GMAW立焊單面焊雙面成形焊接技術(shù)

張遠(yuǎn)健

(吉林鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，吉林 吉林 132001)

0 引言

單面焊雙面成形操作技術(shù)是在坡口背面沒(méi)有任何輔助措施的條件下，在坡口的正面進(jìn)行焊接，焊后保證坡口的正、反兩面都能得到均勻、整齊、成形良好、符合焊接質(zhì)量要求焊縫的操作方法，是焊工技能考核的重要內(nèi)容[1]。熔化極氣體保護(hù)焊(Gas Metal Arc Welding，GMAW)是采用氣體作為保護(hù)介質(zhì)，焊接時(shí)通過(guò)焊絲與母材之間產(chǎn)生的電弧熔化焊絲和母材，形成熔池金屬的焊接方法。

立焊是指與水平面相垂直的立位焊縫的焊接。立焊有兩種方式，分別是向下立焊和向上立焊。一般厚度小于6 mm的工件采用向下立焊，厚度大于6 mm的工件采用向上立焊[2]。在 GMAW 板對(duì)接立焊操作時(shí)，由于受到電弧吹力和熔化金屬重力影響，背面易產(chǎn)生焊瘤或焊縫超高等缺陷。要想得到合格的焊縫外觀，在裝配時(shí)要留有合適的裝配間隙，同時(shí)在操作時(shí)操作者要有正確的操作手法和技能。下面以 GMAW 焊板對(duì)接向上立焊為例，介紹 GMAW 立焊單面焊雙面成形技術(shù)。

1 焊前準(zhǔn)備工作

1.1 焊接設(shè)備及焊材

(1)焊接設(shè)備：選用NB-350型半自動(dòng)焊機(jī)，并配備送氣裝置、送絲機(jī)構(gòu)和焊槍，焊接前檢查焊接設(shè)備各部分連接是否可靠。

(2)焊件材料：選用 Q235低碳鋼板，尺寸為300 mm×125 mm×12 mm，坡口角度為30°±1°。焊接前需用角向磨光機(jī)、銼刀、敲渣錘、鋼絲刷等工具，清理坡口兩面20 mm 范圍內(nèi)的鐵銹、氧化皮等污物，直至露出金屬光澤，避免焊接過(guò)程中產(chǎn)生氣孔、裂紋等缺陷，確保焊接質(zhì)量。

(3)焊接材料：選用牌號(hào)為H08Mn2SiA，直徑1.2 mm的焊絲，使用前檢查焊絲是否損壞，除去污物雜銹保證其表面光滑。采用純度大于99.5%(體積分?jǐn)?shù))的CO2作為焊接保護(hù)氣體。

1.2 裝配與定位焊

裝配與定位焊是打底層焊接操做前比較重要的步驟，對(duì)于焊縫背面是否良好成形有至關(guān)重要的影響。施焊前需檢查氣瓶是否漏氣、氣體流量表是否損壞、焊槍焊嘴是否有堵塞現(xiàn)象，將兩塊矯平除銹后的試件放在焊接平臺(tái)上，在試件兩端進(jìn)行定位焊，使焊端間隙控制在3.2 mm左右，終焊端間隙為4 mm左右，鈍邊一般為0.5～1.5 mm，錯(cuò)變量應(yīng)小于1 mm，預(yù)留反變形角度為3°～5°。采用正式焊接用焊絲進(jìn)行定位焊，定位焊縫長(zhǎng)度為10～15 mm，焊接要牢固，防止焊接過(guò)程中開(kāi)裂、錯(cuò)邊，或因熱收縮造成終焊端坡口間隙變小而影響焊接質(zhì)量，必須保證定位焊縫的長(zhǎng)度和厚度。定位焊縫完成后需使用角磨機(jī)將定位焊縫打磨成緩坡?tīng)睿⑶謇砥驴趦?nèi)部的飛濺。裝配與定位焊如圖1所示。

圖1 裝配與定位焊

1.3 焊接參數(shù)選擇

立焊操作時(shí)為了焊出優(yōu)質(zhì)成形良好的焊縫，需選用合適的焊接規(guī)范，根據(jù)焊接工件厚度為12 mm，采用多層多道焊的焊接方式。表1為不同焊接層次的焊接參數(shù)選擇。

表1 不同焊接層次的焊接參數(shù)選擇

2 焊接實(shí)施工作

2.1 打底層焊接

將工件定位好后擺放在高度合適的位置，試件間隙小的一端放于下端且垂直放置，注意工件的焊接位置要在整個(gè)焊接過(guò)程中都能清楚看到。在試板下端定位焊縫處開(kāi)始引弧，然后開(kāi)始向上焊接打底焊道，焊槍角度與左右試板成90°，與焊接方向傾角為70°～90°，如圖2所示。焊槍沿坡口兩側(cè)作鋸齒形小幅度橫向擺動(dòng)，并控制電弧在離底邊約2～3 mm處燃燒，當(dāng)電弧超過(guò)定位焊縫并形成熔孔時(shí)，轉(zhuǎn)入正常焊接。

圖2 立焊打底層操作圖

打底層是單面焊雙面成形的關(guān)鍵層，打底層熔孔不易觀察和控制，易造成焊縫背面未焊透或未熔合，焊接過(guò)程中要特別注意觀察熔池和熔孔的變化。打底層焊接操作要領(lǐng)：一看，觀察熔池的形狀和熔孔的大小；二聽(tīng)，電弧擊穿焊件坡口根部發(fā)出“噗噗”聲；三準(zhǔn)，準(zhǔn)確掌握好熔池的形狀和尺寸。

2.2 填充層焊接

填充層焊接前需對(duì)打底層焊道清理干凈。調(diào)試好填充層的工藝參數(shù)后，在試板下端開(kāi)始填充，填充自下向上焊接，焊槍與焊接反方向傾角為70°～90°，焊槍橫向擺幅要比打底焊時(shí)大，采用鋸齒形或月牙形的運(yùn)條方法擺動(dòng)，焊接時(shí)電流也要適當(dāng)加大，電弧在坡口兩側(cè)稍加停留，防止焊縫兩側(cè)產(chǎn)生死角，保證兩側(cè)熔合良好。填充層共兩層，焊接操作方法相同，一般最后一層填充層的厚度要比試板上表面低1.5～2 mm，注意不允許破壞坡口的棱邊，保證焊道表面平整并稍下凹。

2.3 蓋面層焊接

蓋面層焊接前需徹底清除填充層焊道的飛濺。調(diào)試好蓋面層的工藝參數(shù)后，在試板的下端引弧，自下向上焊接，焊槍角度與擺動(dòng)方式同填充層焊接，但擺動(dòng)幅度較填充時(shí)大，當(dāng)熔池兩側(cè)超過(guò)坡口邊緣0.5～1.5 mm時(shí)，勻速擺動(dòng)上升，焊到頂端填滿弧坑并收弧。等電弧熄滅熔池凝固后，才能移動(dòng)焊槍，以免局部產(chǎn)生氣孔。圖3為焊槍擺動(dòng)方式。

圖3 焊槍擺動(dòng)方式

3 焊后檢驗(yàn)工作

焊接檢驗(yàn)是保證焊接產(chǎn)品質(zhì)量的重要措施，利用焊接檢驗(yàn)工具對(duì)焊縫質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。其中檢驗(yàn)項(xiàng)目有：檢查試件最后角變形，是否平整，一般不大于3°；檢查焊縫表面是否有氣孔、咬邊、裂紋等缺陷；檢查焊縫整體直線度，焊縫寬度是否寬窄一致；檢查焊縫整體余高是否高低一致；檢查焊縫是否有接頭不良、超高或脫節(jié)現(xiàn)象；檢查焊縫背面是否熔透、未熔合、凹坑或焊瘤。

4 結(jié)語(yǔ)

采用 GMAW 方法進(jìn)行立焊單面焊雙面成形的焊接過(guò)程中，操作者需掌握正確的操作手法和選擇合理的焊接規(guī)范，將理論知識(shí)和實(shí)際操作緊密結(jié)合在一起，在實(shí)踐中要不斷的探索、思考和總結(jié)，練就扎實(shí)的焊接技能，做到精益求精，這樣就能焊接出優(yōu)質(zhì)的焊縫。

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