摘要：半自动CO2气体保护焊单面焊双面成型工艺主要适用于板材对接接头，管管对接接头等，随着陶瓷衬垫焊接技术的开发与不断成熟，陶瓷衬垫作为焊接的辅助材料被广泛应用到非标设备制作、结构焊接和造船业的焊接作业中。
关键词：CO2气体;单面焊;半自动;陶瓷衬
1、前言
半自动CO2气体保护焊单面焊双面成型工艺是一种高效的焊接方法。它是采用普通焊材，在对工件开坡口并进行组装定位焊，按焊接的不同位置，采用不同的手法对坡口进行焊接，达到单面焊，双面成形的效果。
2、技术特点
半自动CO2气体保护焊单面焊双面成型工艺它具有如下特点：
高效率 由于避免了清根、打磨、仰焊及工件翻身等，所以提高了劳动生产的效率。
高质量 焊接操作难度降低，较为容易获得高质量的焊缝，最大限度的减少了人为因素的影响，使得焊接质量统一性提高。
成本低 减少了部分工序及焊接量，节省了材料，电力、人力等。
低劳动强度 取消了清根、打磨仰焊等工序，可以节省若干劳动力。
鉴于单面焊接双面成形的焊接工艺存在以上诸多优点，在造船业上已越来越得到普及应用。为了推广应用单面焊双面成型工艺，提高我公司的非标设备焊接高效率化、降低施工成本，编制本施工工艺，以便于在今后的焊接作业中得以推广及应用。
3、焊接工艺：
3.1为了达到高效焊接的目的，在装配的过程中，装配间隙尽可能满足下限值，减少焊逢金属的熔敷量。坡口面的朝口原则上由分段建造工艺确定，坡口尽量设在方便施焊的一侧。为了方便现场加工，保证坡口角度的准确，经过换算，表1—1给出了板厚与坡口宽度的关系值，供参考选择。
3.2 坡口的加工
坡口的加工应采用半自动火焰切割及机械加工。如果使用手工（乙炔焰）切割，必须采用靠模，保证坡口的光顺，不允许坡口面有突变的凹口或毛边。凹口或毛边严重时（凹口深度大于0.5㎜），必须进行打磨处理。打磨区域：整个坡口面，并在两侧延伸15㎜。焊接前，坡口面及两侧100㎜范围内不允许含有氧化物、油漆、水、锈污等杂质。清除的方法可用砂轮磨，火焰烘靠，以及用钢丝刷清理等。
3.3 焊接材料及设备
3.3.1、焊丝
CO2气体保护焊的焊丝包括实芯焊丝和药芯焊丝。实芯焊丝成本低，而且焊接过程中不需要清渣。应加大实芯焊丝的使用比例，以降低建造成本。药芯焊丝的特点是焊接电弧比较温和，容易掌握，飞溅少，表面成型光滑，抗风力好，但易挥发有毒烟尘且成本高。通常，分段大合拢焊缝、重要结构的承重焊缝以及低合金钢和高强度钢的焊接，宜采用药芯焊丝。目前，所采用的级别均为3Y级，对碳素钢、低合金钢和高强度钢都适用。焊接前，焊丝须按照产品说明书进行保存和烘干处理。
3.3.2、CO2气体
它是CO2气体保护焊中最重要的材料，焊缝质量很大程度上依赖于它的保护效果。它犹如焊条的药皮，在焊接过程中，形成对熔池的保护氛围。正常焊接一般要求CO2气体的纯度≥99.7%，含水量不超过0.005%（质量）。对于瓶装气体，使用过的CO2气体，必须保证瓶内留有10—15公斤余气的压力，并要求气瓶阀门无漏气现象，保证空瓶不被大气污染。焊接过程中，要求CO2气体应有足够的流量并保持层流，气流需有一定的挺度，不能是软而无力的紊流。这就要求焊工严格按气体流量计调整，并保证气体无泄漏现象，同时应及时清除附在导电嘴和喷嘴上的非溅物，确保良好的保护效果。在室外或风口作业，还需注意风速对焊接区域的干扰，如果风速超过1.0m/s或达到蒲氏3级，则要有挡风装置或相应保护措施。
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3.3.3、陶瓷衬垫
它是CO2气体保护焊中确保双面成型的关键材料。衬垫在保护和使用前都保证干燥，最好在60度的干燥房内保管，使用时应随取随用。特别是在潮湿季节，室外露天隔夜衬垫作报废处理。衬垫在贴敷时，要保证衬垫与板材的紧密度，不允许焊缝区域存有油污和水渍。为此，在贴敷衬垫时，接头两侧各50mm范围内，应进行清理和干燥处理，更不要有焊瘤、码脚等凸突部分，否则，应磨平后方能贴敷衬垫。
3.3.4、焊接的设备
目前，使用的CO2焊机多为半自动焊设备，如松下KR-3520型、KR-500型、XIII500PS、COZX-350等。其性能相似，具有两个基本要求：一是在不中断的情况下，电弧能维持稳定，以满足打低焊，横焊和立焊的需要。二是能调节出大小的两种电流，以适应不同的装配间隙和焊接位置，保证背面焊缝成型良好。CO2半自动焊机及附属的设备包括焊枪、送丝机构（包括焊丝盘和送丝软管）、控制装置、焊接电源、气体回路和连接电缆。焊接控制装置应能实现如下焊接程序控制：
启动→提前通气（1—2s）→通电、送丝、引弧（开始焊接）→停止送丝→切断电源（停止焊接）→滞后停气（2—3s）。
应根据焊接施工时需要的焊接电流和实际负载持续率，选用具有合适额定电流的焊机。焊机应有专人维护，定期检修。
3.4 焊缝的装配
由于双面成型焊是预留间隙的，因此不允许在焊缝上搭焊进行定位。接头的两侧板材，是靠邦码(卡码)加以固定的。邦码尺寸的确定有三个准则：一是邦码应有一定的强度，保证装配好的接头不再变形。二是有较大的过焊孔，保证衬垫和焊枪能顺利通过。三是邦码不宜太重，保证安装工人操作方便。邦码间距的确定，原则上在保证板缝平整度和足够刚性的情况下尽可能的加大间距，一般以200-300㎜为宜。邦码厚度不宜小于10㎜。通常邦码和焊缝装配成70夹角。
3.5 焊接规范
CO2单面焊双面成型工艺的焊接规范是比较灵活的，它与焊工的技能和熟练程度有关。选择焊接规范时应注意焊接电流和电压的匹配，确保焊缝的良好成型。熟练的焊工，能够使用较大电流的焊接规范，以提高劳动生产率。
3.6 操作要领
CO2单面焊是一种技术性很强的焊接方法。尽管影响焊缝双面成型的因素很多，如设备性能、气候、施工空间环境、网路电压、人员素质等，但更重要的是人员素质。焊工素质表现在认知面（理论水平）、技能技巧、熟练程度和工作态度等方面。因此，即便使用了合适的焊接规范参数，想要获得满意的焊缝质量，还必须掌握准确的操作方式和技术要领。
3.6.1 燃弧点的位置
采用单面焊时，燃弧的位置十分重要，如图3所示。由于进行CO2单面焊时，电弧的电流密度较大，在熔池前端的母材上形成半圆孔，随着电弧的前进，熔化金属不断填满此半圆孔。操作时必须使燃弧点处于熔池中心，如果燃弧点太靠前，如图3中B点的位置，则会使铁水过早前淌，使熔宽减小，严重时导致两底边未熔合。若燃弧点太靠后，如图3中A点，使铁水前淌过缓，会增加熔宽，焊缝下垂过多，且容易使焊缝正面形成中间高、两边低的形式，这样在上面一层焊接时会导致两边夹渣。
3.6.2 焊丝的角度
单面平焊时可以采用左焊法，也可以采用右焊法，如图5所示。右焊法时熔敷金属的厚度较薄，反面成型较美观，但焊强会挡住操作者的视线，影响对熔池前端的观察。采用左焊法时，焊接速度要比右焊法慢，操作者能较好的看到熔池的前方。
3.6.3 焊枪摆动方
单面焊时为了使焊道两侧均匀的熔化，铁水不过分下垂，防止夹渣与未熔合等缺陷，焊枪必须在焊缝两边做均匀的摆动，并在两侧做适当的停留。这样可使母材两边适当的熔化，与过渡的熔滴金属形成左右对称，下垂适量的熔池，冷却后成为合格的焊缝。摆动方式，平焊与立焊一般作月牙形摆动。但在横焊时，一般可不做摆动，焊缝较宽时，作斜三角形摆动。
4、总结
单面焊接双面成形焊接工艺在越来越多的行业领域不断推广应用，取得的经济效益可想而知，就本技术在本单位非标设备制作过程中大大节省了刨口、内部焊口清根打磨用人工及二次焊接时间，焊接完成后的清理打磨等，大大节省了施工时间及劳动力的应用。
论文作者:孙培光,马增久,杨琦
论文发表刊物:《基层建设》2018年第10期
论文发表时间:2018/6/4
标签：焊丝论文; 衬垫论文; 气体论文; 熔池论文; 非标论文; 焊枪论文; 凹口论文; 《基层建设》2018年第10期论文;