3.6 板材的焊條電弧焊操作
根據焊件接縫所處的空間位置,焊接位置分為平焊、立焊、橫焊和仰焊,焊接位置可用焊縫傾角和焊縫轉角的不同來區分。
處于不同焊接位置的焊縫,其焊接操作方法也有所不同。操作經驗比較豐富的焊工認為,各種位置焊接操作的共同要點是:應當通過保持正確的焊條傾角和掌握好運條的三個動作,把熔池溫度嚴格地控制在一定的正常范圍內,使熔池金屬的冶金反應完全,氣體、雜質排除徹底并與基體金屬熔合良好。雖然熔池溫度不容易直接測得,但是經驗證明,熔池溫度與熔池的形狀和大小有關。因此,焊接操作中只要仔細觀察并控制熔池的形狀與大小,并根據其變化情況,不斷調整焊條傾角和運條動作,就能達到控制熔池溫度,確保操作質量的目的。由于熔池形狀與大小,對于控制焊接質量很重要,而且在操作中是可以看到的,因此控制熔池形狀與大小是焊條電弧焊操作中最中心的技術要點。為此,應首先對運條的傾角及動作加以分析。
①焊條傾角。掌握好焊條的傾斜角度,可控制住鐵水與熔渣,使其很好地分離,防止熔渣的超前現象和控制一定的熔深。立焊、橫焊、仰焊時,還有防止鐵水下墜的作用。
②橫擺動作。橫擺動作能保證兩側坡口根部與每個焊波之間相互很好熔合,獲得適量的焊縫熔深與熔寬。
③穩弧動作(橫擺時電弧在某處稍加停留之意)。穩弧動作能保證坡口根部很好熔合,增加熔合面積。
④直線動作。直線動作能保證焊縫直線敷焊,并通過變化直線速度控制每道焊縫的橫截面積。
⑤焊條送進動作。焊條送進動作主要是控制弧長,其作用與焊條傾角相似。
以上動作是相互密切配合的。橫擺速度和直線速度在一定焊條傾角條件下,兩者間的變化直接影響熔池形狀與大小。在兩個速度相同或以不同速度配合時,可以使熔池成半圓形、橫向半橢圓形或縱向橢圓形。熔池大小的控制,必須在很好地熔合與保持開始形狀的情況下,使這兩種速度等速增減來加以控制。
以下分別介紹各種焊接位置的操作要點。
3.6.1 平焊
焊縫處在水平位置時的焊接操作,稱為平焊。根據焊接接頭形式的不同,平焊又有對接平焊、角接平焊和搭接平焊。
(1)對接平焊
對接平焊一般分為不開坡口和開坡口的對接平焊兩種,當板厚小于6mm時,不開坡口;當焊件厚度等于或大于6mm時,應開坡口。
不開坡口的對接平焊如圖3-39所示。焊接正面焊縫時宜用直徑為3~4mm的焊條短弧焊接,使熔深達到焊件厚度的2/3左右,焊縫寬度為5~8mm,加強高小于1.5mm。反面焊縫用直徑為3mm的焊條,可用稍大的電流焊接。對于重要的焊縫,在焊反面焊縫前,必須鏟除焊根。在不開坡口的對接平焊時焊條的角度如圖3-40所示。

圖3-39 不開坡口的對接平焊

圖3-40 不開坡口對接平焊焊條角度
不開坡口的對接平焊時,采用直線運條法,采用雙面焊時,背面焊縫也采用直線運條法,焊接電流應比焊接正面焊縫時稍大些,運條速度要快。當焊接與水平面傾斜的焊縫時,應采用上坡焊,防止熔渣向熔池前方流動,避免焊縫產生夾渣缺陷。
開坡口的對接平焊,坡口有V形和X形,采用多層焊法和多層多道焊法,如圖3-41和圖3-42所示。

圖3-41 多層焊
1—第一層焊道;2—第二層焊道;3—第三層焊道;4—第四層焊道;5—第五層焊道;6—第六層焊道

圖3-42 多層多道焊
多層焊時,第一層打底焊道應采用小直徑焊條,運條方法應根據間隙的大小而定。間隙小時可用直線運條法,間隙大時應用直線往復式運條法,以防燒穿。第二層焊道,可用直徑較大的焊條,采用直線形或小鋸齒形運條法,進行短弧焊。以后各層均可用鋸齒形運條法,而且擺動范圍要逐漸加寬,擺動到坡口兩邊時,應稍作停留,防止出現熔合不良、夾渣等缺陷。多層焊時,應注意每層焊縫不能過厚,否則會使焊渣流向熔池前面造成焊接困難。各層之間的焊接方向應相反,其接頭也應相互錯開,每焊完一層焊縫,要把表面焊渣和飛濺等物清除干凈后才能焊下一層,以保證焊縫質量和減小變形。
多層多道焊的焊接方法與多層焊相似,但應選好焊道數和焊道順序,焊接時,采用直線運條法。
不論采用何種形式的對接平焊,正確地選用好焊接工藝參數是保證焊接質量的關鍵,表3-29給出了對接平焊推薦使用的工藝參數。
表3-29 推薦對接平焊的工藝參數

(2)角接平焊
角接平焊形成角焊縫,如圖3-43所示。角焊縫按焊腳尺寸(在角焊縫中畫出的最大等腰三角形直角邊的長度)的大小采用單層焊、多層焊和多層多道焊。當焊腳尺寸小于6mm時的角焊縫采用單層焊,采用直徑為4mm的焊條;焊腳尺寸為6~8mm時,用多層焊,采用直徑為4~5mm的焊條;焊腳尺寸大于8mm時采用多層多道焊。焊條直徑的選擇,一般焊腳尺寸小于14mm,采用直徑4mm的焊條;焊腳尺寸大于14mm,采用直徑5mm的焊條,便于操作并提高生產率。

圖3-43 角焊縫
對角接平焊多層多道焊,在焊接第一道焊縫時,應用較大的焊接電流,以得到較大的熔深;焊第二道焊縫時,由于焊件溫度升高,應用較小的電流和較快的焊接速度,以防止垂直板產生咬邊現象。
角接平焊焊條的角度隨每一道焊縫的位置不同而有所不同,如圖3-44所示。角接平焊的運條手法,第一層(打底焊)一般不做橫向擺動,可以采用圓圈形、三角形、鋸齒形和直線運條法。

圖3-44 焊條角度隨每道焊縫位置而改變
在進行角接平焊的實際生產中,如焊件能翻動,應盡可能把焊件放在船形位置進行焊接,如圖3-45所示。船形位置焊接可避免產生咬邊等缺陷,焊縫美觀平整,有利于使用大直徑焊條和用大的焊接電流,提高生產率。運條手法可用月牙形或鋸齒形。

圖3-45 船形位置焊接
表3-30給出了T形接頭橫角焊推薦使用的工藝參數。
表3-30 推薦T形接頭橫角焊的工藝參數

(3)搭接平焊
搭接平焊形成的焊縫為一種填角焊縫。焊接時焊條與下板表面間的角度應隨下板的厚度增加而增大,如圖3-46所示。焊條與焊接方向間的角度以75°~85°為宜。當焊腳尺寸為6mm時,用直徑為4~5mm的焊條,按斜圓圈形運條法進行單層焊。當焊腳尺寸為6~8mm時,采用多層焊,焊第一層用直徑為4~5mm的焊條,以直線形運條為宜;第二層用直徑為5mm的焊條,運條方法為斜圓圈形。當焊腳尺寸大于8mm時,采用多層多道焊。搭接平焊除以上說明外,其他方面與一般角焊縫焊接相同。開始焊接時電流可大些,當焊件溫度升高后,電流可小些,以防板邊緣熔化過多而咬邊,確保焊縫成形良好。

圖3-46 搭接平焊的焊條角度
(4)焊接操作注意事項
①焊接過程中應始終注意保持焊條角度的正確。
②斜圓圈形運條時應注意:開始1/4圈要慢,焊條作微微往復的前移動作,以防止熔渣超前;再1/4圈要稍快,以防止熔化金屬下淌;在半圈位置處稍作停頓,以填加適量的熔滴,避免咬邊;再在3/4圈要稍慢,保持各熔池間形成1/2~2/3的重疊,以利焊成形;最后1/4圈稍快,并在終點處稍作停頓。
③焊道收尾時要填滿弧坑。
④焊接過程中要注意焊腳尺寸的一致性。
⑤角焊時電弧對兩焊板的加熱溫度不應有太大的偏差。
a.T形接頭平焊。焊條的焊接方向上的傾角為65°~80°,電弧的指向應偏向厚板,以使兩板加熱溫度相等。焊接多層多道焊時,還應根據焊道位置及板厚調整焊條角度,以保證焊縫良好成形,如圖3-47所示。

圖3-47 T形接頭平焊
b.角焊接頭平焊。根據角接接頭不同坡口形式,采用不同的施焊方法,包括控制焊縫熱輸入,短弧焊,電弧偏向豎板一邊等,以保證焊縫兩側熔化程度相同(圖3-48)。

圖3-48 角焊接頭平焊的施焊方法
c.搭接平焊。為避免產生焊縫單邊、咬邊、頂角焊不透和焊縫夾渣缺陷,應根據兩板的厚薄來調整焊條的角度,同時電弧要偏向厚板一邊,以使兩邊熔透均勻。焊條傾角過大或過小都會使焊縫成形不良(圖3-49)。

圖3-49 搭接平焊的施焊方法
3.6.2 立焊
焊縫處在垂直位置時的焊接操作,稱為立焊。立焊分為對接立焊和角立焊兩種。
(1)對接立焊
對接立焊除了要控制熔化金屬不下淌外,還要求焊縫保持平直。因此,常采用小直徑焊條和較小的焊接電流,并采用短弧焊接法。
對于不開坡口的對接立焊,當焊接薄板時,容易產生燒穿、咬肉和變形等缺陷。對接立焊采用自下而上和自上而下兩種焊接方法;后一種方法也稱立向下焊。采用自下而上的方法時,如選用堿性焊條,焊條直徑為2.5mm或3.2mm,焊接電流均應較平焊小。采用短弧焊接,可使熔滴過渡的距離縮短,易于操作,有利于避免燒穿,縮小受熱面積,減小變形。運條手法可用直線形、月牙形或鋸齒形等。在操作中,當觀察到有咬肉等缺陷時,焊條可在咬肉部位稍微停一會兒,然后再抬起電弧。如發現有熔化金屬下淌,焊縫成形不良的部位應立即鏟去,一般可用電弧吹掉后再向上焊接。當發現有燒穿時應停止焊接,將燒穿部位焊補后,再進行焊接。
對于不開坡口的對接立焊,當立向下焊時,應采用向下焊焊條。當采用酸性焊條時,也必須用小直徑焊條,并注意焊條的角度,一般采用長電弧焊接法。在操作中應注意觀察焊縫的中心線、焊接熔池和焊條的起落位置。由于酸性焊條為長渣;所以要求焊條擺動的速度快而且準確。焊條的擺動方法,是以焊縫中心線為準的,應從左右兩側往中間作半圓形擺動。
對于開坡口的對接立焊,坡口形式有V形或U形等,一般采用多層焊,層數的多少根據焊件的厚度而定。在焊接時,一定要注意每層焊縫的成形,如圖3-50(a)所示。如果焊縫不平,中間高兩側低,甚至形成尖角,如圖3-50(b),則不僅給清渣帶來困難,而且因成形不良造成夾渣、未焊透等缺陷。

圖3-50 開坡口對接立焊的焊縫成形
開坡口的對接立焊可分為以下三個環節。
①封底焊 封底焊即正面的第一道焊縫。封底焊時應選用直徑較小的焊條和較小的焊接電流。對厚板可采用小三角形運條法,對中厚度板或較薄板,可采用小月牙形或跳弧運條法。封底焊時一定要保證焊縫質量,特別要注意避免產生氣孔。如果在第一層焊縫產生了氣孔,就會形成自下而上的柱貫穿氣孔。在焊接厚板時,封底焊宜采用逐步退焊法,每段長度不宜過長,應按每根焊條可能焊接的長度來計算。
②中間層焊縫焊接 中間層焊縫的焊接主要是填滿焊縫。為提高生產效率,可采用月牙形運條,焊接時應避免產生未熔合、夾渣等缺陷。接近表面的一層焊縫的焊接非常重要,一方面要將以前各層焊縫凸凹不平處加以平整,為焊接表層焊縫打下基礎;另一方面,這層焊縫一般比板面低1mm左右,而且焊縫中間應有些凹,以保證表層焊縫成形美觀。
③表層焊縫焊接 即多層焊的最外層焊縫,應滿足焊縫外觀尺寸的要求。運條手法可按要求的焊縫的余高加以選擇。如果余高要求較高時,焊條可作月牙形擺動;如果對余高要求稍平整時,焊條可作鋸齒形或不等八字形擺動。在表層焊縫焊接時應注意運條的速度必須均勻一致。當焊條在焊縫兩側時,要將電弧進一步縮短,并稍微停留,這樣有利于熔滴的過渡和減少電弧的輻射面積,以防止產生咬肉等缺陷。
不等八字形運條法,如圖3-51所示。當表層焊縫較寬時,若采用月牙形或鋸齒形手法,一次擺動往往達不到焊縫邊緣良好的熔合,采用八字形運條法能得到較寬的焊波,焊縫表面是魚鱗狀的花紋。不等八字形運條法焊接時自左向右把熔滴放置在焊縫寬度的1/3處,稍微停頓一下,接著把焊條抬高并引到焊縫的2/3處,再向焊縫右邊瞬間劃弧以后,將焊條降落到焊縫的2/3處,瞬間變成短弧,停頓一下,使熔化金屬與前面的焊波熔合好,然后把焊條抬高向左引到焊縫寬度的1/3處……,這種有規律的運條方法要求焊條有節奏地均勻擺動,擺動時要求快而穩,熔滴下落的位置要準確。

圖3-51 不等八字形運條法
表3-31給出了對接接頭立焊推薦使用的工藝參數。
表3-31 推薦對接接頭立焊的工藝參數

(2)角立焊
角立焊操作時應注意以下問題。
①焊條的位置 為了使兩塊鋼板均勻受熱,保證熔深和提高工效,在角立焊時應注意焊條的位置和傾斜角度。當被焊的兩塊鋼板厚度相等時,焊條與兩塊鋼板之間的夾角應左右相等,焊條與焊縫中心線的夾角,應根據板厚的不同來改變其大小,一般應保持60°~80°。
②熔化金屬的控制 角立焊操作的關鍵是如何控制熔化金屬,要求焊接時精力集中,注意觀察金屬的冷卻情況,焊條要根據熔化金屬的冷卻情況有節奏地擺動。在角立焊的過程中,當引弧后焊出第一個焊波時,電弧應較快地提高;當看到熔池瞬間冷卻成一個暗紅點時,電弧又降到弧坑處,并使熔滴凝固在前面已形成的焊波2/3處,然后電弧再抬高。如果前一熔滴未冷卻到一定的程度,就過急地下降焊條,就會造成熔化金屬下淌;而當焊條下降動作過慢時,又會造成熔滴之間熔合不良。如果焊條放置的位置不對,就會使焊波脫節,影響焊縫的美觀和焊接質量。
③焊條的擺動 應根據板厚的不同和對焊腳尺寸的要求,選擇適當的運條手法。對焊腳尺寸較小的焊縫,可采用直線往復形運條手法;對焊腳尺寸要求較大的焊縫,可采用月牙形、三角形、鋸齒形等運條手法,如圖3-52所示。為避免出現咬肉等缺陷,除選用合適的焊接電流外,焊條在焊縫兩側應稍停片刻,使熔化金屬能填滿焊縫兩側的邊緣部分。焊條的擺動寬度應不大于所要求的焊腳尺寸,例如要求焊出10mm寬的焊縫時,焊條的擺動范圍應在8mm以內,否則焊縫兩側就不整齊。

圖3-52 角立焊焊條的擺動
④局部間隙過大的焊接方法 對角立焊縫當不要求焊透或遇到局部間隙超過焊條直徑時,可預先采用立向下焊的方法,使熔化金屬把過大的間隙填滿后,再進行正常焊接。這樣做不僅可以提高工效,而且還大大減少金屬的飛濺和電弧偏吹。對間隙過大的薄板焊接,采用這種方法還有減小變形的效果。
表3-32給出了T形接頭立焊推薦使用的工藝參數。
表3-32 推薦T形接頭立焊的工藝參數

(3)焊接操作注意事項
立焊是焊接垂直平面上垂直方向的焊縫。由于在重力的作用下,焊條熔化所形成的焊滴和熔池中熔化的金屬要下淌,使焊縫成形困難,不如平焊美觀,相對于平焊來說,立焊的操作更有一定難度。立焊時應注意以下問題。
①焊條直徑和電流強度應比平焊小 立焊時選的電流強度可比平焊小10%~15%,以避免過多的熔化金屬下淌;其次,應采用短弧焊接法,以避免電弧過長所造成的熔滴下滴及嚴重飛濺。
②焊條的運動 在立焊過程中眼睛和手要協調配合,采用長短電弧交替起落焊接法。當電弧向上抬高時,電弧自然拉長些,但不應超過6mm;電弧自然下降在接近冷卻的熔池邊緣時,瞬間恢復短弧。電弧縱向移動的速度應根據電流大小及熔池冷卻情況而定,其上下移動的間距一般不超過12mm,如圖3-53所示。焊條與焊縫中心線夾角應保持在60°~80°,并保持焊條左右方向的夾角相等。焊條的運條手法要根據焊縫的熔寬來決定。

圖3-53 立焊時焊條的運動
③焊工的操作姿勢 立焊的操作姿勢根據焊縫與焊工距離的不同,一般采用胳膊有依托和無依托兩種姿勢。如圖3-54所示,有依托即胳膊大臂輕輕地貼在上體的肋部或大腿、膝蓋部位,隨著焊條的熔化和縮短,胳膊自然地前伸,起到調節作用。用有依托的焊接姿勢,比較牢靠、省力。無依托即把胳膊半伸開或全伸開,懸空操作,需要通過胳膊的伸縮來調節焊條的位置。胳膊活動范圍大,操作難度也較大。

圖3-54 立焊時焊工的操作姿勢
④握焊鉗的方式 正握式如圖3-55(a)、(b)所示,反握式如圖3-55(c)所示。圖3-55(a)為一般立焊時常用的握焊鉗方式。當遇到較低的焊接部位和不好施焊的位置時,常用圖3-55(b)的握焊鉗方式,也可以采用圖3-55(c)的拿握方式,由焊工的操作習慣而定。

圖3-55 握焊鉗的方式
⑤立向焊接不宜使用較大的電流和過長的電弧 立焊時使用電流過大或焊條向前移動速度太慢,會使熔池過熱,鐵水不能很快凝固,將導致焊縫咬邊或產生焊瘤;但電弧過長、電流大,熔池溫度過低也會產生夾渣和未焊透缺陷。因此立向焊接應采用適當的運條角度和適宜運條方法:使用較小電流,短弧焊接,以利焊縫成形(圖3-56)。

圖3-56 立焊時采用的角度
3.6.3 橫焊
橫焊是焊接垂直或傾斜的平面上的水平方向的焊縫。根據焊接接頭形式的不同,橫焊法又有對接橫焊、搭接橫焊等。
橫焊時,由于熔化的金屬受到重力作用而易下淌,造成焊縫上側產生咬邊缺陷,下側形成淚滴焊瘤或未焊透,如圖3-57所示。因此,橫焊時,采用短弧焊接,并且選用較細的焊條和比平焊較小的焊接電流及適當的運條手法。

圖3-57 橫焊易產生的缺陷
(1)對接橫焊
對接橫焊根據是否開坡口,可分為開坡口對接橫焊及不開坡口對接橫焊兩種。
①不開坡口的對接橫焊 不開坡口的對接橫焊當板厚為3~5mm時應采用雙面焊。正面焊時焊條直徑宜為3.2~4mm,焊條與下板成75°~80°,如圖3-58所示。當焊件較薄時,用直線往復式運條法,這樣可借焊條向前移動的機會使熔池得到冷卻,熔池中熔化的金屬就有機會凝固,從而防止燒穿。當焊件較厚時,可采用短弧直線形或小斜圓圈形運條手法,如圖3-59所示,以得到合適的熔深。在焊接時,焊接速度應稍快并均勻,避免焊條的熔化金屬過多地聚集在某一點上,形成焊瘤并在焊縫上部咬邊,而影響焊縫成形。反面封底焊時,應選用細焊條,焊接電流可適當加大,一般可選平焊時的焊接電流強度,用直線運條法進行焊接。

圖3-58 橫焊焊條的角度

圖3-59 不開坡口對接橫焊縫
②開坡口的對接橫焊 對接橫焊坡口加工如圖3-60所示。一般下板不開坡口,或下板所開坡口角度小于上板,這樣有利于焊縫成形。開坡口對接橫焊焊縫如圖3-61所示。

圖3-60 橫焊接頭的坡口加工

圖3-61 開坡口對接橫焊焊縫
對于開坡口的對接橫焊,常選用多層多道焊。在焊第一道焊縫時,應選用細焊條,一般直徑為3.2mm,運條手法可根據接頭的間隙大小來決定,當間隙大時,宜采用直線往復形運條法。第二道用直徑3.2~4mm的焊條,采用斜圓圈形運條手法,如圖3-62所示。在施焊過程中,應保持較短的電弧長度和均勻的焊接速度。為了有效地防止焊縫表面咬邊和下面產生熔化金屬下淌現象,每個斜圓圈形與焊縫中心線的斜度不得大于45°。當焊條末端運到斜圓圈上面時,電弧應更短,并稍停片刻,使較多的熔化金屬過渡到焊縫上去。然后慢慢將電弧引到焊縫下邊,即原先電弧停留的旁邊,如圖3-63所示,這樣做能有效地避免各種缺陷,使焊縫成形良好。

圖3-62 開坡口對接橫焊斜圓圈運條法
1—焊條慢下;2—電弧壓縮并稍停;3—電弧拉長并迅速向上

圖3-63 厚板多層多道焊焊條的角度
1~3—焊道
當橫焊板厚大于8mm時,除打底焊的焊縫,應采用多層多道焊,如圖3-63所示,這樣可以較好地避免由于熔化金屬下淌造成的焊瘤。在多層多道焊時,要特別注意控制焊道間的重疊距離。每道疊焊,應在前面一道焊縫的1/3處開始焊接,以防止焊縫產生凹凸不平。多層多道焊時運條手法用直線形,并應始終保持短弧和適當的焊接速度,同時焊條的角度也要根據焊縫的位置來調節,如圖3-63所示。焊條直徑可用3.2~4mm。在施焊過程中,焊縫的排列順序如圖3-64所示。

圖3-64 對接橫焊縫排列順序
1~12—焊縫
表3-33給出了對接橫焊推薦使用的工藝參數。
表3-33 推薦對接橫焊的工藝參數

(2)搭接橫焊法
搭接焊縫橫焊的操作方法較容易,要求焊條角度與水平成45°,與前進方向成75°,采用頂弧焊法,參44見圖3-65。

圖3-65 搭接橫焊焊條角度
一般第一遍采用直線運條。運條速度不宜過快,運條時要看到一半熔池發亮,而另一半熔渣逐步隨著焊條前進而覆蓋焊肉,否則易造成夾渣。第二遍采用斜線形運條,電弧要短,速度稍慢,這樣可使焊縫兩邊熔合良好,焊肉飽滿。
(3)焊接操作注意事項
①盡量采用短弧焊接,由于焊接時上坡口溫度高于下坡口,因此在上坡口處不做穩弧動作,迅速將電弧拉至下坡口的根部上,做微小的橫拉穩弧動作。同時根據坡口間隙大小適當調整焊條角度,間隙較小時,增大焊條角度。反之,減小焊條角度。
②用小直徑焊條和較小電流,防止金屬流淌。
③保持適當的焊條角度和正確的運條方法。對于不開坡口的對接橫焊,薄板正面焊縫選用往復直線式運條方法,較厚工件采用直線或斜環形運條方法,背面焊縫采用直線形運條,電流可適當加大些;開坡口的對接橫焊,采用多層焊時,第一層采用直線形或往復直線形運條,其余各層采用斜環形運條。
④橫焊時不得減弱電弧對熔滴的承托作用。橫焊時,熔化金屬在重力作用下發生流淌,操作不當易在上側產生咬邊,下側因熔滴堆積而產生焊瘤或未焊透缺陷。施焊時應選擇較小直徑的焊條,配合恰當的焊條角度和運條方法,以短路過渡形式進行焊接。多道焊時運條的角度還應針對焊縫所在位置,適當改變焊條角度,以使電弧推力對熔滴產生承托作用,以獲得高質量的焊縫(圖3-66)。

圖3-66 橫焊時采用的角度
3.6.4 仰焊
仰焊是四種焊接位置中焊接最困難的一種。仰焊時熔化金屬因重力作用容易下墜使熔滴過渡和焊縫成形困難,焊縫正面容易形成焊瘤,背面則會出現內凹缺陷,同時在施焊中還常發生熔渣超前現象,流淌的熔化金屬以飛濺擴散,如果防護不當,容易造成燙傷事故,因此在運條方面要比平焊、立焊、橫焊的難度大且焊接效率低。
(1)操作方法
仰焊操作時,必須注意盡可能地采用最短的弧長施焊,使熔滴金屬在很短的時間內由焊條過渡到熔池中去,促使焊縫成形。焊條直徑和焊接電流應比平焊時小,以減小焊接熔池的面積,使焊縫容易成形。
當焊件厚度為4mm左右時,仰焊可采用不開坡口的對接焊,焊條直徑為3.2mm,焊條與焊縫兩側成90°夾角,與焊接方向保持80°~90°的夾角,如圖3-67所示。在整個施焊過程中,焊條要保持在上述位置均勻地運條。

圖3-67 仰焊時焊條的角度
仰焊的運條手法可采用直線形和直線往復形,直線形用于焊接間隙小的接頭,直線往復形用于間隙稍大的接頭。焊接電流不應過小,否則得不到足夠的熔深,而且電弧也不穩定,使操作難以掌握,而且焊縫質量也難以保證。
當焊件厚度大于5mm時,對接仰焊均開坡口。對于開坡口的對接仰焊打底層焊接的運條方法,應根據坡口間隙的大小,決定選用直線形或往復直線形的運條方法。其后各層均宜用鋸齒形或月牙形運條方法,如圖3-68所示。在進行仰焊時,無論采用哪種運條手法,均應形成較薄的焊道。焊縫表面要平直,不允許出現凸形。

圖3-68 開坡口對接仰焊時的各種運條方法
1—月牙形;2—鋸齒形;3—直線形;4—直線往復形;5—第一道焊縫;6—第二道焊縫
圖3-69所示為對接仰焊時多層多道焊焊縫的排列順序。操作時,焊條的角度應根據每一道焊縫的位置作相應的調整,以利于熔滴金屬的過渡,并能獲得較好的焊縫成形即為正確操作。

圖3-69 開坡口對接仰焊時的多層多道焊法
T形接口的填角仰焊比對接坡口仰焊較易掌握。當焊腳尺寸小于6mm時,采用單層焊,用直線形和往復直線形的運條方法;當焊腳尺寸大于6mm時,采用多層多道焊,第一層用直線形運條方法,其后各層可選用斜三角形或斜環形的運條方法。
T形接頭填角仰焊的運條方法如圖3-70所示。如果填角仰焊操作技術熟練,可使用較大直徑的焊條和稍大的焊接電流,以提高工作效率。

圖3-70 T形接頭填角仰焊運條方法及焊縫排列順序
A—用直線形運條法;B—用斜三角形或斜圓圈形運條法
表3-34給出了對接接頭仰焊推薦使用的工藝參數。
表3-34 推薦對接接頭仰焊的工藝參數

表3-35給出了T形接頭仰焊推薦使用的工藝參數。
表3-35 推薦T形接頭仰焊的工藝參數

(2)操作注意事項
①采用小直徑焊條、小電流焊接,一般焊接電流在平焊與立焊之間。
②為了保證坡口兩側熔合良好和避免焊道太厚,坡口角度應略大于平焊,以保證操作方便。
③必須采用短弧焊接,以利于熔滴過渡。
④保持適當的焊條角度,焊接帶坡口的仰焊縫的第一層時,焊條與坡口兩側成90°角,與焊接方向成70°~80°角。熔池盡量要薄些,當熔池的溫度過高時,可以將電弧稍稍抬起,使熔池溫度稍微降低。
⑤選用正確的運條方法。對于不開坡口的對接仰焊,接頭間隙小時宜采用直線形運條,接頭間隙大時宜采用往復直線形運條;開坡口的對接仰焊采用多層焊時,第一層焊縫根據坡口間隙大小選用直線形或直線往復形運條方法,其余各層均采用月牙形或鋸齒形運條方式。多層多道焊宜采用直線形運條。對于焊腳尺寸較小的T形接頭采用單層焊,選用直線形運條方法。焊腳尺寸較大時,采用多層焊或多層多道焊,第一層宜選用直線運條方法,其余各層可采用斜環形或三角形運條方法,如圖3-71所示。

圖3-71 不同接頭的仰焊焊條角度
⑥仰焊焊接忌用長弧施焊。仰焊時,熔池倒懸在焊件下面,焊縫成形困難,容易在正面產生焊瘤,背面產生塌陷。焊接時為使熔滴金屬在很短的時間內由焊條過渡到熔池中去,必須使用最短的電弧長度、較小直徑的焊條、稍快的焊接速度及合適的焊接電流。多層焊接時,可采用月牙形和鋸齒形運條方式焊接,為控制熔池面積,擺幅不宜太大,焊道應薄一些,以防止產生焊接缺陷(圖3-72)。

圖3-72 仰焊時焊條角度
3.6.5 多層多道焊
角焊縫中當焊腳尺寸大于10mm時,采用多層單道焊會因為焊腳較寬,坡度較大,熔化金屬容易下淌,影響焊縫成形。在這種情況下采用多道多層焊較為適合。
(1)焊接接頭的形式
用焊接方法連接的接頭(簡稱接頭)稱為焊接接頭。焊接接頭包括(OA)、熔合一區(AB)和熱影響區(BC)三部分(圖3-73)。

圖3-73 焊接接頭
在手工電弧焊中,由于焊件的厚度、結構的形狀及使用條件不同,其接頭形式和坡口形式也不同。根據國家標準規定,焊接接頭的基本形式為對接接頭、T形接頭、角接接頭、搭接接頭四種。有時焊接結構還有一些其他類型的接頭形式,如十字接頭、端接接頭、卷邊接頭、套管接頭,斜對接接頭、鎖底對接接頭等(圖3-74)。

圖3-74 焊接接頭的形式
(2)焊縫的形式
焊縫是焊件焊接后所形成的結合部分,焊縫按不同分類方法可分為下列幾種形式。
①按焊縫在空間位置的不同,可分為平焊縫、立焊縫、橫焊縫和仰焊縫四種形式。
②按焊縫結合形式不同,可分為對接焊縫、角焊縫和塞焊縫三種形式。
③按焊縫斷續情況可分為以下三種形式。
a.定位焊縫。焊前為裝配和固定焊件的位置而焊接的短焊縫,稱為定位焊縫。
b.連續焊縫。沿接頭全長連續焊接的焊縫。
c.斷續焊縫。沿接頭全長具有一定間隙的焊縫,稱為斷續焊縫。它又可分為并列斷續焊縫和交錯斷續焊縫。斷續焊縫只適用于對強度要求不高,以及不需要密封的焊接結構。
(3)焊條電弧焊用裝配夾具
為保證焊件尺寸,提高裝配效率,防止焊接變形所采用的夾具稱為焊接夾具。焊條電弧焊常用的裝配夾具主要有以下幾種。
①夾緊工具 用于緊固裝配零件,見圖3-75。

圖3-75 夾緊工具
②壓緊工具 用于在裝配時壓緊焊件。使用時夾具的一部分往往要點固在被裝配的焊件上,焊接后再除去,見圖3-76。

圖3-76 壓緊工具
③拉緊工具 是將所裝配零件的邊緣拉到規定尺寸的工具,有杠桿、螺釘和導倒鏈等幾種,見圖3-77。

圖3-77 拉緊工具
④撐具 是擴大或撐緊配件的一種工具,一般是利用螺釘或正反螺釘來達到,見圖3-78。

圖3-78 撐具
(4)操作方法
以下通過兩塊規格尺寸為300mm×100mm×12mm的Q235鋼板或16Mn鋼板的單面T形焊為例,簡述多層多道焊的操作方法。
①焊前準備
a.焊機。直流或交流焊機。
b.焊條。E4303(J422)型,直徑為3.2mm,焊前焊條烘干100~150℃,1~2h。
c.焊件。Q235鋼板或16Mn鋼板,規格尺寸為300mm×100mm×12mm。要求鋼板在焊接處兩側20~30mm范圍內除銹去污。
②焊接步驟
a.定位焊。與其他T形接頭相同。
b.第一層焊接。與單層焊相同。
c.第二層焊接。將第一層焊縫表面熔渣清理干凈,焊條直徑和焊接電流不變,進行第二層共兩道焊縫的焊接,見圖3-79。應該注意的是,在多層多道焊中要獲得良好的焊縫成形,在同一層焊縫中各焊道之間的搭配是關鍵。

圖3-79 焊條角度
第一道焊縫(總二道)的焊接:在焊接第二層第一道焊縫時,應使焊縫覆蓋第一層焊道的2/3以上,并保證這條焊道的下邊緣是所要求的焊腳尺寸線。此時,焊條角度在45°~55°之間,以使水平板與焊道熔合良好。焊條與焊接方向的夾角為70°~80°,運條采用斜圓圈運條(也可采用直線運條),這條焊道應保持平直而且寬窄一致,以獲得良好成形的基礎。
第二道焊縫(總第三道)的焊接:第二道焊縫的焊接應覆蓋第一道焊縫的1/3~1/2,焊條的落點應在第一道母縫與立板的夾角處,焊條與水平板的夾角為40°~45°,采用直線運條。
(5)操作注意事項
①若T形接頭采用兩面焊時,可采用圖3-80所示的順序進行焊接。

圖3-80 兩面焊時焊道的排列
②當焊腳尺寸大于12mm時,可采用三層六道、四層十道進行焊接,參見圖3-81。

圖3-81 大焊腳尺寸焊道的排列