1.5 焊条电弧焊常见的坡口形式及坡口准备
1-59 何谓焊接坡口?坡口的作用是什么?
坡口是根据设计或工艺的需要,将焊件的待焊部位加工并装配成一定几何形状的沟槽。
坡口的主要作用是:为了获得设计所要求的熔透深度和焊缝形状。即使电弧深入到坡口根部,保证根部焊透;便于清理熔渣;获得较好的焊缝成形;调节焊缝中熔化母材和填充金属的比例。
1-60 表示坡口几何尺寸的参数有哪些?
表示坡口几何尺寸的参数主要有:坡口角度、钝边、根部间隙以及根部半径。
①坡口面 焊件上所开坡口的表面称为坡口面,见图1-28。
图1-28 坡口面
②坡口面角度和坡口角度 焊件表面的垂直面与坡口面之间的夹角称为坡口面角度,两坡口面之间的夹角称为坡口角度,见图1-29。
图1-29 坡口角度、坡口面角度、根部间隙、根部半径、钝边
开单面坡口时,坡口角度等于坡口面角度;开双面对称坡口时,坡口角度等于两倍的坡口面角度。坡口角度(或坡口面角度)应保证焊条能自由伸入坡口内部,不和两侧坡口面相碰,但角度太大将会消耗太多的填充材料,并降低劳动生产率。
③根部间隙 焊前,在接头根部之间预留的空隙称为根部间隙,亦称装配间隙。根部间隙的作用在于焊接底层焊道时,能保证根部可以焊透。因此,根部间隙太小时,将在根部产生焊不透现象;但太大的根部间隙,又会使根部烧穿,形成焊瘤。
④钝边 焊件开坡口时,沿焊件厚度方向未开坡口的端面部分称为钝边。钝边的作用是防止根部烧穿,但钝边值太大,又会使根部焊不透。
⑤根部半径 U形坡口底部的半径称为根部半径。根部半径的作用是增大坡口根部的横向空间,使焊条能够伸入根部,促使根部焊透。
1-61 焊条电弧焊坡口的基本形式有哪些?
焊条电弧焊的坡口形式应根据焊件结构形式、厚度和技术要求选用。通常当板厚δ≥3mm时,才考虑开坡口。常用的坡口形式有:I形、V形、X形、Y形、双Y形、U形坡口带钝边等。一般对接接头板厚1~6mm时,用I形坡口采用单面焊或双面焊即可保证焊透;板厚≥3mm时,为保证焊缝有效厚度或焊透,改善焊缝成形,可加工成V形、Y形、X形、U形等各种形状的坡口。
1-62 设计或选用坡口形式要考虑的主要因素有哪些?
设计或选用坡口形式要综合考虑以下因素:
①达到设计所需的熔深和焊缝成形 这是保证接头工作性能的主要因素。
②具有可达形 要求焊工能按工艺要求自如地进行运条,顺利地完成焊缝金属的熔敷,获得无缺陷的焊缝。
③有利于控制焊接应力和焊接变形 这是为了避免焊接裂纹和减少焊后矫正的工作量。
④经济性 要综合坡口加工费用和填充金属量消耗的大小。
在板厚相同时,双面坡口比单面坡口、U形坡口比V形坡口消耗焊条少,焊接变形小。随着板厚增大,这些优点更加突出。但U形坡口加工较困难,坡口加工费用较高,—般用于较重要的结构。
坡口形式及其尺寸一般随板厚而变化,同时还与焊接位置、焊接热输入、坡口加工方法以及工件材质等有关。
不同厚度钢板对接时,如果两板厚度差(δ-δ1)不超过表1-6规定,则坡口的基本形式与尺寸按较厚板的尺寸数据来选取;否则,应在厚板上做出单面[图1-30(a)]或双面[图1-30(b)]削薄处理,其削薄长度L≥3(δ-δ1)。
表1-6 不同厚度钢板的允许厚度差
图1-30 不同厚度钢板的对接
1-63 何谓开坡口及焊条电弧焊坡口加工有哪些方法?
利用机械(剪切、刨削或车削)、火焰或电弧(碳弧气刨)、专用坡口加工机加工等方法加工坡口的过程称为开坡口。
坡口的加工方法,可根据焊接构件的尺寸、形状与加工条件选用。一般有以下几种方法:
①剪切 用于I形坡口的较薄钢板,也即不用开坡口,用剪扳机剪切后即可使用。
②刨削与车削 对有角度要求的坡口,可以在钢板下料后,采用刨床或刨边机对钢板边缘进行刨削;对圆形工件或管子开坡口,可以采用车床或管子坡口机、电动车管机等对其边缘进行车削。采用刨削与车削方法,可加工各种形式的坡口。
③铲削 用风铲铲坡口或挑焊根。
④氧乙炔焰切割 这是应用较广的坡口加工方法。采用此方法可得到直线形与曲线形的任何角度的各类形坡口。通常有手工切割、半自动切割及自动切割三种。手工切割的边缘尺寸及角度不太平整,应尽量采用自动切割和半自动切割。
⑤碳弧气刨 利用碳弧气刨枪对焊件披口加工或挑焊根,与风铲相比能改善劳动条件,且效率较高。特别是在开U形坡口时更为明显。缺点是要用直流电源,刨割时烟雾大,应注意通风。
⑥专用坡口加工机加工 有平板直边坡口加工机和管接头坡口加工机,可分别加工平板边缘或管端的坡口。
经坡口加工后的坡口边缘上的油、锈、水垢等污物焊前应清除掉,以利于焊接并获得质量较好的焊缝。清理时可根据污物种类及具体条件选用钢丝刷、电动或风动钢丝刷轮、气焊火焰、铲刀、锉刀等,有时要用除油剂(汽油、丙酮、四氯化碳等)清洗。为了防止焊缝渗碳,焊前必须用砂轮把气刨的坡口表面打磨,以消除坡口表面渗碳层。
1-64 何谓单面焊、双面焊、单道焊、多道焊、多层焊、多层多道焊?
单面焊是指在焊件的一面(侧)施焊,完成整条焊缝所进行的焊接。
双面焊是指在焊件的两面(侧)施焊,完成整条焊缝所进行的焊接。
单道焊是指只熔敷一条焊道完成整条焊缝所进行的焊接。
多道焊是指由两条及以上焊道完成整条焊缝所进行的焊接。
多层焊是指熔敷两个或两个以上焊层完成整条焊缝所进行的焊接。
多层多道焊是指整个焊缝熔敷多道多层金属的焊接。
1-65 何谓跳焊、分段退焊、左焊法、右焊法?
跳焊是指将焊件接缝分成若干段,按预定次序和方向分段间隔焊接,完成整条焊缝的焊接法。如图1-31(a)所示。
图1-31 跳焊和分段退焊
分段退焊是指将焊件接缝分成若干段后分段焊接,每段施焊方向与整条焊缝增长方向相反的焊接法,如图1-31(b)所示。
左焊法:焊接热源从接头右端向左端移动,并指向待焊部分的操作法。
右焊法:焊接热源从接头左端向右端移动,并指向已焊部分的操作法。
1-66 何谓根部焊道、打底焊道、封底焊道及熔透焊道?
根部焊道是指多层焊时,在接头根部焊接的焊道。
打底焊道是指单面坡口对接焊时,在接缝根部施焊的第一道焊道或在背面施焊的第一道焊道,如图1-32(a)所示。
图1-32 打底焊道、封底焊道、熔透焊道示意图
封底焊道是指在单面对接坡口焊中,焊完正面坡口焊缝又在焊缝背面侧施焊的最终焊道,如图1-32(a)所示。
熔透焊道是指只从一面焊接而使接头完全熔透的焊道,一般指单面焊双面成形焊道,如图1-32(b)所示。