焊條電弧焊焊縫形態(tài)和質(zhì)量的控制方法探索

1、手工電弧焊焊縫形態(tài)和質(zhì)量的控制方法探索普遍認(rèn)為焊接的基本功是掌握和控制焊接過(guò)程中的焊條角度、焊接熔池的溫度和焊接的 速度這“三度”。而我們通過(guò)大量的焊接實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)焊接的基本功應(yīng)該是觀察熔池和控制熔 池?！叭取笔呛附踊竟Φ恼J(rèn)識(shí)雖然沒(méi)有錯(cuò)，但是若對(duì)“三度”進(jìn)一步分析和研究，就會(huì) 發(fā)現(xiàn)這“三度”最終可歸結(jié)到一點(diǎn)，這就是觀察和控制焊接熔池。觀察熔池和控制熔池是焊 接操作中的最重要的基本功夫。哪么在焊接操作過(guò)程中究竟怎么去觀察焊接熔池？究竟要看焊接熔池的哪些重要部 位？究竟要怎樣控制焊接熔池？這些問(wèn)題就經(jīng)常困擾焊接操作者，致使焊接技能長(zhǎng)期提不 高，焊接作品不理想。要弄清楚這些問(wèn)題，就必須研究焊接熔池

2、的形態(tài)和溫度分布情況。以及焊接熔池中各 部分與焊接成形的關(guān)系。手工電弧焊時(shí)，焊接電弧作為熱源，對(duì)焊條和母材進(jìn)行加熱。在焊接熱源作用下，母材 上所形成的具有一定幾何形狀的液態(tài)金屬部分稱為熔池。它主要由熔化的焊條金屬和局部熔 化的母材金屬所組成。熔池的形狀近似呈半橢圓球狀，很像半個(gè)雞蛋，如圖。其幾何尺寸有熔池長(zhǎng)度(L)，熔 深(H)和熔寬(C)，熔池的幾何尺寸與焊接工藝參數(shù)、母材性質(zhì)、坡口形狀和尺寸有關(guān)，一 般情況下，熔池的形成有一段過(guò)渡時(shí)間，然后才進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，一般只存在幾秒至幾十秒， 這時(shí)熔池的形狀、尺寸和質(zhì)量基本保持不變。對(duì)于焊條電弧焊，熔池金屬的質(zhì)量一般在 0.6-16g范圍之內(nèi)，多數(shù)情況

3、在5g以下。隨著熱源的移動(dòng)，熔池沿焊接方向作同步移動(dòng)。在熔池的前部，母材不斷地熔化溫度較 高；熔池的尾部，熔池金屬不斷地凝固，溫度逐漸降低。熔池的溫度分布見(jiàn)圖。圖中TM為 熔化溫度。燃池的溫度分布1嬉池中部2越池前都3常池尾部熔池中的液態(tài)金屬和熔渣始終處于劇烈的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，其運(yùn)動(dòng)形式主要有三種：1）液態(tài)物質(zhì)密度差所造成的自由對(duì)流運(yùn)動(dòng)由于熔池溫度分布不均勻，溫度高處金屬密度 小，而溫度低處金屬密度大，這樣，密度差就促使液態(tài)金屬由低溫區(qū)向高溫區(qū)運(yùn)動(dòng)。2液態(tài)物質(zhì)表面張力差所引起的強(qiáng)制對(duì)流運(yùn)動(dòng) 溫度高，表面張力則??；反之，溫度 低表面張力就大。熔池溫度的不均勻分布必然帶來(lái)表面張力的不均勻分布。由此將迫使

4、熔池 物質(zhì)發(fā)生對(duì)流運(yùn)動(dòng)。3）熱源內(nèi)各種機(jī)械力所產(chǎn)生的攪拌運(yùn)功焊條電弧焊時(shí)，熔池上的作用力主要有電弧吹 力、熔摘下落的沖擊力等，它們對(duì)熔池液態(tài)物質(zhì)具有強(qiáng)烈的攪拌作用。這三種形式的運(yùn)動(dòng)綜合作用在一起，構(gòu)成了熔池液態(tài)物質(zhì)的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)。正是這種運(yùn)動(dòng)， 使填充金屬和熔化的母材均勻混合，獲得成分均勻的焊縫金屬，同時(shí)促進(jìn)了氣體的逸出和非 金屬夾雜的浮出，提高了焊縫質(zhì)量。但在液態(tài)金屬與母材交界處，由于運(yùn)動(dòng)受到限制，在這 些部位容易造成化學(xué)成分的不均勻，出現(xiàn)偏析現(xiàn)象，產(chǎn)生焊接缺陷。焊接過(guò)程中，要控制焊縫的質(zhì)量首先要從焊縫的外觀形態(tài)著手。只有外觀優(yōu)良的焊縫才有可能是高質(zhì)量的焊縫，而控制焊縫的外觀，關(guān)鍵是要判斷和 控

5、制好焊接熔池的溫度。如何判斷和控制焊接熔池的溫度是焊工必須要解決的首要問(wèn)題。根據(jù)焊接操作實(shí)踐， 焊接過(guò)程中，觀察判斷熔池溫度的方法有以下三種（1）通過(guò)觀察熔池金屬的顏色判斷溫度。熔池金屬發(fā)紅，熔池的溫度就高；反之熔池 的溫度就低。（2）通過(guò)觀察熔池金屬的形態(tài)判斷溫度。熔池金屬是液態(tài)，熔池的溫度在金屬熔點(diǎn)之 上。熔池金屬是固態(tài)，熔池的溫度在金屬熔點(diǎn)之下。通過(guò)熔池液態(tài)金屬量的多少判斷溫度，即就是熔池的大小來(lái)判斷溫度。熔池大， 液態(tài)金屬多，則焊接熔池的溫度就高；反之，則液態(tài)金屬少，焊接熔池的溫度就低，控制溫度的方法有以下幾種：調(diào)節(jié)焊接電流；調(diào)節(jié)焊接電壓(即改變焊接電弧長(zhǎng)度)；(3 )改變焊件的散熱速

6、度；斷弧焊接(即熔池溫度太高時(shí)熄滅電弧，使熔池溫度降低后再引弧焊接，如此反復(fù) 進(jìn)行的焊接方法)；擺動(dòng)焊條。手工電弧焊適合的焊接操作的溫度應(yīng)該是略高于焊接金屬的熔點(diǎn)。溫度太高時(shí)，由于焊 接熔池中的液態(tài)焊縫金屬質(zhì)量太大，各種作用力的平衡就會(huì)被破壞，液態(tài)焊縫金屬就會(huì)快速 流動(dòng)，高溫液態(tài)金屬的流動(dòng)是無(wú)法控制的，流動(dòng)性太強(qiáng)不容易控制焊縫的形態(tài)，而且會(huì)使焊 接變形增大，焊縫金屬的結(jié)晶顆粒變大，力學(xué)性能變差。因此，要通過(guò)控制線能量，也就是 控制焊接熔池的溫度來(lái)控制液態(tài)金屬的質(zhì)量大小，從而減小焊縫金屬的流動(dòng)性，控制焊縫的 最終形態(tài)。溫度如果太低時(shí)，又會(huì)出現(xiàn)未熔合、未焊透、氣孔、夾雜等焊接缺陷，無(wú)法保證 焊縫的

7、質(zhì)量。只有操作中控制好焊接熔池的溫度，才有可能控制好焊縫的外觀形態(tài)和質(zhì)量。其次要控制焊縫的外觀形態(tài)和質(zhì)量，必須要在焊接操作中始終看到焊接熔池中的焊縫 金屬的狀態(tài)。手工焊條電弧焊由于在熔池表面有熔渣，當(dāng)焊接熔池中的熔渣太多時(shí)，熔渣會(huì)覆蓋在焊 接溶池的表面，看不見(jiàn)焊接熔池中的金屬，無(wú)法控制焊接熔池中的金屬形態(tài)，也就無(wú)法控制 焊縫的最終成形，焊接操作時(shí)應(yīng)想辦法讓焊接熔池中的金屬露出來(lái)，能夠看得見(jiàn)熔池金屬的 狀態(tài)。當(dāng)熔池溫度適合時(shí)，熔池金屬流動(dòng)性差，顏色暗紅，比重大，熔點(diǎn)高，多在熔池底部； 而熔渣流動(dòng)性強(qiáng)，顏色亮黃，比重小，熔點(diǎn)低，多在熔池表面。焊接操作中焊接熔池中的熔渣太多時(shí)，常用的處理方法有三種：

8、一是停止繼續(xù)焊接操作，用清渣錘敲擊，把焊縫上的熔渣清理干凈之后，再繼續(xù)進(jìn)行焊 接操作。二是調(diào)整焊條的角度，用焊接電弧的把焊接熔池表面的熔渣吹到其他地方，使熔池金屬 露出來(lái)，便于觀察熔池的狀態(tài)。三是在焊接操作中壓低焊接電弧，用焊條頭將熔渣撥到比焊接熔池低的其他地方去，使 熔池金屬露出來(lái)，便于觀察熔池的狀態(tài)。處理焊接熔池表面的熔渣的能力直接影響焊縫的最終形態(tài)和焊接操作技能的提高。在焊接操作中，能夠有效的控制焊縫的最終形態(tài)，是焊接操作的首要目的。能夠始終 判斷和控制好焊接熔池的溫度，能夠始終看到焊接熔池中的焊縫金屬的狀態(tài)了，控制焊接速 度和焊縫的外觀形態(tài)也就很清楚了。根據(jù)焊接熔池中的溫度分布特點(diǎn)，焊

9、接時(shí)應(yīng)主要緊盯 焊接熔池邊緣的金屬，也就是緊盯電弧底下電弧和周圍明暗交界線的邊緣金屬，從而控制 焊接速度和焊縫形態(tài)。因?yàn)檫@些部位的金屬處于凝固和半凝固狀態(tài)，觀察到的金屬形態(tài)和焊 縫最終的成形是一致的，這些部位熔池金屬的高低決定焊縫的最終高低，焊接熔池的熔寬決 定焊縫的最終寬度。焊接中觀察控制焊縫的形態(tài)與判斷控制焊接速度是同時(shí)進(jìn)行的，當(dāng)熔池邊緣金屬比前 面焊縫低時(shí)，焊接電弧前移一點(diǎn)兒，壓低電弧，填充一會(huì)該部位后，再把焊接電弧后移到 原來(lái)部位觀察，若還比前面焊縫低，重新把焊接電弧前移一點(diǎn)兒壓低電弧填充，一會(huì)后再 移到原來(lái)位置繼續(xù)觀察，待與前面焊縫相平時(shí)，電弧再向后繼續(xù)移動(dòng)。若遇到比前面焊縫 高的部

10、位時(shí)，焊條向后移動(dòng)的速度快一點(diǎn)兒，以此方法來(lái)控制焊接的速度和焊縫的最終形態(tài)。在斷弧焊接中，當(dāng)電弧熄滅后，熔池金屬冷卻時(shí)隨著熔池溫度的降低，熔池中間較亮 部分的面積逐步收縮，最后會(huì)消失于一點(diǎn)。電弧熄滅時(shí)應(yīng)緊盯住這個(gè)收縮的亮點(diǎn)，下次引燃 電弧時(shí)要準(zhǔn)確的在這個(gè)亮點(diǎn)后2mm左右的位置引燃電弧。在單面焊雙面成形打底焊操作中， 當(dāng)電弧熄滅時(shí)，還要注意觀察形成的熔孔，根據(jù)熔孔的形態(tài)，判斷焊縫背面的形態(tài)，調(diào)整操 作手法，控制焊縫的背面成形。熔孔應(yīng)在母材縫隙的正中間，直徑比母材縫隙的寬度大2mm 左右，沒(méi)有熔孔說(shuō)明背面有未熔合的焊接缺陷，熔孔太大說(shuō)明焊縫背面超高了，熔孔偏離正 中間說(shuō)明有一邊母材和焊縫相接處未熔合。弄清楚解決了上述這些問(wèn)題了，剩下的影響焊縫成形和焊接質(zhì)量的因素就是焊工的手 腦配合的能力了，它需要在焊接實(shí)踐中不斷的去提高。很多初學(xué)者，往往僅憑自己的感覺(jué)經(jīng)驗(yàn)來(lái)操作，雖然也看著焊接熔池，但是根本就不 知道注意觀察焊接熔池中決定焊縫成形的重要部位，更不知道通過(guò)觀察熔池也能夠判斷和控 制焊接熔池的溫度以及焊接速度，根本原因是沒(méi)有運(yùn)用所學(xué)習(xí)的焊接理論去思考和解決問(wèn) 題，沒(méi)有用所學(xué)習(xí)的焊接理論來(lái)指導(dǎo)焊接操作實(shí)踐，因此，焊接操作技能長(zhǎng)期不能提高。在 訓(xùn)練中要真正理論聯(lián)系實(shí)際，切實(shí)弄清楚上述的這