论文部分内容阅读
摘 要：仰焊是焊条位于焊件下方，焊工仰视焊件所进行的焊接。在装备制造焊接过程中，由于受空间的限制，大量的焊缝需要在仰焊位置进行焊接。在焊工技能鉴定考核和各类焊工技能竞赛中，板对接仰焊操作是必不可少的项目。能否熟练掌握板对接仰焊操作技能，是衡量焊接技术专业人员技能水平的重要指标。
关键词：焊接 焊条电弧焊 实训 仰焊 操作要点
在焊接加工专业实训教学中，仰焊位是各种焊接位置中操作难度最大的焊接位置。因为熔池倒悬在焊件下面，受重力作用而下坠，同时熔滴自身的重力不利于熔滴过渡，并且熔池温度越高，表面张力越小，所以在仰焊时焊缝背面易产生凹陷，正面易出现焊瘤，焊缝成形较为困难。目前在实际生产和各种技焊接技能大赛实际操作过程中，为达到更好的焊接质量和效果，各类常规焊工培训教材里介绍的操作方法并不一致。笔者结合实训教学及竞赛操作中的经验，以焊条电弧焊V形坡口仰对接焊为例，谈谈如何规范操作，保证仰焊位置的焊缝质量。
一、焊前准备
（一）试件准备
准备长300mm、宽125mm、厚12mm，材质为低碳钢或低合金钢标准试件两块。加工出单边30°V形坡口。将坡口面及坡口两侧各20mm内用角向磨光机清理至露出金属光泽，并去除毛刺，以免在焊接过程中，油污、铁锈、水分等进入焊缝，影响焊缝质量。坡口根部打磨出0.5～1mm的钝边，如果钝边太薄，易造成烧穿;钝边太厚，则易造成未焊透。
（二）焊条准备
选用E5015直径3.2mm焊条若干（有的参考资料里采用直径3.2mm焊条进行打底焊，采用直径4.0mm焊条进行填充和盖面焊，这里不建议采用，因为大直径的焊条导致熔池体积过大，易造成焊瘤和咬边，还会造成焊缝表面成形纹路粗糙），焊条在使用前放入红外线焊条烘干炉里，经350°C烘干1.5小时，以充分去除焊条药皮中的水分，保温待用。
（三）焊机和辅助工具准备
在仰焊操作时的重点在于对熔滴过渡和熔池形状的把握，对焊机的特性有着较高的要求。建议选择数字化IGBT逆变直流焊机，焊机的焊接电流、电弧电压、引弧电流、收弧电流、电弧推力连续可调，控制精准。辅助工具包括角向磨光机、扁铲、钢丝刷、錾子等，便于清理焊渣，处理接头。
（四）试件装配及定位焊
试件组对是保证焊缝质量的重要环节，为保证良好的背面成形，始焊端间隙约3.2mm，终焊端間隙约4.0mm，不允许有错边，可用夹具辅助固定，在试件正面两端坡口内进行定位焊，定位焊缝长度约10～15mm。定位焊结束后，预留反变形4°左右。将组对好的试件固定于焊接工作支架上。工件距地面间距视操作者身高作适当调整，以蹲姿操作时舒适、活动自如、视线良好为宜。
二、试件焊接
（一）操作姿势
为了在操作过程中保证身体的平稳性，多采用蹲姿或跪姿，身体正对焊缝轴线，头部偏向一侧。一般技能竞赛时规则是身体不能依靠其他物体，为使操作者身体稳定，一般使用头盔式焊接面罩，双手抱握焊钳进行焊接操作。
（二）焊条角度
无论打底层焊接、填充层焊接，还是盖面层焊接，焊条均与焊缝左右保持垂直，以免出现焊缝一边高而另一边低的现象。焊条沿焊缝方向后倾约70°～80°，仰焊不同于其他位置的焊接，焊条角度保持非常重要，如果焊条前倾或垂直，易造成熔池温度过高或电弧托不起熔池，使背面焊缝内凹或塌陷。
（三）电源极性
为了保证电弧有足够的推力，在打底层焊接时，应采用直流正接，也就是焊钳接于焊机负极，工件接于焊机负极。这一点和一般认为E5015焊条必须直流反接有很大区别。经过大量的实践证明，同样的条件下，采用直流正接进行打底层焊接比直流反接背面的成形更易保证，但是缺点是采用直流正接时飞溅稍大。
（四）焊接电流及推力
焊接电流过大，易造成烧穿、内凹或塌陷，并在正面形成焊瘤。焊接电流过小，易造成未熔合和未焊透。打底焊时，焊接电流一般选择80～100A，填充层和盖面层焊接时100～110A。因为焊机品牌、型号不一样，焊机面板上显示的电流值并不一定准确。另外，由于操作者操作手法的细微差别就可能导致每位操作者需要的焊接电流也不完全一致，需要通过试焊来确定合适的焊接电流值。
（五）运条方法
打底焊时，可以采用灭弧法操作，一字形运条，分别在坡口左右两侧交替起弧和收弧。要求每一次引弧、焊接、熄弧都要尽可能“稳、准、快”。“稳”是指双手抱握焊钳要稳，不能出现左右乱晃的现象;“准”是指起弧位置、收弧位置要准，做到“指哪打哪”;“快”是指动作要果断、迅速，手眼协调一致，操作不拖泥带水。每一次起弧形成新熔池要和前一个熔池重叠三分之二，搭接量过小，导致背面出现缩孔;搭接量过大，导致焊缝厚度增加，正面焊缝过高与坡口两侧形成死角。焊条在电弧引燃后向坡口根部迅速送进，尽可能使电弧长度缩短，待形成新熔池且坡口根部两侧出现熔孔时，迅速灭弧。待熔池凝固，由亮白色变成暗红色时，再进行下一次引弧焊接，灭弧法打底焊的频率为45～55次/分钟。
在填充层焊接的最后一层，要注意焊缝应比试件表面低1.5～2mm，同时两侧坡口棱角不要熔化，以便盖面层焊接时作参照。在盖面层焊接时，焊缝高度应凸起1～2mm为宜，两侧坡口各熔化0.5～1mm，保持整条焊缝高度平齐，宽度一致。
（六）接头和收尾处理
打底焊时，当一根焊条即将用完，应将最后一个熔池的熔孔稍微做得大些，然后迅速熄弧。使用角磨机或錾子将接头处进行削薄，处理成斜坡状。然后迅速更换焊条进行后续的焊接操作。当焊至距试件端部定位焊缝约2～3mm时，应采用连弧法焊接。
填充和盖面焊时，更换焊条后新的熔池要与原收尾形成的弧坑完全重合，避免出现接头过高和脱节。当焊至试件端部时，为避免弧坑和焊缝烧穿，可采用反复断弧法收尾，直至焊缝平齐。
（七）层间清理
为避免出现内部夹渣缺陷，每一层焊接完毕都要认真清理熔渣。并将焊缝凸起的地方，用电动工具或錾子进行清除，特别是打底层和填充层时，坡口与焊缝间易形成死角，要认真将死角里面的焊渣清理干净，否则易形成内部夹渣缺陷。清理时要佩戴好防护面罩或眼镜，以免灼热的熔渣伤到皮肤或溅入眼睛。
三、焊后清理及检验
试件焊接完毕，将试件从焊接支架上取下，待温度稍降低后，敲去熔渣，使用扁铲将焊缝及周围的飞溅物清理干净。然后用钢丝刷将焊缝及热影响区刷至光亮。在清理过程中应注意不要使用尖锐工具敲打焊缝，以免破坏焊缝原始表面。
焊缝的质量检验分为外观检验和内部质量检验两部分。在进行外观检验前，应先对照评分标准检查试件的正反面焊缝有无裂纹、未焊透、焊瘤、夹渣等否定项，有则此试件得零分，并且需要分析原因，在后续的焊接进行改进。对于没有否定项的试件，按照评分标准进行外观评分。内部质量评分目前主要采用X射线检测的方法进行，依据焊缝内部缺陷大小、性质、数量进行评分。
以上是笔者对仰焊操作过程中的操作要点的一些总结分析，可能与各位焊接方面的同行专家有认识不一样的地方，敬请批评指正。当然，要想熟练掌握仰焊的操作技能，获得高质量的焊缝，在掌握正确的方法的同时，还要经过反复大量的练习，在练习过程中不断进行总结和提高。
参考文献：
[1]王长忠.焊工工艺与技能训练[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2014.
[2]邹尚利.单面焊双面成形技术[M].北京：机械工业出版社，2005.
（作者单位：平顶山技师学院）
关键词：焊接 焊条电弧焊 实训 仰焊 操作要点
在焊接加工专业实训教学中，仰焊位是各种焊接位置中操作难度最大的焊接位置。因为熔池倒悬在焊件下面，受重力作用而下坠，同时熔滴自身的重力不利于熔滴过渡，并且熔池温度越高，表面张力越小，所以在仰焊时焊缝背面易产生凹陷，正面易出现焊瘤，焊缝成形较为困难。目前在实际生产和各种技焊接技能大赛实际操作过程中，为达到更好的焊接质量和效果，各类常规焊工培训教材里介绍的操作方法并不一致。笔者结合实训教学及竞赛操作中的经验，以焊条电弧焊V形坡口仰对接焊为例，谈谈如何规范操作，保证仰焊位置的焊缝质量。
一、焊前准备
（一）试件准备
准备长300mm、宽125mm、厚12mm，材质为低碳钢或低合金钢标准试件两块。加工出单边30°V形坡口。将坡口面及坡口两侧各20mm内用角向磨光机清理至露出金属光泽，并去除毛刺，以免在焊接过程中，油污、铁锈、水分等进入焊缝，影响焊缝质量。坡口根部打磨出0.5～1mm的钝边，如果钝边太薄，易造成烧穿;钝边太厚，则易造成未焊透。
（二）焊条准备
选用E5015直径3.2mm焊条若干（有的参考资料里采用直径3.2mm焊条进行打底焊，采用直径4.0mm焊条进行填充和盖面焊，这里不建议采用，因为大直径的焊条导致熔池体积过大，易造成焊瘤和咬边，还会造成焊缝表面成形纹路粗糙），焊条在使用前放入红外线焊条烘干炉里，经350°C烘干1.5小时，以充分去除焊条药皮中的水分，保温待用。
（三）焊机和辅助工具准备
在仰焊操作时的重点在于对熔滴过渡和熔池形状的把握，对焊机的特性有着较高的要求。建议选择数字化IGBT逆变直流焊机，焊机的焊接电流、电弧电压、引弧电流、收弧电流、电弧推力连续可调，控制精准。辅助工具包括角向磨光机、扁铲、钢丝刷、錾子等，便于清理焊渣，处理接头。
（四）试件装配及定位焊
试件组对是保证焊缝质量的重要环节，为保证良好的背面成形，始焊端间隙约3.2mm，终焊端間隙约4.0mm，不允许有错边，可用夹具辅助固定，在试件正面两端坡口内进行定位焊，定位焊缝长度约10～15mm。定位焊结束后，预留反变形4°左右。将组对好的试件固定于焊接工作支架上。工件距地面间距视操作者身高作适当调整，以蹲姿操作时舒适、活动自如、视线良好为宜。
二、试件焊接
（一）操作姿势
为了在操作过程中保证身体的平稳性，多采用蹲姿或跪姿，身体正对焊缝轴线，头部偏向一侧。一般技能竞赛时规则是身体不能依靠其他物体，为使操作者身体稳定，一般使用头盔式焊接面罩，双手抱握焊钳进行焊接操作。
（二）焊条角度
无论打底层焊接、填充层焊接，还是盖面层焊接，焊条均与焊缝左右保持垂直，以免出现焊缝一边高而另一边低的现象。焊条沿焊缝方向后倾约70°～80°，仰焊不同于其他位置的焊接，焊条角度保持非常重要，如果焊条前倾或垂直，易造成熔池温度过高或电弧托不起熔池，使背面焊缝内凹或塌陷。
（三）电源极性
为了保证电弧有足够的推力，在打底层焊接时，应采用直流正接，也就是焊钳接于焊机负极，工件接于焊机负极。这一点和一般认为E5015焊条必须直流反接有很大区别。经过大量的实践证明，同样的条件下，采用直流正接进行打底层焊接比直流反接背面的成形更易保证，但是缺点是采用直流正接时飞溅稍大。
（四）焊接电流及推力
焊接电流过大，易造成烧穿、内凹或塌陷，并在正面形成焊瘤。焊接电流过小，易造成未熔合和未焊透。打底焊时，焊接电流一般选择80～100A，填充层和盖面层焊接时100～110A。因为焊机品牌、型号不一样，焊机面板上显示的电流值并不一定准确。另外，由于操作者操作手法的细微差别就可能导致每位操作者需要的焊接电流也不完全一致，需要通过试焊来确定合适的焊接电流值。
（五）运条方法
打底焊时，可以采用灭弧法操作，一字形运条，分别在坡口左右两侧交替起弧和收弧。要求每一次引弧、焊接、熄弧都要尽可能“稳、准、快”。“稳”是指双手抱握焊钳要稳，不能出现左右乱晃的现象;“准”是指起弧位置、收弧位置要准，做到“指哪打哪”;“快”是指动作要果断、迅速，手眼协调一致，操作不拖泥带水。每一次起弧形成新熔池要和前一个熔池重叠三分之二，搭接量过小，导致背面出现缩孔;搭接量过大，导致焊缝厚度增加，正面焊缝过高与坡口两侧形成死角。焊条在电弧引燃后向坡口根部迅速送进，尽可能使电弧长度缩短，待形成新熔池且坡口根部两侧出现熔孔时，迅速灭弧。待熔池凝固，由亮白色变成暗红色时，再进行下一次引弧焊接，灭弧法打底焊的频率为45～55次/分钟。
在填充层焊接的最后一层，要注意焊缝应比试件表面低1.5～2mm，同时两侧坡口棱角不要熔化，以便盖面层焊接时作参照。在盖面层焊接时，焊缝高度应凸起1～2mm为宜，两侧坡口各熔化0.5～1mm，保持整条焊缝高度平齐，宽度一致。
（六）接头和收尾处理
打底焊时，当一根焊条即将用完，应将最后一个熔池的熔孔稍微做得大些，然后迅速熄弧。使用角磨机或錾子将接头处进行削薄，处理成斜坡状。然后迅速更换焊条进行后续的焊接操作。当焊至距试件端部定位焊缝约2～3mm时，应采用连弧法焊接。
填充和盖面焊时，更换焊条后新的熔池要与原收尾形成的弧坑完全重合，避免出现接头过高和脱节。当焊至试件端部时，为避免弧坑和焊缝烧穿，可采用反复断弧法收尾，直至焊缝平齐。
（七）层间清理
为避免出现内部夹渣缺陷，每一层焊接完毕都要认真清理熔渣。并将焊缝凸起的地方，用电动工具或錾子进行清除，特别是打底层和填充层时，坡口与焊缝间易形成死角，要认真将死角里面的焊渣清理干净，否则易形成内部夹渣缺陷。清理时要佩戴好防护面罩或眼镜，以免灼热的熔渣伤到皮肤或溅入眼睛。
三、焊后清理及检验
试件焊接完毕，将试件从焊接支架上取下，待温度稍降低后，敲去熔渣，使用扁铲将焊缝及周围的飞溅物清理干净。然后用钢丝刷将焊缝及热影响区刷至光亮。在清理过程中应注意不要使用尖锐工具敲打焊缝，以免破坏焊缝原始表面。
焊缝的质量检验分为外观检验和内部质量检验两部分。在进行外观检验前，应先对照评分标准检查试件的正反面焊缝有无裂纹、未焊透、焊瘤、夹渣等否定项，有则此试件得零分，并且需要分析原因，在后续的焊接进行改进。对于没有否定项的试件，按照评分标准进行外观评分。内部质量评分目前主要采用X射线检测的方法进行，依据焊缝内部缺陷大小、性质、数量进行评分。
以上是笔者对仰焊操作过程中的操作要点的一些总结分析，可能与各位焊接方面的同行专家有认识不一样的地方，敬请批评指正。当然，要想熟练掌握仰焊的操作技能，获得高质量的焊缝，在掌握正确的方法的同时，还要经过反复大量的练习，在练习过程中不断进行总结和提高。
参考文献：
[1]王长忠.焊工工艺与技能训练[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2014.
[2]邹尚利.单面焊双面成形技术[M].北京：机械工业出版社，2005.
（作者单位：平顶山技师学院）