焊件的接缝处,在焊条端部迅速熔化的金属以细小熔滴经弧柱过渡到已经熔化的金属中,并与之融合,一起形成熔池。焊条药皮不断分解、熔化生成气体和熔渣,保护焊条端部、电弧、熔池及附近区域,防止大气对熔化金属的有害污染。随着电弧向前移动,熔池的液态金属逐步冷却结晶而形成焊缝,熔渣冷却凝固形成渣壳,继续对焊缝起保护作用。焊条电弧焊是一种发展比较早的电弧焊方法,其特点是:焊接设备简单、维护比较方便、成本较低、工艺灵活、适应性强;节省材料和加工工时,焊件结构经济性好;可以实现不同材料的连接;可以制造密封件构件;对焊件的装配要求较低;劳动强度高、生产效率低、作业环境差,等等。目前焊条电弧焊仍然是应用最广泛的一种焊接方法。
通过实践我们得知,手工电弧焊的基本原理是,在一定焊接工艺参数下,焊工一边仔细观察,一边有规律地运条,这是一个人为的有机整体活动过程,由于焊接过程的复杂性,运条很大程度上依赖于观察,这也是这项技能的显著特征。那么,观察什么呢?总的来说,就是观察金属表面被电弧熔化所形成的一个液态金属区域,虽然它的面积和体积很小,但人们都叫它“熔池”。正是“熔池”,包含了焊接冶金过程及焊接操纵过程中的许多原理和奥妙,因此对于学习焊接技能,学会观察熔池对于我们显得尤为迫切和重要,即我们要不断培养和提高“熔池观察能力”。然而,规范的运条是保证良好熔池状态产生于存在的前提,人为的操纵,不可能像机械那样规范,每个人都要受到经验、方法、心理、体质等要素的影响。所以要想掌握非常标准的运条能力,一定要在实训中认真学习,刻苦训练,努力掌握“运条能力”。
职业院校机械类专业的学生,在焊接实训中时间很短,往往是2~3周,理论知识基本已经掌握,毫无技能基础。焊工是一个社会需求量较大,技能要求高、待遇相对较好的工种,很多学生有意愿毕业后从事焊接方面的工作,希望能在生产一线踏踏实实地工作。但是成为一名优秀的焊工是非常不容易的,随着我国焊接技术水平的提高,对焊接操纵人员也提出了更高要求,能够适应焊接技术的快速发展,适应焊接新设备及焊接新技术等。所以,对他们来说,在短短的几周内,要迅速掌握焊接要领很关键。因此,在实训时否能够很好地掌握手工电弧焊,归根结底就是“运条能力”与“熔池观察能力”的综合。如何培养学生的“运条能力”与“熔池观察能力”,在实训中应注意以下方面。
一、“看”
“看”就是看飞溅。电流较大时,飞溅厉害,电弧吹力较大,爆裂声大,可以看到大颗粒的熔滴向外飞出。电流较小时,电弧吹力较小,铁水和熔渣很难分清。
“看”就是看焊条熔化情况。电流较大时,焊条用到一半就会出现红热现象,甚至药皮脱落。电流较小时,焊条熔化困难,容易与焊件黏结。
“看”就是看熔池的形状和熔孔的大小。正常情况下,在电弧及气流吹力作用下,铁水与熔渣是分离的。熔渣覆盖铁水区域量的大小,取决于焊接电流的大小、焊条角度、一定电弧长度的变化。要仔细观察未被覆盖而显露的明亮清澈的铁水部分。通过观察熔池形状,我们就能判断焊接过程中温度的高低、焊接温度的分布,以便控制和调整运条情况。
如发现熔渣与铁水距离很近或全部覆盖了铁水,说明将要产生熔渣超前,如不及时调整将会产生夹渣,这时要及时调整焊条倾角,必要时加大焊接电流,避免夹渣出现。
同时在焊接过程中,要借助电弧产生的弧光,注意观察前方未焊焊缝的位置,防止焊条前进方向偏离焊道。
二、“听”
“听”就是听声音。焊接时可以通过电弧的响声判断电流的大小。电流较大时,会发出“哗哗”的声音。电流较小时,会发出“丝丝”的声音。当电流适中时,会发出“沙沙”的响声。在焊接过程中,焊接电弧击穿焊件坡口根部会发出“扑扑”的声音,表面焊缝熔透良好。如果没有产生“扑扑”的声音,则表明焊件根部没有被电弧所击穿,往往会造成未焊透。
三、“准”
“准”是焊接中要准确地掌握好熔孔的形状及尺寸,使每一个新焊点与前一个焊点重合三分之一,保持电弧的三分之一部分在焊件背面燃烧,以便加热和击穿根部,形成新的焊点。要做到“准”,必须做到“眼精”、“手稳”、“心静”、“气匀”。“眼精”是指焊工的眼睛要时刻注意观察焊接熔池的情况,注意后一个焊点与前一个焊点重合度的大小及铁水和熔渣的情况。“手稳”就是焊工眼睛看到何处,焊条就应该按使用的运条方法准确地送到何处,以保证焊缝成形良好。“心静”就是要求在焊接过程中聚精会神、专心致志。“气匀”在焊接过程中保持呼吸均匀。只有做到“心静”、“气匀”,焊工的“眼精”、“手稳”才能发挥作用,才能在焊接过程中真正做到“准”。
四、多学和多练
多学,多向水平高的人学习,也要向水平差的人学习经验和教训,重点向技术好的焊工学习。多练,一是使用焊钳夹住焊条在工件上或地上进行仿真模拟训练。二是用焊钳夹住焊条在斜砂盘中自上而下地训练。三是用专用仿真模拟器训练。
综上所述,做到以上这些,就是保证在焊接过程中能够掌握焊条角度、均匀的向前实焊速度、向下的送进速度,同时培养对熔池的观察能力和经验,最终实现观察与运条的有机统一,能够很好地完成焊接实训任务。