藥芯焊絲橫焊焊接參數(shù)與焊縫質(zhì)量的關(guān)系

劉德文 劉家樂 劉曉莉 楊宗義

摘要：針對材質(zhì)Q235、厚度12 mm 鋼板的焊接過程，從焊前準備部分參數(shù)確定、焊接工藝參數(shù)、焊縫檢測結(jié)果等方面展開CO2氣體保護藥芯焊絲橫焊焊接參數(shù)對焊縫質(zhì)量影響的探討。對參加各級技能競賽的焊接專業(yè)的學(xué)生進行標(biāo)準化技能培訓(xùn)，并對比分析其技能訓(xùn)練效果。結(jié)果表明：焊接電流、電源極性、焊接方向、焊接手法是影響焊縫質(zhì)量的關(guān)鍵因素，CO2氣體保護藥芯焊絲橫焊首選右焊法、直流反接，打底層采用斷弧焊，填充層、蓋面層采用連弧焊，能夠保證焊縫質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：CO2氣體保護焊;藥芯焊絲;橫焊;焊縫檢測;標(biāo)準化技能培訓(xùn)

中圖分類號：TG444+.73 文獻標(biāo)志碼：B 文章編號：1001-2303（2020）11-0139-03

DOI：10.7512/j.issn.1001-2303.2020.11.26

0 前言

近年來，CO2氣體保護藥芯焊絲橫焊是全國職業(yè)院校技能大賽焊接技術(shù)項目的技能競賽中的考試項目，為提高選手技能水平，服務(wù)企業(yè)生產(chǎn)，文中結(jié)合重慶市江南職業(yè)學(xué)校選手自2013年參加技能大賽以來的技能訓(xùn)練積累[1-2]，初步分析藥芯焊絲橫焊焊接參數(shù)與焊縫質(zhì)量的關(guān)系，并檢驗技能訓(xùn)練試件，顯著提高了焊縫質(zhì)量，對CO2氣體保護藥芯焊絲橫焊的進一步推廣應(yīng)用具有推動作用。

1 技能訓(xùn)練的準備

試驗材料為Q235碳鋼，規(guī)格300 mm×100 mm×12 mm，坡口角度30°，焊件如圖1所示。將坡口打磨至金屬本色，橫焊GMAW136，單面焊雙面成形。焊接設(shè)備選用數(shù)字化氣保焊機NBC-350 Ⅲ。藥芯焊絲牌號YJ501-1，型號E501T-1 φ1.2 mm。CO2氣體純度99.8%。

2 技能訓(xùn)練的焊接參數(shù)確定

焊接技能大賽選手根據(jù)指定焊機、焊件（Q235鋼板300 mm×100 mm×12 mm）選用藥芯焊絲橫焊。按照行業(yè)質(zhì)量標(biāo)準與參數(shù)選擇、規(guī)范化操作，經(jīng)過5年時間的技能競賽訓(xùn)練不斷進行調(diào)整，最終確定了φ1.2 mm藥芯焊絲的鈍邊、裝配間隙、反變形等參數(shù)，如表1所示。

3 工藝參數(shù)與焊縫質(zhì)量關(guān)系

3.1 焊接電流、電弧電壓與焊縫質(zhì)量的關(guān)系

在確定焊接電流和電弧電壓的前提下，因CO2氣體保護焊中電弧電壓不隨焊接電流發(fā)生改變，在焊接電流通過連弧和斷弧試驗中，得到連弧焊選用電流應(yīng)小，斷弧焊選用電流要大。因為連弧焊是持續(xù)加熱，防止不焊穿、不產(chǎn)生焊瘤，所以選小電流;斷弧焊是間斷加熱，為了減少熄弧停留時間，提高生產(chǎn)效率，熔池易控制，由此采用大電流。焊接電流的大小還要根據(jù)焊接層次不同有所變化，比如打底層焊接電流要小，以免擊穿母材;填充層焊接為了提高母材熔化效率需選大電流，以減少夾渣;蓋面層較薄，焊接電流要大于打底層、小于填充層，減少咬邊，使焊縫表面成細密魚鱗紋狀[3]。通過不斷試驗得到：打底層斷弧焊焊接電流為180 A，填充層連弧焊焊接電流為210 A，蓋面層連弧焊焊接電流為190 A時，得到的焊縫質(zhì)量比較好。

3.2 焊接方向、電源極性與焊縫質(zhì)量的關(guān)系

CO2氣體保護藥芯焊絲橫焊的焊接方向一般采用左焊法和右焊法：右焊法是操作者右手握焊槍自左向右進行焊接，焊槍噴嘴與焊接方向呈銳角，此時焊槍在熔池前面，熔渣浮在熔池上，夾渣減少，內(nèi)部質(zhì)量好，無損檢測Ⅰ級片通過率高;但在焊接時焊槍處于熔池前，擋住了操作視線，對熔池的觀察受阻，操作難度加大，熔池不易控制，致使外觀成形差。

左焊法是操作者右手握焊槍自右向左進行焊接，焊接角度呈鈍角（大于90°），操作時焊槍在熔池后面，熔池容易觀察，焊縫外觀成形好，但熔渣易混入熔池，內(nèi)部容易夾渣，無損檢測Ⅰ級片通過率低。

CO2氣體保護藥芯焊絲橫焊飛濺大、氣孔敏感、氧化性強，主要采用熔滴短路過渡形態(tài)[5]。直流反接時，焊件是負極、焊絲是正極，熱量主要在焊絲上，選手操作時電弧穩(wěn)定、飛濺小、焊縫成形好;若采用直流正接，焊件正極，焊絲負極，熱量主要在焊件上，焊接過程中電弧燃燒不穩(wěn)定、飛濺大，致使焊縫成形不佳。為了比較焊接參數(shù)對焊縫質(zhì)量的影響，分別選用左焊法、直流正接與右焊法進行對比試驗：直流正接時，電弧大部分作用在焊件上，飛濺大，藥芯焊絲對熔池是氣-渣聯(lián)合保護，保護效果好，但產(chǎn)生的飛濺更大，致使外觀成形差;而直流反接的電弧大部分作用在熔池上，飛濺小，外觀成形好。具體對比見表2。

通過不斷試驗，選用右焊法+直流反接得到的焊縫質(zhì)量要優(yōu)于左焊法+直流正接，因此技能競賽訓(xùn)練中確定采用右焊法+直流反接焊接工藝參數(shù)。

3.3 焊接傾角與焊縫質(zhì)量的關(guān)系

右焊法時，焊接傾角采用10°～25°（見圖2）[4]，如果小于10°，空氣易卷入焊縫，形成氣孔，具有熔深小、熔池保護效果差等缺點;大于25°則熔深大、飛濺大，右向焊時因焊槍阻擋視線，使操作難度上升，所以應(yīng)采用保證焊槍勻速移動的方法，可根據(jù)熔池形狀確定移動焊槍速度，在熔池呈橢圓形時開始移動較好，在沒有形成橢圓形時熔池小，這時移動焊槍，會產(chǎn)生未熔、未焊透等缺陷，但熔池很大時再移動會焊穿或者產(chǎn)生焊瘤的情況。

3.4 焊接手法與焊縫質(zhì)量的關(guān)系

采用斷弧法和連弧法都可實現(xiàn)單面焊雙面成形。斷弧法通過對電弧的運條動作、燃燒及熄弧時間的把控，實現(xiàn)對熔池形狀及溫度的控制。斷弧焊接是利用電弧穿透坡口間隙，熔化鈍邊或坡口底邊形成熔池，保持一定的熔孔、熔池形狀及溫度后熄滅電弧，當(dāng)熔池溫度迅速降低，鐵水顏色變暗時再次引燃電弧。連弧法是采用較小的焊接電流并時刻保持短弧連續(xù)焊接的方法，連弧焊生產(chǎn)效率高、直流反接飛濺小、外觀成形美觀，其缺點為熔池溫度不宜控制，橫焊時產(chǎn)生熔池下墜。

打底層采用斷弧焊，由于鈍邊薄容易擊穿和產(chǎn)生焊瘤，電流應(yīng)適當(dāng)小些。填充層采用連弧焊，電弧連續(xù)燃燒熔池保護效果好，同時采用大電流，沖渣效果徹底，每焊完一道焊縫都要清渣，以確保焊縫內(nèi)部質(zhì)量。蓋面層采用連弧焊，焊接電流應(yīng)適當(dāng)大些，減少咬邊的產(chǎn)生，使表面形成細密的魚鱗紋，其缺點為對操作者的手法要求高，容易產(chǎn)生下厚上薄等缺陷。焊接相關(guān)工藝參數(shù)如表3所示。

4 焊縫質(zhì)量檢測結(jié)果分析

綜合成績包括50%焊縫外觀成績和50%內(nèi)部射線探傷檢測成績，如表4所示。

由表4可知，試件1～10（右焊法、直流反接）中的Ⅰ級片占80%，Ⅱ級片占20%，其中80分以上的優(yōu)秀試件8個，全部都是70分以上，合格率100%;試件11～20（左焊法、直流正接）中Ⅰ級片占20%，Ⅱ級片占50%，Ⅲ級片占20%，其中80分以上的優(yōu)秀試件3個，60分以上的合格試件7個，合格率70%。因此CO2氣體保護藥芯焊絲橫焊中采用右焊法、直流反接明顯好于左焊法、直流正接。

5 結(jié)論

為保證CO2氣體保護藥芯焊絲橫焊的焊接質(zhì)量，焊接方向采用右焊法，焊槍在熔池前面，容易控制熔池，焊縫不易夾渣;用直流反接熱量主要在焊絲上，選手操作時電弧穩(wěn)定、飛濺小、電弧燃燒穩(wěn)定，焊縫成形好;焊接手法打底層采用斷弧焊，因為鈍邊薄容易擊穿和產(chǎn)生焊瘤，填充層用連弧焊，電流要大，沖渣效果好，效率高，蓋面層用連弧焊，大電流不容易咬邊，這樣內(nèi)部質(zhì)量Ⅰ級片占80%，外觀成形美觀;焊接傾角10°～25°，有利于控制熔池形狀、熔深，減少未焊透、氣孔等焊縫缺陷產(chǎn)生;在操作能夠控制的情況下，焊接電流應(yīng)盡量大，焊接電流大則焊接速度相應(yīng)快，焊接效率高，焊接內(nèi)部缺陷減少。

對20個焊接試件的焊縫內(nèi)部進行射線探傷檢測、焊縫外觀檢測，右焊法、直流反接綜合成績80分及以上達80%，90分及以上達70%，合格率100%。因此，該方法在焊接技能實訓(xùn)中具有推廣價值。

參考文獻：

[1] 侯懷宇，侯涵清. 現(xiàn)階段焊工培訓(xùn)的探究[J]. 電焊機，2018，48（4）：118-120.

[2] 姚宗湘，蔣德平，張麗萍，等. 開展校級焊接賽課，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實踐能力[J]. 電焊機，2018，48（8）：146-148.

[3] 劉增峰. 管對接斜45°固定焊操作方法對比[J]. 石油技師，2017（1）：90-92.

[4] 楊新華. 焊接方向與角度對焊縫成形的影響[J]. 現(xiàn)代焊接，2016（4）：65-66.

[5] 孫咸. CO2氣體保護焊熔滴過渡與飛濺的關(guān)系[J]. 電焊機，2020，50（2）：6-13.