單面焊雙面成形

焊條電弧焊單面焊雙面成形所使用的設備簡單，操作方便，適應于各種條件下的焊接，在我國單面焊雙面成形技術中占有主導地位。

焊接電源的基本要求

按照所用焊接電源種類的不同，焊條電弧焊可分為直流焊條電弧焊和交流焊條電弧焊兩種。選擇合適的焊接電源是單面焊雙面成形技術的關鍵，無論是直流電源，還是交流電源，都應滿足下列要求。

1.合適的空載電壓

空載電壓過低，不利于電弧的引燃，特別是在酸性焊條斷弧焊當中，較高的空載電壓能使電弧盡快復燃，保證整個焊接過程的穩定。所以在焊接過程中，為保證斷弧焊接的頻率，必須把容易引弧放在首位。

2.良好的焊機動特性

焊接過程相對穩定是保證焊縫背面成形的關鍵。電弧不穩定，焊接電流忽大忽小都會給坡口根部的均勻熔化及焊縫的接頭帶來困難。對于堿性焊條的焊接，則會出現焊接過程中飛濺增加和電弧爆炸等問題。這樣不但不可能實現單面焊雙面成形，還有可能在焊縫內部形成氣孔、夾渣等缺陷。

所以，焊條電弧焊單面焊雙面成形要求焊接電源具有良好的動特性，這樣才能獲得有規則的熔滴過渡、穩定的電弧、較小的飛濺和良好的焊縫成形。

3.較大的焊接電流調節范圍

單面焊雙面成形在打底焊時，要求選擇的焊接電流較小，而在填充和蓋面焊時所使用的焊接電流應該遠遠大于打底焊時的焊接電流。故單面焊雙面成形采用焊條電弧焊時，要求焊接電源應有較大的焊接電流調節范圍。

對焊接參數的基本要求

正確地選擇焊接參數是保證單面焊雙面成形的基本條件。焊條電弧焊單面焊雙面成形的主要焊接參數包括：焊條型（牌）號及直徑、焊接電流、電弧電壓、焊接速度及焊接電源的種類、極性等。

1.焊條型（牌）號和直徑

在焊條電弧焊中，焊條與母材間產生持續穩定的焊接電弧，以提供熔焊所必須的熱量；同時，焊條又作為填充金屬添加到焊縫中去。因此，焊條的型（牌）號選擇對焊接過程的穩定和焊縫力學性能的好壞都有較大的影響。所以，要根據母材和焊接結構要求選擇合適的焊條型（牌）號。

焊條直徑的大小要根據母材厚度和焊接位置來選擇。母材厚度較大時，選擇的焊條直徑應較大，反之，則較小。但是，作為單面焊雙面成形打底焊時，因母材均留有一定的坡口鈍邊和裝配間隙，若選擇的焊條直徑過大，易造成燒穿，形成焊瘤等焊接缺陷，所以無論母材厚度有多大，打底焊時選擇的焊條直徑均不應超過3.2mm。對于不同的焊接位置，也要選用不同直徑的焊條。如平焊、立焊和橫焊時，單面焊雙面成形打底焊一般應選用直徑為3.2mm的焊條，而仰焊位置采用連弧焊打底時，一般應選用直徑為2.5mm的較小直徑焊條。

2.焊接電流

焊接電流的大小主要根據母材厚度、焊條直徑和空間位置來選擇。母材厚度較大時，焊接電流應適當加大。焊接電流與焊條直徑的關系，可根據下面的經驗公式進行選擇，即

I=Kd

式中I--焊接電流（A）；

d--焊條直徑（mm）；

K--經驗系數。

其中經驗系數K的選擇見下表。

焊接位置與焊接電流之間的關系在單面焊雙面成形打底焊中尤為重要。如果選擇不當，則會在焊接過程中產生未焊透、夾渣、燒穿和焊瘤等焊接缺陷，致使背面焊縫成形失敗。根據經驗，焊接位置與焊接電流之間的關系可以參考下列比例來選取：平焊、橫焊選擇的焊接電流大致相同，立焊約為平焊焊接電流的10%～15%，仰焊焊接電流在同等直徑焊條時可稍大于平焊焊接電流。

3.電弧電壓

焊條電弧焊的電弧電壓主要由電弧長度來決定。電弧長，電弧電壓高，電流密度減小；電弧短，電弧電壓低，電流密度增大。焊接時，應力求使用短弧焊接。電弧長時，特別是在使用堿性焊條焊接時，電弧不穩定，飛濺增大，且磁偏吹現象較嚴重。單面焊雙面成形打底焊時，采用短弧焊可以得到較小的熔池，防止背面燒穿現象的出現。

4.焊接速度

焊接速度的快慢直接關系到焊縫背面成形的質量。焊接速度太慢，易造成燒穿，產生焊瘤；焊接速度太快，又易產生未焊透、坡口兩側未熔合等現象。保持均勻合適的焊接速度可以得到正反兩面均勻美觀的焊縫成形。當然，在實際焊接過程中焊接速度的快慢也要靠合理的焊條運行擺動方式來控制。

5.焊接電源的種類和極性

根據焊條類型、母材材質、焊接結構來選用電弧焊設備。如果用酸性焊條焊接，單面焊雙面成形打底焊多采用斷弧焊接，一般應選擇交流弧焊機。如果選用堿性焊條焊接，單面焊雙面成形打底焊多采用連弧焊接，一般應選擇直流弧焊機。

在選用焊接電源的極性時，主要應根據焊條的性質和焊件所需的熱量來決定。單面焊雙面成形打底焊采用堿性焊條焊接時，一般應采用直流反極性。

電焊操作技能

當焊接參數選擇合理時，焊工操作技能就成為單面焊雙面成形技術的關鍵。下面對單面焊雙面成形技術中的引弧、運條等基本操作技能進行介紹。

1.引弧方法

焊條電弧焊的引弧方法分為兩種：一種為直擊法引弧；另一種為劃擦法引弧，如下圖a、b所示。

引弧方法的選擇主要由焊條種類、焊條直徑和應用場合來決定。

(1)直擊法引弧

焊接時，將焊條末端與焊件表面輕輕一擊，再迅速將焊條提起并保持一定距離，即可引燃電弧。直擊法一般多用于直徑較粗的酸性焊條的引弧。而堿性焊條和較小直徑的酸性焊條由于藥皮粘度相對較大，引燃時不易立即形成穩定的保護氣氛，從而使焊條與焊件很容易發生粘連，造成短路，因此直擊法引弧應用較少。

(2)劃擦法引弧

焊接時，將焊條末端在焊件表面輕輕劃擦一下，在焊縫金屬尚未大量熔化時，將焊條末端立即拉離至焊件表面0.5～1倍焊條直徑的距離，即可引燃電弧。劃擦法引弧由于焊條末端與焊件接觸面積小，不易發生粘連現象，故適用于小直徑的酸性焊條和堿性焊條的引弧。

2.運條方法

為了維持電弧的穩定燃燒，在焊接過程中焊條要做三個基本方向的基本運動，即向熔池逐漸送進、沿焊接方向向前移動和垂直焊縫做橫向擺動，如下圖所示。

當焊條送進速度與熔化速度不一致時，就會發生電弧不穩定甚至電弧熄滅等現象。

焊條沿焊接方向向前移動，使焊條熔化金屬與母材熔化金屬熔合形成焊縫。當焊條移動太快時，電弧不能均勻地熔化焊條與母材金屬，從而導致焊縫產生未熔合、未焊透等缺陷；當焊條移動太慢時，會使熔池溫度過高，從而產生燒穿、焊瘤、焊道太寬或金屬堆積等現象。

焊條在運行當中做橫向擺動，目的是為了獲得均勻一致的焊縫成形，同時也是為了控制熔池溫度，防止由于熔池溫度過高而產生焊縫的燒穿現象。根據焊條橫向擺動方法的不同，焊接過程中常用的運條方法有：直線往復運條法、月牙形運條法、斜圓圈形運條法、三角形運條法和鋸齒形運條法，如下圖所示。

(1)直線往復運條法

焊條末端沿焊縫的縱向做直線形擺動，這種方法焊接速度快，焊縫成形窄，適用于間隙較窄的平焊位置的單面焊雙面成形，特別適合于不銹鋼的焊接，這樣有利于在焊接過程中控制熔池溫度，保證焊縫成形。

(2)月牙形運條法

焊條末端沿焊接方向做月牙形左右擺動，中間動作要快，兩側稍做停留。該方法可有效地控制熔池溫度，并且熔池較淺，防止正、反兩面咬邊。月牙形運條法是單面焊雙面成形連弧焊的主要運條方法之一。

(3)斜圓圈形運條法焊條末端做斜圓圈形運動并不斷向前移動。該方法適用于騎座式管板仰位、板狀及管狀45°斜位或厚板橫位的單面焊雙面成形打底焊。

(4)三角形運條法

焊條末端向前做連續均勻的三角形運動。該方法適用于厚板的焊接。焊接根部時有利于熔渣的排除，防止夾渣等缺陷的產生。立焊單面焊雙面成形有時應用此種運條方法。

(5)鋸齒形運條法

焊條末端做鋸齒形向前擺動，并在兩側稍做停留，以防止產生咬邊。此種方法操作容易，應用最廣泛。適用于平、立、仰位對接焊縫各層焊道的焊接。

焊條在焊接過程中三個基本方向上的動作是否協調，是焊工掌握單面焊雙面成形技術的基礎，也可作為衡量焊工單面焊雙面成形技術水平的基準。上述運條方法在不同焊接位置、材料性質及裝配間隙中的應用見下表。

3.焊縫的起弧、接頭及收弧方法

(1)起弧

由于起弧端溫度較低，熔深較淺，易產生未焊透。酸性焊條焊接起弧時可稍將電弧拉長，對坡口根部進行預熱，然后壓低電弧進行正常焊接。堿性焊條則由于藥皮特性對根部熔透有利，無需采用酸性焊條的起弧方式，但不要直接起弧，應在坡口前端一定距離引弧后，迅速拉回起焊端，并壓低電弧進行焊接。

(2)接頭

先焊焊縫的收弧處與后焊焊縫的引弧處的連接部分稱為焊縫的接頭。焊縫的接頭是單面焊雙面成形打底焊較難掌握的環節。接頭方法得當，焊縫正反兩面均勻平滑且內部無缺陷；方法不當，則易產生焊瘤、超高、凹陷、脫節等缺陷。接頭質量的好壞和起弧、收弧的質量有關。一般來說，起弧迅速得當，預熱或前道焊縫收弧處的溫度還較高，則接頭容易、接頭質量好。若更換焊條動作緩慢，或起弧時電弧不穩定則不能獲得良好的焊縫接頭。

(3)收弧

準備結束焊接時，要做好電弧的收弧。收弧時要保證熔池內部的氣體充分排出，并防止因斷弧太快，熔池暴露造成空氣侵入，從而產生冷縮孔、內部氣孔等缺陷。收弧時還要維持正常的熔池溫度，以利于焊縫接頭。收弧方式有多種，常用的有反復斷弧法、劃圈收弧法、回焊收弧法等。對于單面焊雙面成形，收弧則主要采用反復斷弧法和回焊收弧法。其中反復斷弧法一般用于酸性焊條的焊接收弧，回焊收弧法則多用于堿性焊條的焊接收弧。

4.連弧焊法與斷弧焊法的應用

焊條電弧焊單面焊雙面成形打底焊工藝按手法的不同可分為連弧焊法和斷弧焊法。

(1)連弧焊法

連弧焊即采用較小的焊接電流和較小直徑的焊條，在焊接過程中，電弧保持持續穩定的燃燒，在較小的坡口間隙內向前均勻擺動，使焊件背面形成均勻焊縫的方法。該方法操作簡單，手法變動小，容易掌握，且背面成形致密、整齊，內部質量好，力學性能優良，被廣泛采用。其缺點是受坡口間隙的限制，接頭較為困難，必須快速熱接或用角向磨光機打磨輔助接頭。酸性焊條焊接時其接頭困難的問題更為突出。連弧焊法主要用于堿性焊條各種位置的焊接及酸性焊條的立焊和仰焊。

(2)斷弧焊法

斷弧焊即是在焊接過程中通過電弧有節奏地起弧、熄弧，從而控制熔池溫度，獲得良好的焊縫成形及內部質量的焊接方法。斷弧焊法是我國20世紀70年代廣為采用的一種焊接方法，其優點是可以采用較大的坡口間隙，使用較大的焊接電流。對于較薄焊件的單面焊雙面成形，使用的焊接電流不受太大的約束。斷弧焊法主要用于酸性焊條的平焊、橫焊以及管板等薄壁焊件的單面焊雙面成形打底焊。斷弧焊法在生產和維修中更為實用。但是，與連弧焊法相比，斷弧焊法較難掌握，對焊工基本功的要求也較高。