手工电弧焊单面焊背面自由成形技术的教学方法探究

焊条手工电弧焊单面焊背面自由成形广泛应用于锅炉、压力容器、压力管道及受压元件的焊接,是生产和培训中常用的重要焊接工艺方法。但这种成形方法在背面没有衬垫保护的情况下,正面施焊,要求焊缝成形良好,外观质量和内部质量及各种力学性能符合要求,是手工电弧焊的最高技术。

焊条手工电弧焊单面焊背面自由成形技术是高职焊接专业学生必须掌握的焊接操作技能之一,本文以Q235A钢12mm板开V形坡口对接立焊焊条手工电弧焊单面焊背面自由成形为例,从以下几方面展开教学与示范。

1 焊接基础训练

焊接基础训练有助于学生了解和掌握焊接基本步骤及要求,主要包括:(1）焊接电流的调节;(2）引弧方法:划擦法和点击法的练习;(3）运条方法:锯齿形或月牙形或划圆圈形运条方法进行平焊的堆焊练习。

通过不断地练习,同学们均能熟练引弧,焊接过程中电弧稳定,接头良好,焊缝成形能够达到标准要求,具有进一步学习单面焊背面自由成形技术的焊接基础。

2 焊前准备

2.1 焊接材料

母材:选用Q235A,尺寸为300×100×12mm的试板两块,用火焰切割出30°V形坡口,然后将每块试板坡口正、反两侧20mm范围内用打磨机打磨干净,露出金属光泽,并修整钝边均匀规则尺寸为1mm左右。

焊条:选用直径为3.2mm的E4303焊条。焊前经150℃～200℃烘干,保温1h,然后放入保温筒内以备使用。使用前检查焊条药皮表面有无开裂、脱落或焊芯生锈、偏心现象。

2.2 焊接设备及工具:选用BX1－315型交流弧焊机

辅助工具:角向磨光机、焊条保温筒、敲渣锤、錾子、钢丝刷、焊缝量尺。

2.3 装配定位

将打磨好的试板翻转拼对,检查是否有错边现象,留出合适的根部间隙,始焊端为3.5mm,终焊端为4.0mm。组对完成后,在试板的两端进行定位焊,为避免焊接过程中焊缝收缩致使间隙尺寸缩小,定位焊缝长度为10mm～15mm,且两端定位焊要牢固。为保证焊接时接头良好,将两端定位焊缝里侧一端用角磨机打磨成斜坡。

定位后的试板表面应平整,错边量≤10%板厚;为避免焊后变形,需将装配后试板留出3°左右的反变形量;定位焊时使用的焊条应与正式焊接时焊条型号相同。

3 焊接操作

3.1 打底断弧焊

打底焊是单面焊背面自由成形技术的最大难点,也是该门技术的重要核心,焊好打底焊层是保证背面焊缝质量的关键。焊接前先将定位好的试板固定在焊接夹具上,使焊缝与地面呈垂直位置,间隙较小的一端朝下为始焊端。按照焊接规范调整焊接电流95A～100A,调整焊条与试板左右两侧呈90°位置,与焊缝下端呈75°～85°位置。

打底断弧焊的操作应注意控制焊接时间及停顿时间,操作动作要快,熄弧要果断,击穿位置要准确。更换焊条时的焊缝接头也是难点之一。接头不当容易造成背面焊缝接头不良或未焊透等焊接缺陷;熔孔过大时而形成背面焊瘤,或熔孔过小或熔孔未形成时,背面未焊透或成形不良。

3.2 填充焊

填充层的焊接是保证盖面层质量和焊缝内在质量的关键。填充层焊接前要将打底焊时产生的熔渣和金属飞溅物等用敲渣锤、錾子、钢丝刷清理干净,突起部位用角磨机打磨修整平滑。按照操作规范调节焊接电流100A～105A,调整焊条与试板左右两侧呈90°位置,由于采用连弧焊,温度比较高熔池比较大,为避免熔池铁水下坠,调整焊条与焊缝下端呈55°～65°位置,采用锯齿形运条法横向摆动焊条。

3.3 盖面焊

盖面焊层的操作对焊缝外观质量起着决定性作用,大部分外观缺陷存在于盖面焊层。修整好并清理干净填充层焊缝表面后,按照焊接规范调节焊接电流100A～105A,调整焊条与焊缝下端夹角为70°～80°,在始焊部位上方10mm～20mm处引燃电弧,迅速拉至始焊部位稍作预热压低电弧采用连弧焊法,锯齿形横向摆动运条进行盖面焊接。

4 结语

经过老师的示范及耐心指导,加上刻苦练习,同学们基本掌握了焊条手工电弧焊单面焊背面自由成形技术的操作技能,所焊接的焊缝成形良好,能够达到中级工操作技能水平,他们反映自己的技能水平有了较大的提升,取得了良好的教学效果。

参考文献

[1] 宋平,等.焊工(中级)[M].东营:石油大学出版社,2002,3.

[2] 邹尚利,等.单面焊双面成形技术[M].北京:机械工业出版社,2005,5.