单面焊双面成形焊接质量分析及预防措施

单面焊双面成形焊接质量分析及预防措施

单面焊双面成形焊接技术是手工电弧焊技术中最常用的焊接方法，适用范围广，操作难度大，是高职院校焊接专业实训课及焊工中级工培训的重要科目之一。焊接质量受到焊接设备、焊接工艺流程和操作水平的限制。本文介绍单面焊双面成形基本操作方法，分析影响焊接质量的因素，提出相应的预防措施。

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焊接技术作为一种重要的成形加工技术，随着现代科学技术的提高，焊接技术也向着越来越自动的方向发展，然而在很多方面手工电弧焊还是具有自身独特的优势，比如小直径容器方面和管道的焊接方面等。一个好的焊接表面不应该出现任何的缺陷，应该是圆滑过渡至母材的。但是焊缝质量受很多因素的影响，比如设备、工艺、材料、操作水平等，只有把这些因素都控制好，才能保证焊缝质量合格。

1 单面焊双面成形技术的概念

单面焊双面成形是指采用普通焊条，在不需要任何辅助措施条件下，在焊接坡口根部，进行组装定位焊时，按不同的焊接操作方法，留出不同间隙，在坡口正面进行焊接，就会在坡口的正、反两面都得到均匀整齐、成形良好、符合质量要求的焊缝。适用于无法从背面清除焊根并重新进行焊接的重要焊件。

2 单面焊双面成形的分类

单面焊双面成形按照第一层打底焊时的操作手法不同，大致可分为连弧焊法和断弧焊法两种，其中断弧焊法又可分为一点击穿法和两点击穿法两种。

连弧焊法，即操作过程中电弧始终燃烧，并做有规则的摆动，使溶滴均匀的过渡到熔池中，获得良好背面成形的方法。具有效率高、焊缝保护好、产生缺陷机会少的特点，但对工件装配质量要求高，参数选择难度大，操作难度也大，容易产生烧穿和未焊透等缺陷。

断弧焊法，是依靠电弧时燃时灭的时间长短来控制熔池的温度，因而焊接工艺参数的选择范围较宽，容易掌握，但生产效率低，焊接质量不如连弧焊容易保证，容易出现气孔、冷缩孔等缺陷。

3 单面焊双面成形的操作方法

本文以一点击穿法为例进行分析板-板对接，采用V形坡口进行平焊的单面焊双面成形技术。

3.1 焊接准备

3.1.1 焊件尺寸及要求

①焊件材料牌号：Q235-A。②焊件尺寸：300×100×12，两块。③坡口尺寸：60°V形坡口如图所示。④焊条材料：E4303（J422），φ3.2，φ4，焊前经75～150℃烘干保温2小时。焊条在炉外停留时间不得超过4小时。否则必须重新烘干，烘干次数不得超过三次。⑤焊机：Z×5-400。⑥辅助工具和量具：焊条保温桶，角向打磨机，钢丝刷、清渣锤、样冲、划针、焊缝万能量规等。

3.1.2 焊件装配

①钝边1-2m。②清除坡口面及坡口正反两侧20mm范围的油、锈、水及其他污染物，露出金属光泽。③装配间隙：始端，3.2mm；终端，4mm。④预留反变形角3°。⑤装配齐平，错边量≤1.2mm。

3.1.3 定位焊接

采用E4303，φ3.2焊条进行定位焊，并在焊件反面两端点焊，焊点长度为始焊端10mm，终焊端15mm。

3.1.4 焊接工艺参数，见表1： ■

3.2 焊接操作

3.2.1 打底焊。把焊板大间隙端置于右侧，在焊板左端定位焊缝处引弧，并用长弧稍作停留，进行预热，然后压低电弧，在两钝边间作横向摆动。当钝边熔化的铁水与焊条金属熔消连在一起并听到“噗、噗”声时，便形成第一节熔池，灭弧。此时熔池前端应有熔孔，深入两侧母标0.5～1mm。当熔池边缘变成暗红，熔池中间仍处于熔融状态时，立即在熔池中间引燃电弧，焊条略向下轻微的压一下，形成熔池，打开熔孔后，立即灭弧，这样反复击穿，直到焊完。运条间距应准确，每次电弧的2/3压住熔池，1/3在熔池前方，用未溶化和击穿坡口根部形成熔池。打底焊时，焊条和焊缝的前倾角为45～65°，焊件两侧各90°角。

操作时应注意：当接弧位置选在熔池后端，接弧后再把电弧拉至熔池前端灭弧，则易造成焊缝夹渣。此外，在打底焊时，还易产生缩孔，解决办法是提高灭弧频率。由正常50次～60次/分钟提高至80次/分钟左右。

更换焊条的接头方法：在更换焊条收弧前，在熔池前方做以熔孔燃后回焊10mm再收弧，以使熔池缓慢冷却。迅速更换焊条。在弧坑后部20mm左右处起弧，用长弧对焊缝预热，在弧坑后10mm左右处压低电弧，用连弧手法运条至弧坑根部，并将焊条往熔孔中压下，听到“噗噗”声后击穿。停顿2秒左右灭弧，即可按正常的断弧方法进行打底操作，直至焊完。

3.2.2 填充层焊接。施焊前先将前一道焊缝熔渣、飞溅清除干净，修正焊缝的过高处与凹槽。进行填充焊时，应选用较大的电流，焊条前倾角60°～80°，两侧保证各90°夹角，焊条的运条方法可采用月牙形或锯齿形摆动幅度，应逐层加大，并在两侧稍作停留。

在焊接最后一层填充层时，应控制整个坡口内的焊缝，比坡口边缘低0.5～1.5mm左右，最好略呈凹形，以便使盖面时能看清坡口和不使焊缝高度超高。

3.2.3 盖面层焊接。盖面层焊接应使用小一点的焊接电流，使熔池形状和大小保持一致，焊条与焊缝前倾角应保持75°左右，焊条摆动到坡口边缘时应稍作停顿，以免产生咬边。运条采用锯齿形法。

盖面层的接头方法：换焊条收弧时应对准熔池，迅速更换焊条，并在弧坑前10mm左右处起弧，将电弧拉至弧坑的2/3处，填满弧坑后可正常进行焊接。接头不可过高或脱节。

盖面层的收尾可采用3～4次断弧、引弧收尾，以填满弧坑，使焊缝平滑美观为佳。

4 影响单面焊双面成形焊接质量因素、原因及常见缺陷

在焊接生产的过程中，优质的焊接技术可以满足设计要求，保证产品的质量合格。但是如果焊接质量不合格，非但不会保证产品的正常使用寿命，还会浪费大量的人力、物力、财力。一般来说，单面焊双面成形焊接技术常用于锅炉及压力容器等重要产品的焊接生产中，一旦出现焊接缺陷是很难弥补的，必须尽量的避免出现焊接缺陷。

4.1 焊接电压自身因素引起的焊接质量。焊接电压是焊接工艺执行过程中最重要的因素，焊接电压自身性能不好必然会产生不合格焊件，如果焊机的引弧性能差，电弧燃烧不稳定，就不能保证工艺参数稳定，焊接过程也无法正常进行，从而影响焊接质量。

4.2 工艺因素对焊接质量的影响。①焊接电流。焊接最终质量和焊接电流大小有着直接的关系。如果焊接电流过大，虽然一定程度上能够提高生产效率，并使熔透深度增加，但是容易出现肉、焊瘤等缺陷。而焊接电流过小，则熔透深度减小，容易出现未熔合、未焊透，夹渣、脱节等缺陷。②焊接速度。焊接速度决定了焊接生产效率，必须合理选择焊接速度。焊速过慢，使高温时间长，热影响区宽度增加，机械性能会降低，容易造成熔渣倒流形成夹渣等缺陷。焊速过快，使熔池温度不够，容易造成未焊透、未熔合等缺陷。③电弧电压。要想保证焊缝质量稳定，必须使电弧电压保持在一个合理的程度。如果电弧过长，对熔化金属保护差，很容易使各种有害气体进入焊缝出现气孔，导致焊件的机械性能变差。但是如果电弧过短也是不合适的，不仅容易造成粘条现象，也不利于熔池的搅拌，容易造成气孔、夹渣等缺陷。④焊接层次选择不当。影响焊缝质量的还有焊接层

次这个因素，在焊接生产的过程中，应该保证焊接层次的合理性，既不能过厚，导致夹渣等缺陷，也不能厚度过小，使焊件两侧熔合不良。⑤焊条类型及焊条直径。焊缝的性能主要由焊条和焊件金属相互熔化来决定。因此焊条类型选择恰当与否是影响焊缝质量的重要因素。焊条直径大小除了对生产效率有一定的影响外，对焊缝质量也会产生一定的影响。焊条直径过大，打底焊时焊条端点难以进入坡口根部，容易产生夹渣等缺陷，横位立位焊接时，熔池形状、大小难以控制，金属溶液下淌严重，又易产生焊瘤等缺陷。

4.3 操作因素对焊接质量的影响。在焊接生产过程中，焊工的单面焊双面成形操作技术高低对焊缝质量有着重要影响。水平较低就意味着焊前准备不充分、工件组装间隙不合理，打底焊时，造成焊接质量不合格的最重要的原因就是操作不规范。在焊接生产过程中容易出现以下几种操作问题：没有在焊前把工件上的污渍清理干净；焊接产品时焊条没有达到标准要求等。

5 预防改进单面焊双面成形焊接质量的措施

5.1 做好焊前准备。首先应该选择性能良好的合适的焊机，并且对焊机进行试焊，保证焊机的稳定性，同时各工艺参数应该可以灵活调节。工件应开V型坡口且尺寸符合要求，钝边尺寸一般选在0.5～2mm之间，坡口边缘20mm内用磨光机打磨，并将光面的油污、锈等清除干净漏出金属。工件装机应齐平，错边量小于1.2mm，反变形角预留合理不可过大也不可过小，组装间隙应严格控制在3.2～4mm。定位焊应牢固可靠，防止因热影响使间隙变小，影响焊接，打底层焊接应选择φ2.5或φ3.2mm直径较小的焊条，填充层和盖面层可选用φ3.2或φ4mm直径的焊条，并对焊条烘干，碱性焊条400℃烘干，保温2～4小时，酸性焊条75-150℃烘干，保温2小时，焊条在炉外停留时间不得超过4小时，超过4小时的焊条必须重新放入烘干炉烘干。反复烘干数次不能超过三次，药皮开裂及破损焊条不得使用。

5.2 焊接操作。①选择合理的工艺参数。手工焊条电弧焊的工艺参数主要包括：焊条直径、电弧电压、电源种类和极性、焊接速度、焊接电流等，单面焊双面成形操作中一个最重要的环节就是选择合适的焊接工艺参数，因为焊接工艺参数和焊接形状、尺寸、焊接质量和生产效率等都有着直接的关系。应该依据产品的实际情况选择合适的焊接电流，只有这样才能有效保证产品的质量合格，避免造成焊接缺陷。焊接过程中水平位焊接，可选择较大的焊接电流，横位、立位、仰位焊接电流应比水平位小10～15%，以利于熔池形状和大小的控制，防止金属溶液下淌而产生焊接缺陷。焊速应合适，过快则易造成焊缝未熔合、未焊透等缺陷，焊速直接影响生产效率，因而必须在保证焊缝质量的前提下，选用较大的焊条直径和焊接电流。②焊工操作技术水平。焊工对单面焊双面成形技术操作掌握和技术经验，决定着焊缝的质量。因此加强焊工单面焊双面成形操作技能训练和培训以及对焊接工艺参数选择掌握、灵活应用和调整，是保证焊缝质量的关键。

参考文献：

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