單面焊雙面成形質量差的原因及措施

1、論文題目： 單面焊雙面成形質量差的專業(yè)班級： 焊接1001學生姓名：指導教師： 馬智鋒完成日期： 2012.10.25內蒙古交通職業(yè)技術學院畢業(yè)論文（設計）目 錄摘 要 - 1 - 前 言 - 2 -第1章 單面焊雙面成型焊接的概念及實例 - 3 -1.1 概念 - 3 -1.2 實例 - 3 -第2章 單面焊雙面成型焊接的缺陷及危害 - 7 -2.1 焊接缺陷 - 7 -2.2 焊接危害 - 7 -第3章 單面焊雙面成形焊接質量差的原因分析 - 8 -3.1 焊接電源自身因素引起的焊接質量差 - 8 -3.2 工藝因素對焊接質量的影響 - 8 -3.3操作因素對焊接質量的影響 - 9 -第4

2、章 防止單面焊雙面成型焊接質量差的措施 - 10 -4.1焊前準備 - 10 -4.2焊接操作 - 10 - 結 論 - 12 - 致 謝 - 13 - 參考文獻 - 14 -內蒙古交通職業(yè)技術學院畢業(yè)論文（設計）摘 要焊接技術是一門重要的金屬加工技術，盡管焊接技術發(fā)展很快，自動化焊接程度越來越高，但手工電弧焊仍占有不可替代的位置，尤其是在小直徑管道和容器的焊接，單面焊雙面成形焊接技術的作用更顯突出。手工電弧焊單面焊雙面成形的焊接質量受到了焊接設備、工藝參數、焊材、操作技術等的限制。本文詳細分析了焊接電源、焊接電流、焊接速度、電弧電壓、焊接層數、焊條類型及焊條直徑等工藝因素對單面焊雙面成形技術

3、焊接質量的影響和造成的相關缺陷的原因及危害，并提出了相應的防止措施，解決單面焊雙面成形技術的缺陷，對此焊接方法具有一定的指導作用。關鍵詞：手工電弧焊；單面焊雙面成形；質量；原因；措施- 1 -內蒙古交通職業(yè)技術學院畢業(yè)論文（設計）前 言焊接中單面焊雙面成形焊接工藝是在接縫間隙處依靠控制熔池金屬的操作技術來實現單面焊接，正、反雙面成形。焊接時隨著電弧熱源的穩(wěn)定，液態(tài)金屬熔池沿前線熔化，沿后端線結晶，高溫液態(tài)熔池處于懸空狀態(tài)，從而達到焊接技術的要求的方法。這是一門很難掌握的技術，所有的焊工，在掌握好了這一門技術后，對于其他焊接技術的要求可以說是輕車熟路，很容易掌握的。把握單面焊雙面成型技術，是我們

4、為了以后能更好的在這一領域發(fā)展的前提和基礎。焊接技術是一門重要的金屬加工技術， 盡管焊接技術發(fā)展很快，自動化程度也越來越高，但手工電弧焊仍占有不可替代的地位。尤其在鍋爐、小直徑容器和管道的焊接方面，單面焊雙面成形焊接技術的作用更顯突出。- 2 -內蒙古交通職業(yè)技術學院畢業(yè)論文（設計）第1章 單面焊雙面成型焊接的概念及實例1.1 概念單面焊雙面成型操作技術是采用普通焊條，不需要采取任何輔助措施，以特殊的操作方法在坡口的正面進行焊接，焊后保證坡口正反兩面都能得到雙面成型焊縫的一種操作方法。1.2 實例板與板平對接單面焊雙面成型焊接工藝分析可分為焊前準備，焊接過程兩大部分。1.2.1焊前準備（1）焊

5、件加工選用兩塊材質為Q235的低碳鋼板，焊件規(guī)格約為長度300mm，寬度100mm-120mm，板厚10mm，制備V型坡口，單邊坡口角度30左右，坡口面應平直，鈍邊為1mm，焊件平整無變形。（2）焊件的清理用銼刀、砂輪機、鋼絲刷等工具，清理坡口兩面20mm 范圍內的鐵銹、氧化皮等污物，直至露出金屬光澤。（3）焊條及焊接電源選用酸性焊條J422，直徑為2.5mm、3.2mm。焊前須經150200 烘焙1小時，然后放入焊條保溫筒中備用。焊前要檢查焊條質量，焊接電源可采用BX1-330 或BX3-300交流弧焊機。具體電流、焊條直徑與板厚的關系如下表：表1-1 手工電弧焊焊條直徑與板厚的關系表1-2

6、 手工電弧焊焊條直徑與焊接電流的關系（4）焊件裝配及定位焊具體表如下：- 3 -內蒙古交通職業(yè)技術學院畢業(yè)論文（設計）表1-3 試板裝配尺寸1.2.2焊接過程焊接參數如下表1-4：表1-4 焊接參數（1）打底焊（焊條直徑3.2mm 焊接電流90A）打底層焊接可采用連弧法，也可采用斷弧法。 引弧：在定位焊縫上引弧，當焊到定位焊尾部時，應稍加預熱，將焊條向坡口根部頂一下（其目的是為了更好的形成第一個溶池），此時溶池前方應有熔孔，該熔孔應該向坡口兩側各深入0.5mm-1mm為宜。 運條：運條采用月牙形或鋸齒形橫向短弧焊接法?；￠L應該小于焊條直徑。 焊條傾角：傾角一般為7080為宜，如下圖所示。焊接過

7、程中應該在坡口兩側稍作停留，以利于填充金屬與母材熔合良好。并防止因填充金屬與母材交界形成一定的夾角，不易清渣。圖1-1 平位置打底焊焊條角度圖 操作要領：操作過程可歸納為一看二聽三準的原則?？矗河^察熔池深度和熔孔大小基本保持一致。- 4 -內蒙古交通職業(yè)技術學院畢業(yè)論文（設計）聽：焊接過程中聽電弧擊穿坡口根部發(fā)出“噗噗”的聲音，那聲音代表著坡口根部已經熔透，無聲音則表示我們所焊接的試板坡口根部未完全熔透。準：焊接時，熔孔的端點位置應該掌握準確，焊條的中心要對溶池前端與母材的交界處，且每一個熔池與前一個熔池應搭接2/3左右，應保持電弧的1/3部分在試板的背面燃燒來加熱和擊穿坡口根部。打底層焊縫厚

8、度：打底層焊縫厚度，坡口背面高度為1.5mm-2mm，正面厚度2mm-3mm。（2）填充焊（焊條直徑3.2mm 焊接電流130A） 焊接前應對打底焊道仔細進行清渣，特別要注意角縫處和死角處的焊渣清理工作?？捎们么蝈N，鋼刷對打底焊反復進行清渣。 在距離焊縫始端10mm左右處引弧后，將電弧拉回到始端進行焊接。每次都應按此方法操作，以防止端部焊接缺陷的產生。 采用月牙法或鋸齒橫向法擺動焊條頭部，使其焊縫成型美觀（呈魚鱗形狀）。 焊條擺動到兩側坡口時，應該稍停頓片刻，以利于熔合及渣，防止焊縫兩側產生未熔合的死角。 焊條與試板的下傾角應該為7580為宜，如下圖1-2所示。圖1-2 平位置填充焊焊條角度圖

9、最后一層的焊層厚度應低于母材表面1mm-1.5mm，呈凹形，不得熔化坡口棱角（邊），以利于蓋面焊保持平直。（3）蓋面層焊接（焊條直徑3.2mm 焊接電流110A）焊接前應對填充焊道仔細進行清渣，特別要注意角縫處和死角處的焊渣清理工作。可用敲打錘，鋼刷對打底焊反復進行清渣。引?。涸诰嚯x焊縫始端10mm左右處引弧后，將電弧拉回到始端進行焊接。每次都應按此方法操作，以防止端部焊接缺陷的產生。采用月牙形或橫向鋸齒形運條。焊條與試板的下傾角應為70-75。- 5 -內蒙古交通職業(yè)技術學院畢業(yè)論文（設計）焊條擺動到坡口邊沿時，要稍作停頓，保持熔寬1mm-2mm。焊條的擺動頻率應比平焊縫稍微快點，前進的速度

10、要均勻一致，使每個新的熔池覆蓋前一個熔池的2/3-3/4為宜。更換焊條前必須收弧，應對熔池填些鐵液，迅速更換焊條后，再在弧坑上方10mm左右填充層焊縫金屬上引弧，并且將電弧拉至厚弧處，填滿弧坑后，繼續(xù)施焊。 焊接結束后，清渣處理?？傻玫搅己玫陌迮c板的單面焊雙面成型焊接。- 6 -內蒙古交通職業(yè)技術學院畢業(yè)論文（設計）第2章 單面焊雙面成型焊接的缺陷及危害2.1 焊接缺陷2.1.1 尺寸上的缺陷包括焊接結構的尺寸誤差和焊縫形狀不良等。焊縫外表高低不平和波紋粗劣，焊縫寬度不均勻、太寬或太窄，焊縫余高過低或過高，角焊縫焊腳尺寸不等都屬于焊縫尺寸及形狀不符合要求。這些缺陷不僅使焊縫成形不美，而且容易造

11、成應力集中，影響焊縫與母材的結合強度。2.1.2 結構上的缺陷包括氣孔、夾渣、非金屬夾雜物、熔合不良、未焊透、咬邊、裂紋、表面缺陷等。這些缺陷是焊接過程中最容易出現的缺陷。這些缺陷減弱了焊縫的有效面積，降低了焊接接頭的力學性能，而且易造成應力集中，引起裂紋，導致結構破壞，使焊接結構無法承受正常工作載荷。2.1.3 性質上的缺陷包括力學性能和化學性質等不滿足焊件的使用要求的缺陷。力學性能指的是抗拉強度、屈服點、伸長率、硬度、沖擊吸收功、塑性、疲勞強度、彎曲角度等?；瘜W性質指的是化學成分和耐腐蝕性等。這些缺陷使焊縫結構無法達到設計要求的力學性能和化學性能。2.2 焊接危害2.2.1增加消耗，降低結

12、構的質量和使用壽命焊接生產中，高質量的焊接焊縫可達到焊接設計要求，保證焊件的正常使用壽命。出現各種缺陷，就會增加板材、焊材、電力、人力等各項的多余消耗。并且這些缺陷容易造成應力集中，減少使用壽命，對工件的使用是非常嚴重的潛在危險。2.2.2 焊接缺陷會給結構的安全生產帶來威脅，引起安全事故單面焊雙面成形焊接主要用于壓力容器、管道等重要構件的焊接生產中，一旦出現焊接質量不達標，焊接的焊補是很困難的，主要是在生產過程中受到各種交變載荷及壓力的作用，使焊縫的缺陷處產生應力集中，減弱了焊接接頭的強度。輕則使產品的使用壽命減少和損壞。重則導致重大事件的產生，造成物力、財力、人員等損失。- 7 -內蒙古交

13、通職業(yè)技術學院畢業(yè)論文（設計）第3章 單面焊雙面成形焊接質量差的原因分析3.1 焊接電源自身因素引起的焊接質量差焊接電源是焊接工藝執(zhí)行過程中最重要的因素。若焊接電源自身性能不好，必然不會產生良好的焊件。當焊機的引弧性能差，電弧燃燒不穩(wěn)定，就不能保證工藝參數穩(wěn)定，焊接過程就無法正常進行，焊接質量就得不到保證。采用交流電源焊接時，電弧穩(wěn)定性差；采用直流電源焊接時，電弧穩(wěn)定、飛濺少，但電磁弧偏吹較嚴重。3.2 工藝因素對焊接質量的影響3.2.1焊接電流焊接電流大小選擇恰當與否直接影響到焊接的最終質量。焊接電流過大，可以提高生產率，并使熔透深度增加，但易出現咬邊、焊瘤等缺陷，并增大氣孔傾向。焊接電流過

14、小，熔透深度減小，易出現未焊透、熔合不良、夾渣、脫節(jié)等缺陷。3.2.2電弧電壓實際生產中，焊接電弧可能由于各種原因而發(fā)生燃燒不穩(wěn)定的現象，如電弧經常間斷，不能連續(xù)燃燒，電弧偏離焊條軸線方向或電弧搖擺不穩(wěn)等。而焊接電弧能否穩(wěn)定，直接影響到焊接質量的優(yōu)劣和焊接過程的正常進行。影響電弧穩(wěn)定的因素，除操作者技術不熟練外，可歸為以下幾個方面。（1）焊接電源的種類、極性及性能的影響。一般來說，用直流焊機比用交流焊機電弧穩(wěn)定，反接比正接電弧穩(wěn)定，空載電壓較高的焊機較之空載電壓較低的焊機電弧穩(wěn)定。（2）焊條藥皮的影響。藥皮中含有易電離的元素，如鉀、鈉、鈣和它們的化合物越多，電弧穩(wěn)定性越好。含有難于電離的物質，

15、如氟的化合物越多，電弧穩(wěn)定性就越差。此外，焊條藥皮偏心，熔點過高和焊條保存不好，造成藥皮局部脫落等都會造成電弧不穩(wěn)。（3）焊接區(qū)清潔度和氣流影響。焊接區(qū)若油漆、油脂、水分及污物過多時，會影響電弧的穩(wěn)定性。在風較大的情況下露天作業(yè)，或在氣流速度大的管道中焊接，氣流能把電弧吹偏而拉長，也會降低電弧的穩(wěn)定性。（4）磁偏吹的影響。在焊接時，會發(fā)生電弧不能保持在焊條軸線方向，而偏向一邊，這種現象稱為電弧的偏吹。引起磁偏吹的根本原因是由于電磁周圍磁場分布不均勻所致。造成磁場不均勻有兩方面：一種是焊接電纜接在焊件的一側，焊接電流只從焊件的一邊流過；另一種是在靠近直- 8 -內蒙古交通職業(yè)技術學院畢業(yè)論文（設

16、計）流電弧的地方有較大的鐵磁物體存在時，引起電弧兩側磁場分布不均勻。在焊接過程中，可采用短弧、調整焊條傾角（將焊條朝著偏吹方向傾斜）或選擇恰當的接線部位等措施來克服磁偏吹。3.2.3焊速焊接速度是表征焊接生產效率的主要參數。合理選擇焊接速度對保證焊接質量尤為重要。焊速過快，使熔池溫度不夠，易造成未焊透、未熔合、焊縫成型不良等缺陷。焊速過慢， 使熔池加熱時間過長，熱影響區(qū)寬度增加，焊接接頭的晶粒變粗，機械性能降低，焊件的變形量增大；同時焊速過慢還會使每層的厚度增大，導致熔渣倒流，形成夾渣等缺陷。3.2.4焊接層數選擇不當單面焊雙面成形焊接層數的選擇對焊縫質量也有一定的影響，每層厚度過大，對焊縫金

17、屬的塑性有不利的影響，且焊接過程中熔渣易倒流，產生夾渣和未熔合等缺陷;但每層厚度也不易過小，以免造成焊縫兩側熔合不良。3.2.5焊條類型及焊條直徑的影響焊縫金屬的性能主要由焊條和焊件金屬相互熔化來決定。因此，焊條類型選擇恰當與否是影響焊縫質量的重要因素。焊條直徑的大小除了對生產率有一定的影響外，對焊接質量也有一定的影響。焊條直徑過大，在進行打底層焊接熔池難以控制， 易產生焊瘤等缺陷。焊條直徑過小，背部出現未熔合現象較明顯等。3.3操作因素對焊接質量的影響在焊接生產過程中，焊工的單面焊雙面成形操作技術水平低，就意味著打底層的運條方法、焊條角度、接頭方法、中間層及蓋面層的運條方法、接頭、收尾等操作

18、方法掌握不熟練，這是造成焊縫質量差的重要原因。焊工技術差，直接導致在焊接過程中各環(huán)節(jié)難以完成。焊前對工件上油污、鐵銹、水分等清理不嚴格，焊條未烘干處理會導致焊接時產生大量的氣孔，夾雜等缺陷，導致焊縫質量不達標。裝配尺寸的控制，開坡口的大小及形式，鈍邊等尺寸選擇的不合適也會增加焊接難度影響焊接質量。- 9 -內蒙古交通職業(yè)技術學院畢業(yè)論文（設計）第4章 防止單面焊雙面成型焊接質量差的措施4.1焊前準備（1）焊前應對焊機進行試焊，確認焊機的引弧性能和穩(wěn)定性能，工藝參數的調節(jié)方便、靈活，方可使用。（2）選擇適當的坡口形式，根據坡口的大小預留鈍邊，坡口邊緣20mm以內處用角向磨光機打磨，露出金屬光澤，

19、并將工件表面的鐵銹、油污等清除干凈，裝配尺寸根據坡口形式大小選擇，裝配好后，要留有反變形量。裝配如下圖4-1所示。圖4-1 裝配如下圖（3）使用焊條前應對焊條進行烘干，并放在保溫筒內，隨用隨取。藥皮脫落和焊芯有問題的焊條是不能使用的。（4）嚴格按照操作規(guī)章制度進行焊前準備，確保焊接過程的安全和焊接質量。4.2焊接操作4.2.1選擇合適的工藝參數（1）焊接電流應根據板件厚度、焊接位置、焊條直徑和焊接經驗進行選擇，保證所選擇的電流不易造成焊縫咬邊、燒穿、夾渣、未焊透等缺陷。（2）電弧電壓焊接過程中應選擇短弧焊， 立焊、仰焊時比平焊更短些，以利于熔滴過渡，防止熔化金屬下滴，堿性焊條焊接時應比酸性焊條

20、弧長短些，以利于電弧的穩(wěn)定，以避免咬邊、未焊透、氣孔等缺陷的產生。（3）焊接速度- 10 -內蒙古交通職業(yè)技術學院畢業(yè)論文（設計）焊接速度不宜過慢，以避免高溫停留增長，影響焊縫的機械性能，但焊接速度也不宜過快，以免造成未溶合、未焊透等缺陷。焊接速度應均勻，在均勻的情況下既保證焊透，又保證不焊穿，同時還要使焊縫寬度和余高等符合技術要求。（4）焊條類型及直徑焊材類型決定焊縫成形后是否能達到與母材一樣或者接近母材各種性能。因此焊縫質量的高低主要看焊縫成形后是否能達到與母材一樣或者接近母材各種性能。所以焊條類型的選擇對焊縫質量的影響也是很重要的。對于鍋爐壓力容器及重要結構的焊接采用堿性焊條，普通的結構

21、采用酸性焊條。焊條直徑的大小除了對生產率有一定的影響外，對焊接質量也有一定的影響。焊條直徑一般根據焊件的厚度選擇，同時還要考慮接頭形式，施焊位置和焊接層數，對于重要的結構還要考慮焊接熱輸入的要求。（5）焊接層數單面焊雙面成形焊接層數的選擇對焊縫也有一定影響，主要分為三部分打底層，填充層和蓋面層。焊接層數主要根據板件厚度，焊條直徑，坡口尺寸，形式和裝配間隙來確定。焊接層數可進行估算，見下式：n = / d式中：n為焊接層數；為焊件的厚度（mm）；d為焊條直徑（mm）（6）焊接參數焊接參數對熱影響區(qū)的大小和性能有很大的影響。采用小的焊接參數，如降低焊接電流，增大焊接速度等，都可以減小熱影響區(qū)的尺寸

22、。采用小的焊接參數也可防止過熱組織生成和晶粒細化。（7）對重要構件要采取焊前先預熱、焊后緩冷等措施，以避免冷裂紋的產生。（8）注重焊接過程中的每一個環(huán)節(jié)，嚴格按照工藝參數來施焊。4.2.2焊工技術水平焊接生產中焊工的焊接水平決定了焊接質量和生產效率的高低，因此要焊接出高質量的焊縫需要加強實際操作技能的訓練和理論知識的學習。- 11 -內蒙古交通職業(yè)技術學院畢業(yè)論文（設計）結 論單面焊雙面成形焊接技術在現代手工電弧焊焊接領域仍占有不可替代的作用。尤其在鍋爐、小直徑容器和管道的焊接方面，單面焊雙面成形焊接技術的作用更顯突出。優(yōu)質的單面焊雙面成形焊接質量可以滿足設計要求，保證正常的使用壽命。而一旦出現嚴重的焊接缺陷，就會影響產品的使用壽命，甚至給安全生產帶來威脅，引起安全事故。單面焊雙面成形的焊接質量