各种位置的焊接技术一
各种位置的焊接技术一
一、平焊及平角焊接技术
平焊是焊接在水平面上任何方向的焊缝。平焊在生产上应用最为广泛,其优点是操作容易,劳动强度小,焊条熔滴容易过渡到熔池,熔池形状和金属容易保持,焊缝质量较高;与其他空间位置的焊接比较,生产率较高,可使用较大的焊条直径和焊接电流。
1.平焊技术
1)不开坡口的对接平焊
钢板厚度小于6mm时,可采用不开坡口对接。在按规定要求进行定位焊后,首先焊接正面焊缝,宜用直径为3.2mm-4mm焊条进行短电弧焊接。所采用的焊接电流约为110A~180A,能使溶深达到焊件厚度约2/3,焊缝宽度为5mm〜8mm,增强量应小于1.5mm。焊接过程中必须保证焊缝边缘熔合良好。
焊接反面封底焊缝时,对不重要的焊件,焊前可不必刨槽,但应将根部的焊渣清除干净,然后选用直径为3.2mm焊条进行焊接,但为了保证焊透,应选用大些的焊接电流。
焊接时采用的运条方法一般为直线形,焊条和焊件表面的正确角度,如图5-9所示。运条速度的快慢主要取决于焊缝间隙,但是焊正面焊缝时,其运条速度在间隙较小情况下,可以慢一些,以获得较大焊缝熔深和宽度。焊反面封底焊缝时,则运条速度宜快些,以获得较小的宽度。
2)开坡口的对接平焊
当焊件厚度等于或大于6mm时,因为电弧的热量很难使焊缝的根部焊透,所以应开坡口。常用的坡口类型有V形和X形。对这两种对接接头的焊接,可采用单层焊、多层焊及多层多道焊等工艺(图5-10)。
(1)开坡口的单层焊法 钢板厚度为6mm的V形对接,可以采用单层焊接,如图5-10(a)所示。但焊接时不仅要注意钢板边缘的熔合情况,还应防止根部焊穿。这种厚度的钢板最好也采用多层焊,因为比较容易控制焊缝质量。
(2)开坡口的多层焊法 钢板厚度在6mm以上的V形对接,采用两层或两层以上的多层焊接,如图5-10(b)所示。当焊正面焊缝的第1层时,应选用直径较小的焊条(一般直径为3.2mm~4mm)。运条方法则根据间隙大小而定,当间隙小时可采用直线形;间隙较大时可采用往复直线形,这样可避免焊穿。清渣后焊接第2层焊缝时,可选用直径较大的焊条,运条方法用往复直线形或小锯齿形,并采用较短的电弧焊接。以后各层焊缝均可采用锯齿形或月牙形运条方法,但其摆动范围应逐渐加宽,如图5-11所示。
V形坡口对接焊时,应注意以下几个方面:首先要正确的选择多层焊层次,每层焊缝不应过厚,以使焊缝成形符合要求。其次焊条摆动时,必须注意坡口两边应稍作停留,防止产生熔合不良和夹渣等缺陷。另外每一层焊缝表面上的焊渣和飞溅金属微粒等,必须清除干净,各层焊缝的接头要相互错开。
在焊好有坡口的一面焊缝后,反面封底焊缝的焊接与不开坡口的接头相同。
为了防止焊接X形坡口变形,每层焊缝的焊接顺序与V形坡口不同(图5-10(c)),而其他操作方法都相同。
2.平角焊技术
T形接头的焊缝称为填角焊缝,焊接时,由于较容易产生未焊透,焊缝单边及咬边等缺陷。所以应正确地选择焊接规范,同时必须根据两板的厚度来调整焊条的角度。如焊接厚度不同的填角焊缝时,电弧应偏向于厚板的一边,使两板的受热温度均匀,如图5-12所示。
T形接头的焊法,同样可采用单层焊、多层焊或多层多道焊。一般焊脚尺寸在7mm以下,可采用单层焊,焊接时采用直径为2mm-5mm焊条,运条方法为斜环形或直线形。焊接时要保持短弧,同时要防止焊缝产生单边以及在垂直板上造成咬边等缺陷(图5-13)。另外还必须选用适当的焊接电流,因为电流过小会产生夹渣;电流过大会增加金属飞溅和形成焊缝严重的单边和咬边现象。
当Y形接头的焊脚尺寸要求在7mm~10mm时,可采用多层焊(图5-14(a)),或多层多道焊。焊接时,第1层用直径为3.2mm〜4mm的焊条,以直线形运条方法焊接,要注意应将顶角焊透。以后各层焊缝应采用2mm-5mm焊条,以斜环形运条方法进行焊接,并应防止产生焊缝单边和咬边
当T形接头的焊脚尺寸要求在10mm以上时,若采用多层焊,由于焊缝表面较宽,坡度较大,熔化金属量也多,则容易形成熔化金属下垂,给操作带来一定困难,所以应采用多层多道焊。焊接时,焊条可不做任何摆动,但运条速度必须均匀,特别要注意各道焊缝的排列顺序(图5--14(b))。焊接第一层的焊道时,应使用较大的焊接电流,以保证获得足够的熔深;焊接第2层焊道时,因焊件的温度增高,可使用较快的焊接速度,以避免垂直板产生咬边现象,另外焊条的角度应随每道焊缝的位置而选定(图5-15)。
多层多道焊时,为了提高生产率可采用直径为5mm的焊条。
在实际焊接过程中,如焊件能翻转,应尽可能把焊件放成船形位置焊接,如图5-16所示,这样能避免产生咬边和焊缝单边等缺陷。同时可使用大直径焊条和大电流焊接,从而提高生产效率,运条方法采用月牙形和锯齿形均可。
3.搭接平焊
搭接接头的焊缝也是一种填角焊缝。焊接时,主要缺陷是上板的边缘易受电弧高热熔化而产生咬边,同时容易产生单边焊缝,则必须很好地掌握焊条的角度和运条方法(图5-17)。
搭接平焊根据板厚不同,也可分单层焊和多层焊。焊接时焊条直径和运条方法的选择与T形接头相同。
二、立焊及立角焊技术
1.立焊的特点
立焊是焊接在垂直平面上垂直方向的焊缝。立焊时,由于焊条的熔滴和熔池内金属容易下流,所以操作较困难,如图5-18所示,但可采取以下措施尽设避免。
(1)采用较细直径(4mm以下)的焊条和使用较小的焊接电流(为平焊时的10%-15%)。
(2)采用短弧焊接,以使焊条的熔滴过渡到熔池的距离缩短。
(3)根据焊件接头形式的特点,选用合适的运条方法。
(4)选用正确的焊条角度。如对接立焊时,焊条角度在左右方向各为90°(图5-19(a))、与下方垂直平面成60°~80°(图5-19(b)),立焊T形接头时,焊条与两板之间各为45°(图5-19(c))。
2.对接立焊技术
1)不开坡口的对接立焊
不开坡口时,一般是采用从下向上焊接。焊接条件:焊条直径3.2mm,焊接电流要小些,电弧长度应不大于焊条直径。运条方法可用直线形跳弧法(与往复直线形运条法相似)、月牙形跳弧法以及锯齿形跳弧法等,如图5-20所示。
用直线形跳弧法时(图5-20(a)),当熔滴脱离焊枪末端过渡到焊件而形成熔池后,为了使过渡的熔滴得到及时凝结,应该移动电弧位置,使熔池有散热冷却的机会。所以采用跳弧法能有效地防止金属熔滴的下垂和流失。但要注意,为防止熔化金属氧化,跳弧时电弧长度不应大于6mm。
在实际生产中,由于焊条的性能及焊缝的条件关系,可采用月牙形跳弧法和锯齿形跳弧法等各种混合运条方法,尽量避免采用单纯的跳弧法,如图5-24(b)、(c)。在焊反面封底焊缝时,由于间隙较小,可适当增大焊接电流,保证获得较好的熔深,其运条可采用月牙形或锯齿形跳弧法等。
2)开坡口的对接立焊
开坡口的对接立焊一般采用多层焊,层数多少要根据焊件的厚度来决定。在焊正面第1层焊缝时,应采用直径较小的焊条。运条方法如图5-21(a)所示。对厚板可采用小三角形运条法,板厚中等或稍薄的采用小月牙形或跳弧运条法。第2层以上焊缝宜采用锯齿形运条法,所用焊条直径不大于4mm。最外一层的焊缝,应根据对焊缝表面的要求而定,如要求焊缝表面稍高的可用月牙形,要求焊缝表面稍平整的可用锯齿形,如图5-21(b)所示。
无论采用哪种运条方法,焊接第1层焊缝时,除了避免产生夹渣未焊透和咬边等缺陷外,焊缝的表面还要求基本平整,同时必须将焊渣彻底敲清,否则对以后各层焊道的焊接带来困难。在进行最外一层焊缝焊接时,运条的速度必须保持均匀一致,当运条至焊缝两侧时,要将电弧进一步缩短,并且稍微停留一下,这样有利于增加熔滴的过渡和缩小电弧的辐射面积,防止产生咬边等缺陷。
2.立面焊技术
T形接头立焊主要采用由下向上焊接工艺。焊接时,不但应注意焊透,同时要防止焊缝两侧产生咬边,则运条至焊缝两侧时,也应稍微停留一下,让熔滴充分填满焊缝两侧的咬边部分,电弧长度应尽可能短些,焊条在熔池中摆动的宽度应不大于所要求的焊脚尺寸。根据板厚及对焊缝的具体要求,选用合适的运条方法和焊条角度,常用的运条方法有跳弧法、三角形、月牙形以及锯齿形等(图5-22)。
三、横焊及横角焊技术
横焊是焊接在垂直平面上水平方向的焊缝,,横焊时,熔化金属由于重力作用,容易下流而产生咬边、焊描及未焊透等缺陷(图5-23)。则应采用短电弧,小直径的焊条以及适当的焊接电流和运条方法。
1.不开坡口的对接横焊
板厚为3mm-5mm的不开坡口的对接横焊,应采用双面焊接。焊正面焊缝时,焊条直径为2.2mm或4mm。焊条的位置和角度如图5-24所示。
当焊接较薄焊件时,可采用往复直线形运条法,这样可利用焊条向前移动的机会而使熔池有冷却的时间,以防止熔滴下垂直或产生焊穿等缺陷。
焊接较厚焊件时,可采用短弧直线形或小斜环形运条法,以得到合适的熔深。焊接速度应稍快些,但要保持均匀,避免熔滴过多地熔化在某一点上而形成焊瘤,或在焊缝上部边缘产生咬边而影响焊缝成形。
进行封底焊时,焊条直径一般为3.2mm,焊接电流可稍大些,运条方法为直线形。
2.开坡口的对接横焊
开坡口对接横焊,其接头一般为V型或U型,坡口的特点是:下板不开坡口或坡口角度小于上板(图5-25)。这样有利于焊缝成形。
进行开坡口对接横焊时,可采用多层焊,如图5-26(a)所示。焊第1层时,焊条直径一般为3.2mm。运条方法可根据接头的间隙而定,如较小时可用直线形短弧焊接;较大时可用往复直线形运条法焊接。第2层焊缝用3.2rmn或4mm的焊条,通常采用斜环形运条法焊接(图-26(b))。
在焊接过程中,应保持较短的电弧长度和均匀的焊接速度。为了有效地防止焊缝上部边缘产生咬边和下部熔化金属产生下流现象,每个斜环形与焊缝中心的斜度不大于45°。当焊条末端运条到斜环形上面时,电弧应更短些,并稍停留一下,使较多量的熔化金属过渡到焊缝上去,然后缓慢地将电弧引到熔池的下边,电弧如此往复循环地运动,即可有效地避免各种缺陷的产生,从而获得良好的焊缝。
当V形厚板对接横焊时,应采用多层多道焊,这样能更好地防止熔化金属的下流而形成焊瘤。焊接条件为:焊条直径3.2mm或4mm,运条方法为直线形或小斜环形,焊条角度应根据焊缝各层、道的情况确定(图5-27),同时始终保持短弧焊接,而且速度要均匀。开坡口对接横焊时焊缝各层、道的排列顺序如图5-28所示。
四、仰焊及仰面焊技术
仰焊是指焊件在面部上方的一种焊接方法。
仰焊时,必须保持最短的电弧长度,以使熔滴在很短的时间内,从焊条末端过渡到熔池中去。图5-29(a)表示应用短电弧焊接时熔滴过渡情况,图5-29(b)表示应用长电弧焊接时的熔滴和熔池里的熔化金属向下垂落的情况。从图5-29可知,为减少焊接熔池的面积,并且使焊缝容易成形,则焊条直径和焊接电流要比平焊时的直径和电流要小。
仰焊时所用的焊条直径要使坡口形状而定,一般为3.2mm或4mm。若焊条直径较大则熔池面积过大,容易造成熔化金属向下垂落的情况。
1.对接仰焊技术
1)不开坡口的对接仰焊
当焊件的厚度为4mm左右时,可采用3.2mm焊条进行不开坡口对接仰焊。焊条的位置应与焊缝两侧成90°,并沿焊接方向保持70°~80°,如图5-30所示。在焊接过程中,焊条要保持上述位置均匀地运条,电弧长度应尽可能缩短。间隙小的接缝,可采用直线形运条;间隙较大的接缝,用往复直线形运条。焊接电流要合适,电流过小会使电弧不稳定和熔池热量不足,导致焊缝成形不良或溶深浅;电流过大,也会使电弧不稳定和熔池热量增大,而熔化金属垂落,导致成形不良甚至焊穿。
2)开坡口的对接仰焊
进行开坡口对接仰焊时,也采用多层焊或多层多道焊。焊第1层焊缝时,所用焊条直径为3.2mm,运条方法为直线形或往复直线形。第2层以后的运条方法均宜采用月牙形或锯齿形,如图5-31所示。无论采用哪种运条方法,均应使熔滴向熔池过渡量不宜过多,同时应用短弧焊接。各层焊缝的排列顺序与其他位置的焊缝一样,焊条的角度应根据每一层焊缝的位置做相应的调整,这样有利于熔滴的过渡和获得较好的焊缝成形。
2.T形接头的仰焊
T形接头的仰焊要比坡口仰焊容易掌握,焊脚在6mm以下时,宜采用单层焊;焊脚超过6mm时,可采用多层焊或多层多道焊。焊接过程中的注意事项与坡口对接仰焊时相同。
T形接头单层仰焊时,焊条直径宜采用3.2mm或4mm,焊条角度如图5-32所示。运条方法为直线形或往复直线形,当进行多层焊和多层多道焊时,运条方法可采用斜环形或斜三角形。
五、堆焊技术
堆焊主要用来修复机械设备工作表面的磨损部分和金属表面的残缺部分,以恢复原来的尺寸,或堆焊成耐磨、耐蚀的特殊金属表面层。
1.堆焊焊条
堆焊时必须根据不同要求选用不同焊条,修补堆焊所用的焊条成分一般和焊件金属相同,但堆焊特殊金属表面层时,应选用专用焊条,以适应机件的工作需要。
国产堆焊用焊条牌号根据其主要作用可分为以下几种:
堆10x-24x为不同硬度常温堆焊焊条;
堆25x-29X为常温高锰钢堆焊焊条;
堆30x-49x为刀具工具堆焊焊条;
堆50x—59x为阀门堆焊焊条;
堆60x—79x为合金铸铁堆焊焊条;
堆80x-89x为钴基合金堆焊焊条。
不同堆焊工件和堆焊焊条要采用不同的堆焊工艺,才能获得较满意的堆焊质量。现在国产堆焊用焊条的牌号、焊缝金属主要成分和用途列于表5-3中。
2.堆焊焊接方法
堆焊前,在堆焊处的表面上必须仔细地清除杂物、油脂等,使其显示出金属光泽后,才能开始焊接第1条焊缝,在堆焊第2条焊缝时,必须熔化第1条焊缝的1/3-1/2宽度,如图5-33所示。这样才能使各焊缝间紧密地连接,并防止产生夹渣和未焊透等缺陷。
当进行多层堆焊时,由于加热次数较多,且加热面积又大,所以焊件极易产生变形,甚至会产生裂缝。这就是要求第2层焊缝的堆焊方向与第1层互相成90°(图5-34)。同时为了使热量分散,还应注意堆焊顺序(图5-35)。
轴堆焊时,可按图5-36所示的堆焊顺序进行,也即采用纵向对称堆焊和横向螺旋形堆焊。堆焊时必须防止轴的变形量。
堆焊时,还要注意每条焊缝结尾处不应有过深的弧坑,以免影响堆焊层边缘的成形。则应采取将熔池引到前一条堆焊缝上的方法,如图5-37所示。
为了增加堆焊层的厚度,减少清洁工作,提高生产效率,通常将焊件的堆焊面放成垂直位置(图5-38),用横焊方法进行堆焊。
为了满足堆焊后焊件表面机械加工的要求,应留有一定的(3mm-5mm)机械加工量。