单面焊双面成型技术.doc

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1、单面焊双面成型技术的应用单面焊双面成型确实是一种好方法，用于里面不能进去焊接的工件，如果自动化能解决，广泛用于焊接作业，背面不清根，会改善作业环境，节省不少人力、物力。单面焊双面成型有许多方法。 在永久性垫板或锁底上焊接 当受焊件结构型式或工艺装备等的限制，无法实现单面焊双面成型时，可以采用有保留垫板或锁口接头的单面焊。这类接头存在较严重的应力集中，受力状态较差，不易用于动载荷的焊件。 留垫板是衬焊在焊件背面的一条钢板，直接点焊在焊件上或用卡具固定在焊件上。焊接时垫板与焊件的焊缝熔成一体，因此垫板材质要与焊件相同，与焊件接触的一面要清理干净。装配垫板时，应使垫板与焊件紧密贴紧，间隙不超过0.5

2、1毫米，否则焊缝易产生气孔和凹陷。采用保留垫板的好处，是焊件装配间隙范围可以放宽。 当焊件结构允许焊后保留永久性垫板时，厚10mm以下的工件可采用永久性垫板单面焊方法。其典型焊接规范和垫板尺寸见表3-1所示。 厚度大于10mm的工件，可采用锁底接头焊接的方法，此法用于小直径厚壁圆筒形工件的环缝焊接效果很好。2 在焊剂垫上焊接 用这种方法焊接时，焊缝成形的质量主要取决于焊剂垫托力的大小和均匀与否以及装配间隙的均匀与否。图1-1说明焊剂托力与焊缝成形的关系。板厚28mm的对接接头在具有焊剂垫的电磁平台上焊接所用的焊接参数列于表1-1。电磁平台在焊接中起固定板料的作用。 板厚1020mm的形对接接头

3、预留装配间隙并在焊剂垫上进行单面焊的焊接参数示于表1-2。所用的焊剂垫应尽可能选用细颗粒焊剂。 图1-1 在焊剂垫上对接焊 a)焊接情况 b) 焊剂托力不足c) 焊剂托力很大d) 焊剂托力过大在焊剂铜垫板上焊接 这种方法采用代沟槽的铜垫板，沟槽中铺撒焊剂。焊接时这部分焊剂起焊剂垫的作用，同时又保护铜垫板，免受电弧直接作用。沟槽起焊缝背面成形作用。这种工艺对工件装配质量、垫板上焊剂均匀与否均较不敏感。板料可用电磁平台固定，也可用龙门压力架固定。4 在临时性的衬垫上焊接 这种方法采用柔性的热固化焊剂衬垫贴合在焊缝背面进行焊接。这种材料需要专门制造或由焊接材料制造部门供应。近年来，还有采用陶瓷材料制

4、造的衬垫进行单面焊的方法。 采用陶瓷材料制造的衬垫进行单面焊 使用这种本衬垫主要解决根部焊道的焊接，省却炭刨、清根和焊件翻身等工序，达到单面焊双面成型的目的。同时使用方便，可变仰焊为平焊，从而具有改善作业环境，减轻劳动强度，可显著提高劳动生产率30%等特点，深受管理部门和广大操作工人的欢迎。这种衬垫由铝箔胶带，防粘纸和陶瓷衬块三部分组成，由压敏胶把衬块固定在铝箔胶带上，每条衬垫长60公分。 使用方法 将衬垫上防拈纸撕去，使衬垫中心线与焊缝中心线对齐，再将两侧铝箔压敏胶带与进行过表面处理的待焊钢板拈贴，抹平，压紧，即可进行焊接。 在焊接过程中，紧贴焊缝背面带有弧形间隙的衬块作为溶池托住液态金属而

5、不产生开裂，剥落，从反面形成圆滑饱满的焊缝，根据焊缝的不同形状和需要，选用相应的衬垫。这种衬垫在制作过程中，陶瓷衬块经1000摄氏度以上高温烧成，排除物理水和结晶水，具有良好的强度及优良的抗侵蚀性、无氧化物或其它杂质存在，从而有力地保证了焊缝表面和内在的质量。 这种衬垫时可配用国产或进口的二氧化碳焊机、药心和实心焊丝。 参考焊接规范为： 焊丝直径在1.2mm时，电流范围在130-300A，电弧电压20-30V，二氧化碳气体流量为15-25L/min。具体参数可根据板厚，焊接位置，接头形式等因素决定。这种衬垫自88年以来，生产工艺稳定，参数可靠，现全国各主要大中型船厂及钢结构厂，均已广泛应用，例

6、各种船舶建造及钢结构，长江西陵大桥，上海东方明珠电视塔等。5 钨极氩弧焊打底焊道 钨极氩弧焊按操作方式分为手工焊、半自动焊和自动焊三类。手工钨极氩弧焊时，焊枪的运动和添加填充焊丝完全靠手工操作；半自动钨极氩弧焊时，焊枪运动靠手工操作，但填充焊丝则由送丝机构自动送进；自动钨极氩弧焊时，如工件固定电弧运动，则焊枪安装在焊接小车上，小车的行走和填充焊丝可以用冷丝或热丝的方式添加。热丝是指提高熔敷速度。某些场合，例如薄板焊接或打底焊道，有时不必添加填充焊丝。 我们曾经成功的用钨极氩弧焊来焊接15GrMo耐热钢炉管。用钨极氩弧焊焊接时，焊接方法即可以是手工的，也可以是自动的，即可以用作打底焊，也可以用于

7、整个焊缝的焊接。用于手工氩弧焊打底时，能清晰地见到焊接电弧和熔池，焊接熔池小液体金属凝固快，容易实现单面焊双面成形，不但焊接质量高，而且效率也高。6 下面再讨论一些关于单面焊双面成形的问题 采用“对弧”焊接法，就是一道对接缝两面同时焊接(见图6)。第一遍的打底焊，两个人的电弧互相对碰，这样免去先焊一面，另一面再刨槽的工序。而且两面同时对称焊接，两面的焊向均匀，不会有向一边挠曲的变形出现。 采用“对弧”焊接法，要两面都能有操作空间。在现场安装大型铝合金储罐施工中就用这种焊接施工方法，两个焊工同时在内外两面对同一焊缝氩弧焊，惰性气体互相保护对对面的焊缝进行保护。7 双丝单面焊双面成型。 目前我国有

8、的企业采用了一种新式的焊机，实行单面焊双面成型工艺。这种焊机输送两根焊丝，一根是细焊丝(直径为23毫米)，一根是粗焊丝(直径36毫米)，它们都在一条中心线上，后间隔5080毫米(见图)，焊接时粗焊丝在前先引弧焊接，可将焊缝填满80左右(其表面不高于钢板表面)，起到打底的作用。间隔一定时间后，细焊丝再自动下送，引弧焊接，它在打底焊缝上进行盖面，使焊缝达到一定的增量。这两根焊丝有二个互不干扰的焊接电源供电。这种新式焊机(见图)本身只有三个轮子，后面二个并列的轮子是主动轮，前面一个轮于是被动轮，其形状尖形，可嵌入被焊钢板的接缝间隙中间(钢板装配时接缝不点焊，用“马”固定，接缝留有一定间隙)，引导焊机

9、沿接缝移动，因此这种焊机不用附加轨道。在焊机的中部有一个拉紧装置，它通过一块连接板穿过钢板的间隙与钢板反面的可移动托架连接，托架的后部带着一块水冷铜滑块，当焊机上的拉紧装置被夹紧时，由于连接板的作用，使托架的两个尖形轮子紧压在焊缝间隙中，同时使水冷却铜滑块也紧贴于钢板反面，当焊机向前行走时，反面的托架和滑块也一起跟随向前移动，铜冷却滑块正处于焊丝之下方，它起到强制焊缝成型的作用。 用这种方法进行单面焊双面成型时，所需的工艺装置较为简单，从冶金角度来看，细焊丝的焊接，对第一道焊肉有热处理作用，因此对于合金纲板的焊接很有利。目前这种焊机可以焊接厚616毫米的钢板，这种方法还在继续向用于更大厚度纲板

10、焊接的方向发展。8.1板对接平焊单面焊双面成形(摘自单面焊双面成形技术) 一、板对接平焊弧焊法的基本特点 板对接平焊单面焊双面成形时，液态金属熔池处于悬空状，当选择的焊接电流较大时，液态金属受重力影响，易产生背面焊缝下坠或焊瘤。若焊接电流选择较小或焊条深入根部位置不够时，又易产生末焊透现象。因此，克服液态金属下淌，保持适当的熔池中心温度是实现板对接平焊单面焊双面成形的关键。达到背面焊缝的良好成形这一目的，焊接过程中必须使焊条有较大的倾斜角度，且运条中在坡口两侧做适当的停顿，使熔池热量向坡口两端分散。此外，连弧焊时，要使熔渣和液态金属熔池分开。若熔渣占据熔池位置不能有效排除，焊缝将产生末焊透或夹

11、渣。在保持熔池清晰明亮的同时，要使熔孔似见非见，若熔孔始清晰可见，则背面焊缝会产生超高或者焊瘤。 二、板对接平焊操作工艺 1焊前准备 (1)试件的加工选用厚度为12mm的Q345(16Mn)或16MnR钢板，加工成尺寸为300mm125mm12mm的试件。用刨床或铣床将试件300mm长度一侧加工成30坡口，不留钝边。试件尺寸和坡口角度如图3l所示。 (2)试件的清理将坡口周围正、反两面20mm范围内的油、水、锈及其他污物清理干净，使之呈现金属光泽。 (3)焊接电源和焊接材料的选择焊接电源可采用ZX5250型整流弧焊机或ZX7400型逆变焊机，反极性接线方法。焊条型号可选择E5015，焊前焊条经

12、350400C烘干，保温2h，然后放人保温筒内以备使用。焊条使用前注意检查焊条表面有无药皮开裂、脱落、焊芯生锈和偏心等现象。 (4)(4)试件的组对与定位焊板对接平焊的试件组对尺寸，见表38。 试件组对时预留间隙和反变形角度如图32所示。 在试件背面两端进行定位焊，定位焊尺寸为1015mm。定位焊时使用的焊条应与正式焊接时使用的焊条型号相同。定位焊时使用的焊接电流可稍大于正式焊接时使用的焊接电流。定位焊缝要牢固可靠，特别是终焊端，为防止焊接过程中产生开裂或因焊接过程中的收缩，造成终焊端坡口间隙变小而影响焊接质量，更应焊接牢靠。定位焊后的试件表面不得有错边、弧疤，终焊端的预留间隙应大于始焊端05

13、mm。 (5) 焊接参数的选择以板厚为12mm的Q345(16Mn) 钢为例，板对接平焊各项焊接参数的选择见表39。8.1.2 2焊接 将组对好的试件置于水平悬空位置，焊工体位尽可能方便操作，采用连弧焊法进行打底焊操作。 （1）引弧 可在定位焊缝上划擦引弧，当焊条运行到定位焊缝尾部时，稍将电弧校长，对坡口间隙处进行预热，然后将电弧压向坡口根部，听到击穿声后，即加大焊条倾斜角度(与焊接方向呈5565夹角)，并开始做横向摆动。 （2）打底焊 采用锯齿形或月牙形运条方法，运条速度要均匀，焊条与焊接方向的夹角保持6575。运条过程中要在坡口两侧稍做停顿，停留时间约为12s。这样不但有利于填充金属与母材

14、的熔合，也有利于控制熔池中心温度。防止液态金属下淌造成缺陷。焊接过程中要始终保持较短的电弧，焊条熔化端部置于距离坡口根部23mm的地方，距离过大或过小都不利于背面焊缝成形。电弧在向前运行当中，要与熔池保持紧密贴附状态，保证23液态金属和熔渣送入正面熔池，13液态金属和熔渣送入背面焊缝熔池。随着焊接过程的进行，试件温度不断地升高，焊接熔池也会逐渐增大。为控制熔池温度，保证背面焊缝成形均匀，可适当加大焊条倾斜程度，焊条端部距坡口根部的距离同时加大05mm。 (3)收弧停弧前要将电弧下压，使熔孔稍微增大后回焊1015mm，在坡口一侧停弧，并使接头处形成斜坡状，以利于接头。注意不可在焊缝熔池中心处回焊

15、收弧，以防产生冷缩孔。更不能在熔池上直接收弧，否则有可能在背面焊缝熔池表面产生冷缩孔，成为难于修复的缺陷。 (4)接头 接头方法分为热接和冷接两种。 热接法就是在熔池尚处在红热状态时，在距熔池1015mm的坡口一侧划擦引弧，电弧引燃后迅速将电弧拉向熔池尾部，压低电弧向前运条施焊。顺斜坡焊至坡口根部时将焊条下压，听到击穿声后，稍做停顿，做横向摆动，进行正常焊接。热接法时注意更换焊条的动作要迅速。 冷接法就是当熔池已经冷却，不能实现热接时，可用角向磨光机将收弧处打磨成斜坡状，斜坡的尺寸约为1015mm，冷接法的引弧点要在斜坡前方1015mm的地方，划擦引弧后拉至斜坡顶端并迅速压低电弧，以防产生气孔

16、。此时焊接速度不宜过快，要在向前运弧当中对熔池根部逐步加热，当焊至斜坡根部时，下压电弧，听到击穿声后，稍做停顿，焊条做横向锯齿形摆动，恢复正常焊接。8.1.3 从对以上焊接过程的分析可知，低合金钢板对接平焊单面焊双面成形的机理是：平焊时，受熔池液态金属和熔渣的影响、焊接熔孔不易观察，但是背面焊缝成形的关键取决于熔孔效应，熔孔较大时，背面焊缝成形高而且宽；熔孔过大时，则形成焊瘤；熔孔较小时，背面焊缝成形浅而且窄；熔孔过小时，会产生凹陷或背面焊缝咬边等现象。因此，保证形成一定尺寸的熔孔，是板对接平焊背面焊缝成形的关键。 低合金钢板对接平焊单面焊双面成形的操作要点是：液态金属的送进要均匀覆盖正面焊接

17、熔池的23，背面焊接熔池的12。使每侧坡口钝边熔化约115mm。焊接过程中要保持短弧焊接，给送液态金属量要均匀，每次给送量要少。采用锯齿形或月牙形运条，焊条摆动速度要均匀。 (5)填充焊第一层打底焊结束后，要快速清理焊缝表面的焊渣、飞溅物，接头超高处可用角向磨光机打平，特别是对接头死角处的焊渣更要清理干净，填充层开始焊接时试件的层间温度应不低于60C。 填充焊第一层采用32mm直径的焊条，可采用月牙形或锯齿形运条方法。焊条摆动当中要注意中间稍快，坡口两边稍加停顿，以使焊后焊缝表面平滑整齐。接头时为防止引弧瞬间空气介入产生蜂窝状气孔，引弧点应在施焊位置前方1520mm处。电弧引燃后迅速拉入熔池，

18、稍加稳定，即做横向摆动。接头时动作要快，否则待熔渣冷却后，会影响接头质量。 填充焊第二层时改用直径为4mm的焊条，焊接方法和填充焊第一层时相同，但行走速度要视距试件表面的距离而定。第二层填充后，焊缝距试件表面距离为115mm，且以两边高、中间凹为更好。 (6)盖面焊盖面层焊接时采用直径为4mm的焊条焊接。在试件始焊端部引弧，引弧后在始焊端焊条做横向摆动，待始焊端焊缝均匀饱满后，即直线向前运条焊接。焊接时注意坡口两端熔合情况，运条速度不可过快，注意使液态熔池覆盖坡口边缘每侧l2mm，这样焊出的焊缝边缘整齐美观，且不易产生咬边现象。盖面层焊接时的焊条角度尽量保持前后左右垂直于焊件，当有磁偏吹现象影响熔渣流动时，要视熔渣流动方向将焊条角度略加调整。接头要接在焊缝中心，为防止接头处焊缝过高，接头时除动作要迅速外，当电弧进入熔池后要用电弧做轻轻向前推进的动作，以保证接头平滑。接头一定要到位，防止接头出现脱节现象影响美观。焊后不应立即清除焊渣，待焊缝冷却后再清理，以减缓焊后冷却速度，减少淬硬组织的产生。