浅析焊条电弧焊单面焊双面成型技术

付元勤 赵杰明 孙建鹏

摘 要：焊接技术是一门重要的金属加工技术，尽管焊接技术发展很快，自动化程度也越来越高，但手工电弧焊仍占有不可替代的地位。尤其在氩弧焊受限的地方，单面焊双面成型焊接技术的作用更显突出。优质的单面焊双面成型焊缝应具有良好的成型外观，优异的机械性能，焊缝内部能满足无损检测要求。但焊接过程中由于设备、工艺及操作等原因，致使焊缝达不到质量要求，从而对产品的质量和使用寿命产生严重的影响。本文详细的介绍了焊接电源、电流、速度、电压、焊接层数、焊条类形、焊条直径等工艺因素对单面焊双面成形技术焊接质量的影响和造成的相关缺陷，详细的分析了产生焊接质量问题的原因，提出了相应的防止措施，解决单面焊双面成型技术的缺陷，使单面焊双面成型技术进一步完善，并对单面焊双面成型作业具有一定的指导作用。

关键词：“单面焊双面成型焊接”、“焊接参数”、“原因”、“措施”

1.单面焊双面成型技术的概念

单面焊双面成型技术是采用普通焊条，以特殊的操作方法，在坡口背面没有任何辅助措施的条件下，在坡口的正面进行焊接，焊后保证坡口的正、反面都能得到均匀整齐、成型良好，符合质量要求的焊缝。它是手工电弧焊中难度较大的一种操作技术，适用于无法从背面清焊根、焊接的重要焊件。

2.单面焊双面成型常见的焊接缺陷

2.1 尺寸上的缺陷

包括焊接结构的尺寸误差和焊缝型状不佳等。焊缝高低不平和鱼鳞纹粗劣，焊缝宽不均匀、余高过低过高，焊角尺寸不等都属于焊缝尺寸及型状不符合要求。这些缺陷不仅使焊缝外观较差，而且容易造成应力集中，影响焊缝与母材的结合强度。

2.2 结构和性质上的缺陷

结构上包括气孔、夹渣、未熔合、未焊透、咬边、裂纹等缺陷。这些缺陷减弱了焊缝的有效面积，降低了接头的力学性能，易造成应力集中，甚至焊缝开裂，从而引起了焊缝性质上的缺陷，力学和化学性能不能满足焊件的使用要求，使焊缝结构无法达到设计预期，影响设备使用寿命。

3.单面焊双面成型焊接质量差的原因分析

3.1 焊接电源自身因素

焊接电源是焊接工艺执行过程中最重要的因素。当焊机的引弧性能差，电弧燃烧不稳定，就不能保证工艺参数稳定，焊接过程就无法正常进行，焊接质量就得不到保证。

用交流电源焊接时，电弧稳定性差。采用直流电源焊接时，电弧稳定、柔顺、飞溅少，但电弧磁偏吹较交流严重。低氢型焊条稳弧性差，通常必须采用直流弧焊电源。用小电流焊接薄板时，也常用直流弧焊电源，因为引弧比较容易，电弧比较稳定。低氢型焊条用直流电源焊接时，一般用反接，因为反接的电弧比正接稳定。焊接薄板时，焊接电流小，电弧不稳定，因此焊接薄板时，不论是用碱性焊条还是用酸性焊条，都选用直流反接。

3.2 工艺因素的影响

3.2.1 焊接电流

焊接电流选择是否恰当直接影响到焊接的最终质量。电流偏大，可以提高生产率，并使熔深增加，但易出现咬边、焊穿、增加焊件变型和金属飞溅量，也会使焊接接头的组织由于过热而发生变化。电流过小，使电弧不稳，熔深减小，易出现未焊透、未熔合、夹渣等缺陷。

焊接電流应根据板厚、接头型式、焊接位置、焊接层数、焊条类型、焊条直径和焊接经验等因素综合考虑。

3.2.2 焊接速度

焊接速度是表征焊接生产效率的主要参数。焊接速度应该均匀适当，既要保证焊透又要保证不焊穿，同时还要使焊缝外观符合要求。焊速过快，使熔池温度不够，易造成未焊透、未熔合、焊缝成型不良等缺陷。焊速过慢，使高温时间长，热影响区宽度增加，焊接接头的晶粒变粗，机械性能降低，焊件的变型量增大，同时焊速过慢还会使每层的厚度增大，导致熔渣倒流，型成夹渣等缺陷。

3.2.3 电弧电压

焊接过程中电弧电压主要由电弧长度决定的。电弧过长对溶池金属保护差，易使焊缝产生气孔等缺陷，但弧长也不易过短，若弧长过短，就会引起粘条现象，且由于电弧对溶池的表面压力过大，不利于溶池的搅拌，使溶池中气体及溶渣上浮受阻，从而引起气孔、夹渣等缺陷。

3.2.4 焊条类型、直径及焊接层数的影响

焊条直径和焊接层数主要根据焊件厚度、焊条直径、坡口型式和装配间隙等来确定。焊接层数可作如下近似估算：

n=δ/d 式中：n为焊接层数;δ为焊件的厚度（mm）;d为焊条的直径（mm）

焊条直径一般根据焊件的厚度选择：同时还要考虑接头形式、施焊位置和焊接层数，对于重要的结构还要考虑焊接热输入的要求。在板厚相同的条件下，平焊位置的焊接所选用的焊条直径比其他位置大一些，立焊，横焊和仰焊应选用较细的焊条，一般不超过4mm，打底时应选用小直径焊条，填充和盖面可以根据焊件的厚度选用较大的焊条。

对于低碳钢和强度等级较低的低合金钢的多层焊时，每层厚度过大，对焊缝金属的塑性（主要表现在冷弯上）有不利的影响，且焊接过程中熔渣易倒流，产生夹渣和未熔合等缺陷，但每层厚度也不易过小，以免造成焊缝两侧熔合不良。

3.3 操作因素

在焊接生产过程中，焊工的操作方法掌握不熟练，这是造成焊缝质量差的重要原因之一。

4.防止焊接时产生缺陷的措施

4.1 作好焊前准备

焊前应对焊机进行试焊，确认焊机的性能良好稳定，选择合适的工艺参数，工件应开V型的坡口，钝边1～2mm，间隙1～3mm坡口边缘20mm以内应打磨干净，露出金属光泽。打底时应选择直径3.2mm的焊条，填充和盖面可选用4mm的焊条，焊条需要进行烘干，保温2～4h。使用时应将焊条放在保温筒内，随用随取。焊条在炉外停留时间不超过4h，且反复烘干次数不多于三次，药皮开裂和偏心度超标的焊条不得使用。

4.2 焊接操作

4.2.1 选择合适的工艺参数

焊条电弧焊的工艺参数通常包括：焊条直径、焊接电流、电压、速度、电源种类和极性、焊接层数等。参数选择的正确与否直接影响焊缝外观焊接质量和生产率。焊接过程中应尽量选择使用短弧焊接，立焊、仰焊时比平焊更短些，以利于熔滴过渡，防止熔化金属下滴，碱性焊条焊接时应比酸性焊条弧长短些，以利于电弧稳定避免产生焊接缺陷。 焊速应合适，不宜过慢，以每层厚度不大于4-5mm为宜，避免高温停留增长，影响焊缝的机械性能，但焊速也不宜过快，以免造成未熔合、未焊透等缺陷。焊速直接影响生产率，所以应在保证焊缝质量的基础上采用较大的焊条直径和焊接电流，同时根据具体情况适当加快焊接速度，以提高焊接生产率。对重要构件要采取焊前预热焊后缓冷等措施，以避免冷裂纹的产生。

4.2.2 焊工技术水平

焊接生产中，焊工对单面焊双面成型技术掌握程度和参数经验，往往决定了焊缝的质量。因此加强焊工操作技能的训练及各种焊接参数的掌握是保证焊缝质量的关键。

结论：

单面焊双面成型焊接技术在现代手工电弧焊焊接领域仍占有不可替代的作用，优质的焊缝即可以满足设计要求，又保证产品的使用寿命。而一旦出现严重的焊接缺陷，不但会影响产品的使用寿命，甚至给安全生产带来威胁，引起安全事故。单面焊双面成型的焊接质量受到了焊接设备、工艺流程、操作技术水平的限制，通过对这些限制深入研究，找出造成质量差的原因，提出了相应的防止措施，解决单面焊双面成型技术的缺陷，使单面焊双面成型技术进一步完善，并对单面焊双面成型的作业起到一定的指导作用。

参考文献：

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