子任务六　对接横焊

目标要求

掌握多层多道堆焊及单面焊双面成形的打底层焊接技术。

一、任务

任务如图1.46所示。

图1.46

注：焊缝符号表示见图1.19。

二、任务准备

(1)焊件：Q235钢板，规格为300mm×100mm×10mm，一侧加工成30°坡口，每组两块。

(2)焊条：E4303型，直径为3.2mm、4.0mm。

(3)装配及定位焊。用砂纸或锉刀清理坡口正、反两侧20mm范围内的铁锈及污物，使之露出金属光泽，矫平焊件并锉削出钝边。然后装配焊件留出合适的间隙，组对的各项尺寸见表1.9。

表1.9　对接横焊组对的各项尺寸

在焊件两端进行定位焊，要焊牢，以防焊接过程中出现收缩过大和开裂现象。由于对接横焊采用多层多道焊，产生的角变形大于其他焊接位置，所以预留反变形量较大。焊件的装配图见图1.47。

三、任务相关知识

对接横焊是指对接接头焊件处于垂直位置而接口为水平位置时的焊接操作。对接横焊根据焊件的厚度不同，分为不开坡口双面焊、开坡口多层焊或多层多道焊。

1.焊件厚度较小时采用的焊接方法

当焊件厚度小于6mm时，一般不开坡口，可采取双面焊。

(1)正面焊缝的焊接可通过留有适当的间隙(1～2mm)以得到一定的熔透深度，通常采取两层焊。第一层焊道宜用直线往复运条法，选择小直径焊条，焊条角度见图1.48。借助电弧的吹力托住熔化金属，防止其下淌。

第二层焊道(即盖面焊缝)可采用多道焊作为修饰焊缝。一般堆焊三条焊道：第一条焊道应该紧靠在第一层焊道的下边缘施焊，第二条焊道覆盖第一条焊道1/2～2/3的宽度，第三条焊道覆盖第二条焊道约1/2的宽度，要注意使第三条焊道与母材圆滑过渡。为防止咬边缺陷，最好使其焊道窄而薄些，所用焊条的直径和焊接电流要小些，运条速度要快些，并用直线形或直线往复形运条方法进行焊接。

图1.47

图1.48

(a)焊接方向的焊条角度；(b)焊条下倾角度

(2)背面封底焊焊前要清理干净根部的熔渣。为保证一定的熔透深度，并与正面焊缝良好熔合，应选用小直径的焊条，调节稍大些的焊接电流，采用直线运条法，用一条焊道完成背面的封底焊接。

2.焊件厚度大时采用的坡口形式

当焊件较厚时，一般采用带钝边的V形坡口、单边Y形坡口和双单边V形坡口形式，见图1.49。对接横焊时的坡口特点是下面的焊件不开坡口或坡口角度小于上面的焊件，这样有助于防止表面熔化金属下淌，从而有利于焊缝成形。对于开坡口对接横焊，可采用多层焊或多层多道焊，其焊道排列见图1.50。

(1)多层焊时，焊接第一层焊道可选择小直径焊条。若坡口根部间隙较小，采用直线运条法；若根部间隙较大，采用直线往复运条法。以后各层焊道可根据板厚选择直径3.2mm或 4.0mm的焊条，采用直线形、直线往复形或斜圆圈形运条法。斜圆圈形运条时，应保持较短的焊接电弧和有规律的运条节奏。每个斜圆圈与焊缝中心的斜度不大于45°，当焊条运动到斜圆圈上面时，电弧应短些并稍停片刻，使较多的熔敷金属过渡到焊道中(以防咬边)。然后，焊条缓缓地将电弧引到焊道下边并稍稍向前移动(防止下淌的熔化金属堆积)，紧接着再把电弧运动到斜圆圈的上面(只运条不焊接)，如此反复循环，见图1.51。焊接过程中要保持熔池之间搭接1/2～2/3。

图1.49

(a)V形坡口；(b)单边Y形坡口；(c)双单边V形坡口形式

图1.50

(a)多层焊；(b)多层多道焊

图1.51

(2)多层多道焊时，焊条角度应根据各焊道的位置适时改变，见图1.52，并保持各焊道之间的搭接量，始终短弧、匀速直线运条，以获得较好的焊缝成形。

图1.52

四、任务实施

(1)确定焊接工艺参数，见表1.10。

表1.10　对接横焊焊接工艺参数

(2)打底层焊。将焊件垂直固定在焊接支架上，保证接口呈水平位置，坡口上缘与焊工视线齐平。打底层焊时，首先在定位焊缝前引弧，随后将电弧拉到定位焊缝的中心部位预热，当坡口钝边即将熔化时，将熔滴送至坡口根部，并压一下电弧，从而使熔滴熔化的部分定位焊缝和坡口钝边熔合成第一个熔池。当听到背面有电弧的击穿声时，立即熄弧，形成明显的熔孔，然后依次先上坡口、后下坡口往复击穿—熄弧焊接。熄弧时焊条向后下方快速动作，在从熄弧转入引弧时要干净利落，焊条要与熔池保持较短的距离(作引弧的准备动作)，待熔池温度下降、颜色由亮变暗时，迅速而准确地在原熔池的顶端引弧—熔焊片刻(约0.8s)，再立即熄弧。如此反复地引弧—熔焊—熄弧—准备—引弧。完成打底层的焊接。在更换焊条熄弧前，必须向熔池背面补充几滴熔滴，避免出现缩孔，然后将电弧拉到熔池的下侧后方熄弧。接头时，在原熔池后面10～15mm处引弧，焊至接头处稍拉长弧，借助电弧的吹力和热量重新击穿钝边，然后压一下电弧并稍作停顿，形成新的熔池后，再转入正常的往复击穿焊接。

(3)填充层焊。填充层采取二层三道焊，填充层施焊前，先将第一层焊道的熔渣及飞溅物清理干净，并适当调大焊接电流，以避免产生夹渣及未熔合等缺陷。焊第一层填充焊道时，焊条下倾约10°，与前进方向成75°～80°的角度，采用直线形运条为单层单道焊，保证与坡口面良好熔合，焊道表面平整。第二层填充焊有两条焊道(3、4)，其焊道分布及焊条角度见图1.53。

图1.53

施焊第二层下面的填充焊道时，电弧对准第一层填充焊道的下沿，作小斜圆圈形摆动，使熔池能覆盖前一层焊道的1/2～2/3。施焊第二层上面的填充焊道时，电弧对准第一层填充焊道的上沿，作直线形运条，使熔池正好填满空余位置。填充层焊完后，应使其表面距下坡口棱边约1.5mm，距上坡口棱边约0.5mm，若填充层焊道有凸凹处应在盖面焊前予以补平，为盖面层施焊打好基础。

(4)盖面层焊。采用3～4条焊道(5、6、7)依次从下往上堆焊，焊条与焊件的角度见图1.54。

图1.54

施焊时，采用直线形运条法，焊条作微微地向前移动，运条速度要均匀，短弧焊接。焊接最下面盖面焊道时，注意观察熔池的下边缘，只要熔化了坡口棱边就向前运条，以保证焊道与焊件下表面形成圆滑过渡的焊缝。接下来的每一条焊道都要覆盖前一条焊道的1/3～1/2，最后的上表面焊道运条速度应稍快，焊道尽可能细、薄，以避免出现咬边缺陷，有利于焊道与焊件上表面圆滑过渡，表面焊缝的实际宽度以覆盖上、下坡口边缘各1.5～2mm为宜。

(5)最后清理表面焊缝的熔渣，检查焊缝质量。

五、任务分配

焊件：Q235钢板，规格为300mm×100mm×10mm，一侧加工成30°坡口，每组两块。按图1.46要求练习。

焊条：E4303型，直径为3.2mm和4.0mm。

单件工时：45min。

六、任务检测与评价

七、任务总结(任务质量分析)

Y形坡口对接横焊时，熔滴和熔渣受重力作用而下淌，容易产生焊缝上侧咬边、焊缝下侧金属下坠、焊瘤、夹渣、未焊透等缺陷。为了克服重力的影响，避免上述缺陷的产生，要改变焊接过程中运条速度过慢、熔池体积过大、焊接电流过大、电弧过长等不正确操作。宜用短弧焊接，多道堆焊，并根据焊道的不同位置调整合适的焊条角度。打底层焊选择小直径焊条，断弧焊频率要适宜，电弧在坡口根部停留时间要得当。打底层焊接过程中，要求下坡口面击穿的熔孔始终超前上坡口面熔孔0.5～1个熔孔直径，这样有利于减少熔池金属下坠，避免出现熔合不良的焊接缺陷。打底层断弧焊时，每次焊条的落点都要在原熔池的前沿端部(不同于平、立焊打底焊在熔池的1/2或2/3处)，这样做有利于熔渣分流于坡口正、反面，既可以对前后熔池进行保护，又可以减少正面过多熔渣的堆积，避免夹渣缺陷。打底层焊接时每次向熔池送给的液态金属要少，每次送给熔滴的时间为0.5～1s；熄弧间断频率要快，每次1～1.5s；焊成的焊道要薄，焊道厚度约为3mm。盖面层多道焊接时，每道焊道焊后不宜马上敲渣，待盖面焊缝形成之后一起除渣，这样有利于盖面焊缝的成形及保持表面的金属光泽。每条焊道之间的搭接要适宜，避免脱节、重叠过多、夹渣及焊瘤等缺陷。焊接过程中，保持熔渣对熔池的保护作用，防止熔池裸露而出现粗糙的焊缝波纹。如果焊件较厚、焊缝较宽，使用碱性焊条完成盖面焊焊缝时，采用大斜圆圈形运条法可一次表面成形。使用碱性焊条进行对接横焊单面焊双面成形，与上述操作方法基本相同，只有打底层焊接要采用连弧焊法。对接横焊的打底层，焊接电流要适当大一些，并通过适宜的断弧频率来控制熔池温度，这样可以有效地防止出现夹渣和未焊透的缺陷。

八、复习思考题

(1)V形坡口对接横焊如何防止熔化金属下淌?

(2)V形坡口对接横焊时容易出现哪些缺陷，如何防止?

(3)V形坡口对接横焊单面焊双面成形的打底层焊、填充层焊和盖面层焊的操作有什么特点?