造成單面焊雙面成形質量差的原因及防止措施摘 要：近年來焊接技術普遍受到大家的關注，因此焊接專業也一直很熱門，焊接方法現在也越來越多，比如手電弧焊，二氧化碳氣體保護焊，電阻焊，等等。但不管哪種焊接方法，其本身都有各自的優缺點。下面我要討論的就是一種電弧焊的一種名為單面焊雙面成形在焊接過程中所形成的質量差的分析以及防治措施。單面焊雙面成形的焊接質量受到了焊接設備、焊材工藝流程、操作技術水平的限制。本文詳細的介紹了焊接電源、焊接電流、焊接速度、電弧電壓、焊接層數、焊條類形、焊條直徑等工藝因素對單面焊雙面成形技術焊接質量的影響和造成的相關缺陷。詳細的分析了單面焊雙面成形技術焊接質量差所引起的一系列問題及造成質量差的原因，提出了相應的防止措施，解決單面焊雙面成形技術的缺陷，使單面焊雙面成形技術進一步完善，加以推廣，并對單面焊雙面成形作業具有一定的指導作用。關鍵詞：單面焊雙面成形；焊接；質量；原因；措施Abstract: In recent years the welding technology is universally everyones attention, so also has been very popular professional welding and welding methods are now more and more, such as a flashlight arc welding, carbon dioxide welding, resistance welding, and so on. But no matter what kind of welding method, which itself has its own advantages and disadvantages. Below I will discuss is a kind of electric arc welding of a one-sided welding forming in called double welding process by the formation of the poor quality analysis and prevention and control measures. One-sided welding welding quality of double-sided forming by welding equipment, welding material process, operation of the technical level of the restrictions. This paper introduced the welding power source, welding current and welding speed, arc voltage, welding layer, electrode shape, electrode diameter of technological parameters such one-sided welding forming technology of double-sided ?Keywords:One-sided welding double-sided forming;Welding;Quality;Reason;Measures 目 錄前 言 焊接技術作為制造業的傳統基礎工藝與技術，在工業中應用的歷史并不長，但它的發展卻是非常迅速的。在短短的幾十年中焊接已在許多工業部門中為工業經濟的發展作出了重要貢獻，在各個重要的領域如航空航天、造船、汽車、橋梁、電子信息、海洋鉆探、高層建筑金屬結構中都廣泛應用，使焊接成為一種重要制造技術和材料科學的一個重要專業學科，開創了連接技術的新篇章。 隨著科學技術的發展，焊接已從簡單的構件連接方法和毛坯制造手段發展成為制造行業中一項生產尺寸精確的產品的生產手段。因此，保證焊接產品質量的穩定性和提高勞動生產率已成為焊接生產發展的急待解決的問題。下面舉例重點說明一下。 在機械制造業中不少過去一直用整鑄整鍛方法生產的大型毛坯改成了焊接結構，這大大簡化了生產工藝，降低了成本。許多尖端技術如宇航、核動力等如果不采用焊接結構，實際上是不可能實現的。焊接在整個工業中的地位還可以從這樣一個事實來判斷，即世界主要工業國家每年生產的焊接結構約占鋼產量的45%左右，焊接結構之所以有如此迅速的發展是因為它具有一系列優點。下面舉例說明一下，（一）與鉚接相比它可以節省大量金屬材料，大約可減輕15-20%的金屬材料，因為它不需要輔助材料，比如角鋼、平板，更不需要鉚釘，而且柳接件經過很長時間以后有可以會松動，影響質量，但焊接絕是不可能的，雖然只有一道焊縫，但它屬于原子結核，所以能夠充分的解決一切問題。其次焊接結構生產不需打孔，劃線的工作量也比較少，因此比較省工、省時間，工作效率當然就要高多了。（二）與鑄件相比焊接結構生產不需要制作木模和砂型，也不需要專門熔煉，澆鑄，工序簡單，生產周期短。這一點對于單件和小批量生產特別明顯，換句話說，和鑄件相比就是特別的節省時間也就是工作效率高，其次，焊接結構比鑄件節省材料，一般情況下，它比鑄鋼輕20-30%以上，比鑄鐵件輕50-60%，這主要是因為焊接結構的截面可以按設計的需要來選取，不必象鑄件那樣因工藝的限制而加大尺寸。因為液體要想讓它流動的好充分到位，就必須要有較大的空間，這勢必會用到更多的金屬材料。 比如12000噸水壓機的下橫梁采用焊接結構，凈重260噸而如果采用鑄鋼件則重量將達470噸，重量減輕將近45%，這是因為鑄造毛坯不易保證尺寸精度，顧加工裕量就會非常大，這樣所用的液體金屬當然就會多許多，而且占用的時間也非常長，這是因為熔化與冷卻金屬都是要用很長時間的原故，再有焊接車間所需要的設備和廠房投資一般都比生產同樣重量毛壞的鑄造車間低，它只需要一定的場地和所必要的電源，不需要特別復雜的工藝就可以進行加工，一條焊縫就已經完全解決問題了，所以焊接和鑄造比較之下即省工又省料同時又非常經濟便宜。以上對比說明了焊接的質量和工作效率的優越性。 有些構件在某些特定的部位它的材質有特殊的強度要求，比如大型齒輪的輪緣部分必須要用高強度的耐磨優質合金鋼，這樣才能常時間的使用，保證它的質量，但這種鋼材很貴，這就會大大的提高成本，所以其它部分為了節省材料可用一般鋼材來制造，這樣即提高了齒輪的使用性能，使它很結實耐磨，又節省了優質鋼材降低了成本，這就用到了拼焊的方法，比如堆焊和摩擦焊，把工件分別加工后再拼接在一起，形成一個很完美的整體，可見這一點也是很有優勢的。 因為以上所介紹的這些焊接的優點，所以我們只要正確的認識和切實的掌握它，并能夠合理的運用就能夠獲得高質量的構件，所以焊接是絕對不可替代的并值得努力發展的。 現代焊接技術自誕生以來一直受到諸學科最新發展的直接影響與引導，眾所周知受材料，信息學科新技術的影響，不僅導致了數十種焊接新工藝的問世，而且也使得焊接工藝操作正經歷著手工焊到自動焊，自動化，智能化的過渡，這已成為公認的發展趨勢。 在今天焊接作為一種傳統技術又面臨著21世紀的挑戰。一方面，材料作為21世紀的支柱已顯示出幾個方面的變化趨勢，即從黑色金屬向有色金屬變化；從金屬材料向非金屬材料變化，從結構材料向功能材料變化，從多維材料向低維材料變化；從單一材料向復合材料變化，新材料連接必然要對焊接技術提出更高的要求。另一方面，先進制造技術的蓬勃發展，正從住處化，集成化，等幾個方面對焊接技術的發展提出了越來越高的要求。突出“高”“新”以此來迎接21世紀新技術的挑戰。 20世紀中期焊接方法也有了突飛猛進的發展，隨著科技的進一步發展，出現了新的高精密度熱源電子束，等離子束、激光束等，使其精密度，溫度都大大的高出了電弧焊。真空電子束焊可以一次焊接透200mm的金屬，激光焊具有可以在大氣中進行焊接的優點，由于聚焦后的光斑只有0.2-2mm，由于焊縫小，當然變形也就小多了，接頭質量高。比如在航空發動機、汽車車身等重要領域立刻創造出了明顯經濟和社會效益，完全等合段摶高效，低耗、清潔、靈活生產的技術發展方向。 新材料的出現對焊接技術得出了新的課題，成為焊接技術發展的重要推動力，許多新材料，如耐熱合金，鈦合金，陶瓷等的連接都提出了新的課題。特別是異種材料之間的連接，采用通常的焊接方法，已經無法完成，固態連接的優越性日益顯現，擴散焊與磨擦焊已成為焊接界的熱點，比如金屬與陶瓷已經能夠進行擴散連接這在以前是不可想象的，所以固態連接是21世紀將有重大發展的連接技術。 通過前面的介紹我們已經知道焊接現在已從簡單的構件連接方法和毛壞制造手段發展成為制造行業中一項基礎工藝和生產尺寸精確的制成品的生產手段。因此，保證焊接產品質量的穩定性和提高勞動生產率已成為焊接生產發展亟待解決的問題。使得實現對焊接過程的自動控制、焊接工藝制造的自動化的需求越來越迫切。另外，計算機技術、控制理論、人工智能、電子技術及機器人技術的發展為焊接過程自動化提供了十分有利的技術基礎，并已滲透到焊接各領域中，取得了很多成果，焊接過程自動化已成為焊接技術的生長點之一。從焊接技術發展來看，焊接自動化、機器人化以及智能化已成為趨勢。 經過總結焊工的智能經驗并把它們運用到現在很先進的高科技中，能夠快速、靈活、安全的實現自動化焊接，現在在發達國家焊接自動化控制已經獲得了滿意的效果，對于宏觀焊接質量（如熔透控制，接頭尺寸等）的控制已取得了較大的進展，對于微觀焊接質量（焊縫的金相組織及機械性能）的控制也已經起步。焊接過程正由宏觀向微觀、由簡單控制向系統的智能控制發展。焊接技術是一門重要的金屬加工技術，盡管焊接技術發展很快，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。優質的單面焊雙面成形焊接的焊縫表面應圓滑過渡至母材，表面不得有裂紋、夾渣、氣孔、焊瘤、咬邊等缺陷，焊縫內部同樣不允許有缺陷。但焊接過程中由于設備、材料、工藝及操作等原因，使得形成的焊縫達不到質量要求，從而對結構的工作質量和使用壽命產生嚴重影響。 第一章 單面焊雙面成形技術的定義單面焊雙面成形技術是采用普通焊條，在不需要任何輔助措施條件下，只是坡口根部在進行組裝定位焊時，應按焊接的不同操作手法留出不同的間隙，在坡口的正面進行焊接，就會在破口的正、背兩面都能得到均勻整齊、成形良好，符合質量要求的焊縫。這種方法主要適用于板材對接接頭、管狀對接接頭和騎座式管板接頭。是鍋爐、壓力容器焊工應熟練掌握的操作技能1。第二章 常見的單面焊雙面成形常見的焊接缺陷2.1 尺寸上的缺陷包括焊接結構的尺寸誤差和焊縫形狀不佳等。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，而且容易造成應力集中,影響焊縫與母材的結合強度。2.2 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。2.3 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。化學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。第三章 單面焊雙面成形質量差引起的不良問題3.1 增加消耗，降低結構的質量和使用壽命焊接生產中，優質的焊接質量可以滿足設計要求，保證結構的正常使用壽命1。 而一旦出現嚴重的焊接缺陷，就會增加板材、焊材、電力及人力的消耗等。 否則，這些缺陷在使用過程中會引起嚴重的應力集中，降低結構的使用壽命。3.2 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鍋爐及壓力容器等重要構件的焊接生產中，一旦有嚴重缺陷，質量不合格，焊件的焊補非常困難，而且在生產過程中受各種交變載荷及壓力的作用，使焊縫的缺陷產生應力集中，加之焊縫的有效使用面積減小，減弱了焊接接頭的強度。輕則使產品的使用壽命受到影響，重則導致焊縫斷裂，產品破壞，釀成嚴重的事故。第四章 造成單面焊雙面成形焊接質量差的原因分析4.1 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，電弧燃燒不穩定，就不能保證工藝參數穩定，焊接過程就無法正常進行，焊接質量就得不到保證。用交流電源焊接時，電弧穩定性差。采用直流電源焊接時，電弧穩定、柔順、飛濺少，但電弧磁偏吹較交流嚴重。低氫型焊條穩弧性差，通常必須采用直流弧焊電源。用小電流焊接薄板時，也常用直流弧焊電源，因為引弧比較容易，電弧比較穩定。低氫型焊條用直流電源焊接時，一般用反接，因為反接的電弧比正接穩定。焊接薄板時，焊接電流小，電弧不穩定，因此焊接薄板時，不論是用堿性焊條還是用酸性焊條，都選用直流反接3。4.2 工藝因素對單面焊雙面成形焊接質量的影響4.2.1 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、焊穿、增加焊件變形和金屬飛濺量，也會使焊接接頭的組織由于過熱而發生變化，并增大氣孔傾向。 尤其在立焊操作時熔池難以控制，易出現焊瘤，弧長增加，就會產生咬邊。焊接電流過小，使電弧不穩，熔透深度減小，易出現未焊透、熔合不良、夾渣、脫節等缺陷。焊接電流應根據板件厚度、接頭形式、焊接位置、焊接層數、焊條類形、焊條直徑和焊接經驗等因素綜合考慮。對于一定直徑的焊條有一個合適的焊接電流范圍，可參考表1選擇3。表 1 焊接電流和焊條直徑的關系焊條直徑/mm1.62.02.53.2456焊接電流/A2540406550801001301602102002702603004.2.2 焊接速度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。焊接速度應該均勻適當，既要保證焊透又要保證不焊穿，同時還要使焊縫寬度和余高等符合設計要求。焊速過快，使熔池溫度不夠，易造成未焊透、未熔合、焊縫成形不良等缺陷。焊速過慢，使高溫時間長，熱影響區寬度增加，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。4.2.3 電弧電壓焊接過程中合理的控制電弧長度是保證焊縫質量穩定的重要因素。焊條電弧焊電弧電壓主要由電弧長度決定的。電弧長度越大，電弧電壓越高，電弧長度越短，電弧電壓越小。電弧過長對熔化金屬保護差，空氣中的氧、氮等有害氣體容易侵入，使焊縫易產生氣孔，焊接金屬的機械性能降低。但弧長也不易過短，若弧長過短，就會引起粘條現象，且由于電弧對溶池的表面壓力過大，不利于溶池的攪拌，使溶池中氣體及溶渣上浮受阻，從而引起氣孔、夾渣等缺陷的產生。4.2.4 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。焊接層數主要根據焊件厚度、焊條直徑、坡口形式和裝配間隙等來確定。可作如下近似估算：n=/d 公式（1）式中：n為焊接層數；為焊件的厚度（mm）；d為焊條的直徑（mm）對于低碳鋼和強度等級較低的低合金鋼的多層焊時，每層厚度過大，對焊縫金屬的塑性（主要表現在冷彎上）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。4.2.5 焊條類形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，焊條類形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。在一般情況下，焊條直徑與焊件厚度之間的關系的參考數據，見表2。表 2 焊條直徑與工件厚度之間的關系焊件厚度/mm234561213焊條直徑/mm23.23.2445416在板厚相同的條件下，平焊位置的焊接所選用的焊條直徑比其他位置大一些，立焊，橫焊和仰焊應選用較細的焊條，一般不超過4.0mm。第一層焊道應選用小直徑焊條焊接，以后各層可以根據焊件的厚度選用較大的焊條。T形接頭、搭接接頭都選用較大直徑的焊條。4.3 操作因素在焊接生產過程中，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、收尾等操作方法掌握不熟練，這是造成焊縫質量差的重要原因之一。焊前對工件上的油、銹、水分清理不嚴格，焊條未經烘干處理或烘烤溫度不夠而投入使用，會促使焊縫產生大量的氣孔，從而使焊接縫質量達不到要求。第五章 單面焊雙面成形焊接產生焊接缺陷的防止措施5.1 作好焊前準備焊前應對焊機進行試焊，確認焊機的引弧性能和穩定性能好，工藝參數的調節方便、靈活、方可使用。工件應開Y形的坡口，鈍邊的尺寸一般選在0.51.0mm之間，坡口邊緣20mm以內處用磨光機打磨，并將表面的鐵銹、油污等清除干凈，露出金屬光澤。鍋爐壓力容器及重要結構的焊接一律采用堿性焊條，打底層焊接應選擇直徑3.2mm的焊條，中間層和蓋面層可選用4mm的焊條，并對焊條進行400烘干，保溫24h。使用時需要將焊條放在保溫筒內，隨用隨取。焊條在爐外停留時間不得超過4h，且反復烘干次數不能多于三次，藥皮開裂和偏心度超標的焊條不得使用4。5.2 焊接操作5.2.1 選擇合適的工藝參數焊條電弧焊的工藝參數通常包括：焊條直徑、焊接電流、電弧電壓、焊接速度、電源種類和極性、焊接層數等。焊接工藝參數選擇的正確與否直接影響焊縫形狀、尺寸、焊接質量和生產率。因此選擇合適的焊接工藝參數是焊接生產中不可忽視的一個重要問題。焊接電流應根據板件厚度、焊接位置、焊接層數、焊條類形、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。焊接過程中應盡量選擇使用短弧焊接，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弧長短些，以利于電弧的穩定，以避免咬邊、未焊透、氣孔等缺陷的產生。 焊速應合適，不宜過慢，以每層厚度不大于4-5mm為宜，以避免高溫停留增長，影響焊縫的機械性能，但焊速也不宜過快，以免造成