焊接单面焊双面成型的焊接质量控制.docx

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焊接单面焊双面成型的焊接质量控制

12届焊接技术及自动化专业

毕业设计（论文）

题目：

单面焊双面成型的焊接质量控制

学号：

120105019

姓名：

吕强

指导教师：

陈晨

专业：

焊接技术及自动化

班级：

12焊接

完成时间：

2015年3月20日

、

摘要

前言

1单面焊双面成形技术的概念

2单面焊双面成形分类及常见的焊接缺陷

2.1分类

2.2.1尺寸上的缺陷

2..2.2结构上的缺陷

2..2.3性质上的缺陷

3单面焊双面成形质量差引起的问题

3.1增加消耗，降低结构的质量和使用寿命

3.2焊接缺陷会给结构的安全生产带来威胁，引起安全事故

4单面焊双面成形焊接质量差的原因分析

4.1焊接电源自身因素引起的焊接质量差

4.2工艺因素对单面焊双面成形焊接质量的影响

4.2.1焊接电流

4.2.2焊接速度

4.2.3电弧电压

4.2.4焊接层数选择不当

4.2.5焊条类形及焊条直径的影响

4.3操作因素

5单面焊双面成形常见缺陷

5.1气孔

5.2夹杂

5.3焊接裂纹

5.4咬边

5.5未焊透和未融合

6防止单面焊双面成形焊接产生焊接缺陷的措施

6.1作好前准备

6.2焊接操作

6.2.1选择合适的工艺参数

6.2.2焊工技术水平

结论

参考文献

谢辞

摘要

手工电弧焊单面焊双面成形的焊接质量受到了焊接设备，工艺参数，焊材，操作技术等的限制。

本文详细分析了焊接电源、焊接电流、焊接速度、电弧电压、焊接层数、焊条类型、焊条直径等工艺因素对单面焊双面成形技术焊接质量的影响和造成的相关缺陷的原因，并提出了相应的防止措施，解决单面焊双面成形技术的缺陷，对此类焊接方法具有一定的指导作用。

关键词：

手工电弧焊；单面焊双面成形；质量；原因；措施

前言

焊接技术是一门重要的金属加工技术，尽管焊接技术发展很快，自动化焊接程度越来越高，但手工电弧焊仍占有不可替代的位置，尤其是在小直径管道和容器的焊接，单面焊双面成形焊接技术的作用更显突出。

高质量的单面焊双面成形焊缝应圆滑过渡，不得有裂纹、未融合、夹杂、气孔、焊瘤、咬边等缺陷。

但是在焊接过程中由于设备，焊材，焊接工艺及操作等原因，导致焊缝成形不达标，重而使其工件的使用寿命受到严重的影响，甚至有可能造成严重的损失。

1.单面焊双面成形技术的概念

单面焊双面成形技术是采用普通焊条，在不需要任何辅助措施条件下，只是坡口根部在进行组装定位焊时，应按焊接的不同操作手法留出不同的间隙，在坡口的正面进行焊接，就会在破口的正、背两面都能得到均匀整齐、成形良好，符合质量要求的焊缝。

这种方法主要适用于板材对接接头、管状对接接头和骑座式管板接头。

是锅炉、压力容器焊工应熟练掌握的操作技能。

手工电弧焊单面焊双面成形是采用普通焊条，在对工件开坡口并进行组装定位焊，按焊接的不同位置，采用不同的手法对坡口进行焊接，达到单面焊，双面成形的效果。

这种方法主要适用于板材对接接头，管管对接接头等，是压力容器焊工应熟练掌握的操作技能。

2.单面焊双面成形分类及常见的焊接缺陷

2.1分类

断弧焊法

置试板大间隙端于右侧，在试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。

当钝边熔化的铁液与焊条金属熔滴连在一起，并听到“噗噗”声时，便形成第一个熔池，灭弧。

它的运条动作特点是，每次接弧时，焊条中心应对准熔池的2/3处，电弧同时熔化两侧钝边。

当听到“噗噗”声后，果断灭弧，使每个新熔池覆盖前一个熔池2/3左右。

   操作时必须注意，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，在封底焊时，还易产生缩孔，解决办法是提高灭弧频率，由正常50次/min~60次/min，提高到80次/min左右。

   更换焊条时的接头方法：

在换焊条收弧前，在熔池前方做一熔孔，然后回焊10mm左右再收弧，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，用连弧手法运条到弧坑根部，并将焊条往熔孔中压下，听到“噗噗”击穿声后，停顿2s左右灭弧，即可按断弧封底法进行正常操作。

连弧焊法

连弧焊法是在焊接过程中电弧连续燃烧，不熄灭，采取较小的坡口钝边间隙，先用较小的焊接电流，始终保持短弧连续施焊的一种单面焊双面成型的技术。

基本操作要点：

引弧后先将电弧压断到最低程度，并在始焊处以小齿距的锯齿行运条法作横向摆动，对焊件进行加热。

尽力将焊条往根部送下做一个击穿动作，等听到噗声的一声形成溶孔后，迅速将电弧移到任一坡口面随后在坡口面间以一定的焊条倾角做似停非停的微小动作，时间约为2s，使电弧将两坡口根部两侧各融化1.5mm左右，然后将焊条提起1-2mm，以小齿距的锯齿形运条做横向摆动，使电弧边溶化孔前沿、边向前施焊。

施焊时，一定要将焊条中心对准熔池的前沿与母材交界处，使每个新烙池与刖一1、池柑童叠。

收弧时，缓慢地把焊条向熔池后方的左侧或右侧带一下，随后将焊条提起、收弧。

接头时，先在距弧坑10-15mm处引弧，以正常运条速度运至弧坑的1／2处，将焊条下压，待听到“噗”的一声之后，就作1～2S的似停非停地微小摆动，然后再

将焊条提起1～2mm，使其在熔化熔孔前沿的同时向前运条施焊。

连弧焊接的施焊过程中，由于采用了较小的根部间隙与焊接工艺参数，并在短弧条件下进行有规则的焊条摆动，因而

可造成熔滴向熔池均匀过渡的良好条件，使焊道始终处于缓慢加热和缓慢冷却的状态，所以不但能获得温度均匀分布的焊

缝和热影响区，而且还能得到成形整齐、表面细密的背面焊道，因此连弧焊法是一种能保证焊缝具有良好力学性能和内在

质量的单面焊双面成形操作技术。

2.2.1尺寸上的缺陷

包括焊接结构的尺寸误差和焊缝形状不佳等。

焊缝外表高低不平和波纹粗劣，焊缝宽度不均匀、太宽或太窄，焊缝余高过低或过高，角焊缝焊脚尺寸不等都属于焊缝尺寸及形状不符合要求。

这些缺陷不仅使焊缝成形不美，而且容易造成应力集中,影响焊缝与母材的结合强度。

2.2.2结构上的缺陷

包括气孔、夹渣、非金属夹杂物、熔合不良、未焊透、咬边、裂纹、表面缺陷等。

这些缺陷是焊接过程中最容易出现的缺陷。

这些缺陷减弱了焊缝的有效面积，降低了焊接接头的力学性能，而且易造成应力集中，引起裂纹，导致结构破坏，使焊接结构无法承受正常工作载荷。

2..2.3性质上的缺陷

包括力学性能和化学性质等不满足焊件的使用要求的缺陷。

力学性能指的是抗拉强度、屈服点、伸长率、硬度、冲击吸收功、塑性、疲劳强度、弯曲角度等。

化学性质指的是化学成分和耐腐蚀性等。

这些缺陷使焊缝结构无法达到设计要求的力学性能和化学性能[2]。

3.单面焊双面成形质量差引起的问题

3.1增加消耗，降低结构的质量和使用寿命

焊接生产中，优质的焊接质量可以满足设计要求，保证结构的正常使用寿命[1]。

而一旦出现严重的焊接缺陷，就会增加板材、焊材、电力及人力的消耗等。

否则，这些缺陷在使用过程中会引起严重的应力集中，降低结构的使用寿命。

3.2焊接缺陷会给结构的安全生产带来威胁，引起安全事故

单面焊双面成形焊接主要用于锅炉及压力容器等重要构件的焊接生产中，一旦有严重缺陷，质量不合格，焊件的焊补非常困难，而且在生产过程中受各种交变载荷及压力的作用，使焊缝的缺陷产生应力集中，加之焊缝的有效使用面积减小，减弱了焊接接头的强度。

轻则使产品的使用寿命受到影响，重则导致焊缝断裂，产品破坏，酿成严重的事故。

4.单面焊双面成形焊接质量差的原因分析

4.1焊接电源自身因素引起的焊接质量差

焊接电源是焊接工艺执行过程中最重要的因素。

若焊接电源自身性能不好，必然不会产生良好的焊件。

当焊机的引弧性能差，电弧燃烧不稳定，就不能保证工艺参数稳定，焊接过程就无法正常进行，焊接质量就得不到保证。

用交流电源焊接时，电弧稳定性差。

采用直流电源焊接时，电弧稳定、柔顺、飞溅少，但电弧磁偏吹较交流严重。

低氢型焊条稳弧性差，通常必须采用直流弧焊电源。

用小电流焊接薄板时，也常用直流弧焊电源，因为引弧比较容易，电弧比较稳定。

低氢型焊条用直流电源焊接时，一般用反接，因为反接的电弧比正接稳定。

焊接薄板时，焊接电流小，电弧不稳定，因此焊接薄板时，不论是用碱性焊条还是用酸性焊条，都选用直流反接[3]。

4.2工艺因素对单面焊双面成形焊接质量的影响

4.2.1焊接电流

焊接电流大小选择恰当与否直接影响到焊接的最终质量。

焊接电流过大，可以提高生产率，并使熔透深度增加，但易出现咬边、焊穿、增加焊件变形和金属飞溅量，也会使焊接接头的组织由于过热而发生变化，并增大气孔倾向。

尤其在立焊操作时熔池难以控制，易出现焊瘤，弧长增加，就会产生咬边。

焊接电流过小，使电弧不稳，熔透深度减小，易出现未焊透、熔合不良、夹渣、脱节等缺陷。

焊接电流应根据板件厚度、接头形式、焊接位置、焊接层数、焊条类形、焊条直径和焊接经验等因素综合考虑。

对于一定直径的焊条有一个合适的焊接电流范围，可参考表1选择[3]。

表1焊接电流和焊条直径的关系

焊条直径/mm焊接电流/A

焊条直径/mm

焊接电流/A

1.6

25-40

2.0

40-65

2.5

65-80

3.2

100-130

4.0

160-210

5.0

200-270

4.2.2焊接速度

焊接速度是表征焊接生产效率的主要参数。

合理选择焊接速度对保证焊接质量尤为重要。

焊接速度应该均匀适当，既要保证焊透又要保证不焊穿，同时还要使焊缝宽度和余高等符合设计要求。

焊速过快，使熔池温度不够，易造成未焊透、未熔合、焊缝成形不良等缺陷。

焊速过慢，使高温时间长，热影响区宽度增加，焊接接头的晶粒变粗，机械性能降低，焊件的变形量增大，同时焊速过慢还会使每层的厚度增大，导致熔渣倒流，形成夹渣等缺陷。

a）铸件b）锻件

图1钢的显微组织

4.2.3电弧电压

焊接过程中合理的控制电弧长度是保证焊缝质量稳定的重要因素。

焊条电弧焊电弧电压主要由电弧长度决定的。

电弧长度越大，电弧电压越高，电弧长度越短，电弧电压越小。

电弧过长对熔化金属保护差，空气中的氧、氮等有害气体容易侵入，使焊缝易产生气孔，焊接金属的机械性能降低。

但弧长也不易过短，若弧长过短，就会引起粘条现象，且由于电弧对溶池的表面压力过大，不利于溶池的搅拌，使溶池中气体及溶渣上浮受阻，从而引起气孔、夹渣等缺陷的产生。

4.2.4焊接层数选择不当

单面焊双面成形焊接层数的选择对焊缝质量也有一定的影响。

焊接层数主要根据焊件厚度、焊条直径、坡口形式和装配间隙等来确定。

可作如下近似估算：

n=δ/d公式

（1）

式中：

n为焊接层数；δ为焊件的厚度（mm）；d为焊条的直径（mm）

对于低碳钢和强度等级较低的低合金钢的多层焊时，每层厚度过大，对焊缝金属的塑性（主要表现在冷弯上）有不利的影响，且焊接过程中熔渣易倒流，产生夹渣和未熔合等缺陷。

但每层厚度也不易过小，以免造成焊缝两侧熔合不良。

4.2.5焊条类形及焊条直径的影响

焊缝金属的性能主要由焊条和焊件金属相互熔化来决定。

因此，焊条类形选择恰当与否是影响焊缝质量的重要因素。

焊条直径的大小除了对生产率有一定的影响外，对焊接质量也有一定的影响。

焊条直径一般根据焊件的厚度选择：

同时还要考虑接头形式、施焊位置和焊接层数，对于重要的结构还要考虑焊接热输入的要求。

在一般情况下，焊条直径与焊件厚度之间的关系的参考数据，见表2。

表2焊条直径与工件厚度之间的