颜凤、肖怀国、竭中国、罗卓、龙博
四川航天中天动力装备有限责任公司，
摘要：焊条电弧焊仰焊操作难度较大，本文总结了其基本操作方法和操作者通过大量的练习得来的丰富经验，以及易生缺陷的分析与控制措施等一起分享给初学者。
关键词： 焊条电弧焊；仰焊；熔池；缺陷
1、引言
近年来，随着社会经济飞速发展，国家对技能人才培养更加重视，以及中国选手在世界技能大赛的多次摘金夺银。焊接行业也迎来前所未有的发展机遇，涌现出大量技能能手，将技艺推向了更高的巅峰。焊条电弧焊以其在国家建设实际生产中的重要性，也是各类职业技能比赛的必考焊接位置，需要操作者具有非常丰富的理论知识以及扎实的操作基本功。本文是根据操作者对手工焊条电弧焊平板对接仰焊单面焊双面成型大量的实际操作后，作出的技术总结。罗列出包括基本操作、如何控制成型、如何避免易生缺陷等等。
2、仰焊的难点
2.1需要操作者仰视操作，增加对熔池观察难度，人员易疲劳。
2.2液态熔池受重力作用下坠，造成背面下凹，正面易形成咬边、焊瘤等缺陷。
2.3 操作者手不稳造成粘条，影响质量。
3、焊前准备
按大家常用训练材料及规格做焊前准备。
3.1试件材质及坡口形式
材质:Q235钢板；规格：10mm×300mm×125mm；坡口形式：V形坡口，31±2o ，采用乙炔火焰切割或者机械加工制成。打磨清理坡口两侧油污、锈等杂质，露出金属光泽。
3.2焊接电源
选用ZX直流焊机，带推力电流和引弧电流调节最好。
3.3装配要求：
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4、具体操作方法
4.1定位焊
定位焊预留间隙根据打底层焊接所选用焊条直径确定（参考3.2mm焊条，注意上表中是定位收缩后间隙，应考虑定位收缩量），选手可用焊接检验尺量间隙，方便训练及比赛时使用，准确又省时。注意在坡口面上划擦起弧，后将电弧拉至尖角处停顿再移至另一边，交替长肉连接（注意不要烧穿），两侧定位焊缝长度为10-15mm，终焊端定位点为防止焊缝收缩适当加厚。
上工装前预留反变形角3o -5o ，用角向磨光机将接头处打磨出斜坡以便接头。根据选手身高及焊姿确定试件夹持高度，减轻选手疲劳，视线与焊缝轴线方向一致。为了更高的稳定性，宜采用双手持枪操作，焊条顺焊把方向夹持。
4.2 打底层焊接
初学仰焊打底推荐使用直流正接断弧操作。正接时阴极温度高，电弧吹力比较大；阳极温度低，熔池冷却快。操作者更易控制液态熔池不下坠，使背部凸起并成型美观。在定位点端部引燃电弧正常燃烧，左右摆动预热移至接头处，温度上升缓坡熔化迅速将焊条上顶至坡口根部（保证坡口内侧无电弧），听到噗噗声，利用焊条电弧吹力和熔池表面张力托挂住液态熔池，并向背面焊缝推送。注意把握燃弧时间，时间太短背面高度不够，时间过长造成烧穿及焊瘤，同时更注意焊条角度与左右两侧垂直防止电弧偏吹造成未熔合（如图1）。待熔池顺利打开（两侧坡口均熔化约0.5mm），让填充金属与母材充分熔合，以减少正面焊道出现过深夹沟。息弧向自己眉心方向快速断开电弧，不拖泥带水，而后快速准确地将焊条端部移回熔池附近，当看到液态熔池凝固变暗时，迅速平移焊条至焊道根部引燃电弧，手法要柔和防止粘条，然后顶住熔池使其覆盖上一熔池大约三分之二。且保证每一弧落点一致的重复操作，频率大概40次每分钟，可防止打底层出现弧坑缩孔。勤加练习减少粘条，尽量一根焊条一次烧完，减少接头降低缺陷率。更换焊条接头前使用角磨机或锯条切屑出缓坡，从焊道后方缓坡起弧移至边缘顶住熔池，第一弧停留时间稍长一点，听到“噗噗”声，打开熔孔形成熔池，接头弧坑被填满时立即灭弧，恢复正常焊接。打底成型如图2。
图1
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焊条角度示意图
（a）焊条与焊接方向的角度（b）焊条与试件的角度
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图2
4.3填充层焊接
认真清理打底层焊道焊渣，防止产生夹渣，板厚为10mm，工艺设计填充两层。焊条角度保证左右90o ，与焊道后方成80o 左右，采用锯齿形运条方法（随焊接电流大小、熔池温度高低适当调整角度与运条方法）。第一层填充作用是填充的同时将打底层与坡口面形成的夹沟彻底熔化，使焊道圆滑过渡，所以电流应恰当，在保证不烧塌打底层的同时保证熔深够深。运条时注意保持电弧高度2-3mm，在焊道两侧多加停留，中间加快，使热量分散在两侧防止熔池下坠，焊道中间过高。允许电流稍大但频率稍快，观察熔池前方熔深大小，控制熔池温度。
第二层填充为盖面层打基础，要求焊道平整，低于母材表面0.5-1mm，完整保留坡口棱边。焊条角度同第一次填充，运条方法采用锯齿、正月牙、反月牙三种。电流稍小，起始端起弧后注意压低电弧并保持稳定以防混渣，开始熔池温度较低，可采用正月牙方式运条并降低焊道中间运条速度，帮助熔池升温，待熔池长大至合适直径换成锯齿运条并加快中间运条速度，看准熔池一侧填满至合适高度时将熔池带向另一侧，循环。注意保持熔池始终为椭圆形，合理利用电流调节、焊条角度、运条方法等控制熔池温度。
4.4盖面层焊接
盖面层电流稍小，操作与第二层填充类似，将填充焊道清理干净，焊道处理平整，必要时打磨掉较高填充金属。必须学会观察熔池形态，端部引燃电弧使其稳定燃烧。左右摆幅比第二层填充稍大，带动熔池边缘向坡口棱边靠，烧到棱边外母材表面0.5mm，在坡口两侧电弧应压低，看清凹坑被熔池金属填满后再带向另一侧。随着板材温度的上升，电流应逐渐减小，防止温度过高造成焊缝余高过高。在自己可控的情况下，利用张力使熔池大一些，始终保持椭圆能得到较细腻的表面纹路；盯住熔池后沿控制余高一致；看清左右边缘把握宽窄一致。
最终盖面成型如图3。
图3
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4.5填充层及盖面层的接头方法
首先需要操作者会观察熔池，熟悉熔池形态。如图111所示（熔池的前沿、后沿以及左右边缘），要明白熔池是一个波动的区域（如图4），前沿能观察到焊道的熔深，后沿能观察到冷却凝固时焊道余高，左右两侧边缘观察焊道形成宽度及填充厚度。接头时在前方未焊焊道前方20-30mm处划擦起弧，保持电弧高度不变，将电弧移至接头处，移动过程中观察到熔池逐渐形成。将新熔池从旧熔池的右侧带入，新熔池的后沿贴着旧熔池的后沿形状带到左侧，先采用反月牙运条前进两步将多余的熔渣挤到焊道后方，再正常运条前进。刚开始熔渣较多，不易观察熔池，注意保持电弧高度始终不变，匀速前进，可有效防止混渣及粘条。
图4
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熔池边缘示意图
5易产生的缺陷
5.1打底层背凹面坠： 焊条未顶至坡口根部、再次引弧时引弧点未在焊道前方根部引燃、操作者手不稳、热量控制不好等都是造成背面下凹，正面焊瘤的原因。采取的措施为：一是选择合适的电流，3.2mm焊条正接打底参考电流为115-125A，不能过大；二是稳定电弧始终在背部燃烧，向背部过渡熔池，燃弧时间短频率稍高；三是保持焊条角度保持左右90o ，防止电弧偏吹造成坠瘤。
5.2夹渣： 夹渣是焊接时焊道层间清理不干净，运条速度过快，残渣来不及熔化浮出。主要措施：一是前一层焊接时尽量使焊道圆滑，下一层焊接仔细做好层间清理；二是匹配合适的焊速，焊接时注意观察熔池前方是否将残渣都完全熔化。
5.3气孔： 焊接时，熔池中的气泡在凝固时未能及时逸出而残留下来所形成的空穴叫做气孔。预防措施：一是对焊件的油污、铁锈等进行认真清理，焊条按要求烘干；二是电弧不能太高，碱性焊条只能采用短弧；三是接头时，在未焊焊道的上划擦起弧，等正常焊接时再将起弧气孔全部熔化（焊条头部无药皮保护，划擦时一定会产生气孔）。
5.4咬边： 由于焊接电流过大，运条速度不当，操作方法有误等原因焊趾（或根部）处的沟槽或凹陷叫咬边。咬边易造成应力集中，成为裂纹的发源地，在重要结构中都不允许存在或规定在一定值以下。防止咬边的措施：一是选择正确的电流大小，始终保持电弧高度不变且不能过高；二是当电弧烧到焊缝棱边后观察熔池左右两侧填满沟槽后再移向另一侧，所以运条时两侧停顿时间依据就是将电弧烧出的沟槽用熔池填满。
6、结语
手工焊条电弧焊仰焊单面焊双面成型是四种基本焊接位置中操作难度最大的，也是焊工等级考试、各大技能竞赛中必考项目之一，要求操作者具有非常牢固的基本功。操作者按照正确的方法，勤加练习，同时注意细节的把握，最后能熟练掌握此位置的操作方法。参加省、市级各类技能比赛并取得了优异的成绩，积累了丰富的经验，受益颇丰。
参考文献：
[1 ] 劳动和社会保障部中国就业培训技术指导中心.焊工（初级技能 中级技能 高级技能）【M】.北京：中国劳动和社会保障出版社，2002.
[2 ] 陆琪.低碳钢焊条电弧焊仰板对接工艺的研究.内燃机与配件【J】，2019，8（050）：96-97.