为何焊接应尽量避免仰焊?

为何焊接应尽量避免仰焊?

仰焊技术不是新技术，很早以前焊接管道固定口时就采用仰焊技术，由于当时焊机与焊材和现在相比有一定差距，焊工技术和焊接工艺不十分成熟，仰焊被认为难度很高的焊接技术。
我国“西气东输”工程采用高纤维素焊条和药芯焊丝（包括自保护焊丝）的大规模仰焊获得成功，为仰焊技术的推广作出了贡献。
仰焊技术的推广应用得益于焊机性能的先进和焊材质量的提高。我国生产的逆变焊机、气体保护焊焊机性能稳定，完全可以取代进口焊机。但是一直到今天，仍有很多管理人员，甚至工程技术人员对仰焊有错误的认识：“仰焊铁水重力论”就是其中最突出的代表。
电弧焊时，有6种作用力作用于焊接熔池和焊缝金属的凝固，每种作用力对熔滴过渡都有不同的影响，并且直接影响熔滴大小和过渡形式，这6种力包括以下几种：

1. 重力

焊接时熔滴由于本身的重量而具有下垂的倾向，平焊时（F）金属熔滴重力起促进熔滴过渡的作用。立焊（V）及仰焊（O）时，熔滴的重力阻碍熔滴向熔池过渡，成为阻力。也是仰焊熔池进行冶金反应的有害的作用力。
2. 表面张力

表面张力是焊条（焊丝）端头上保持熔滴的主要作用力。平焊（F）时，熔滴悬挂于焊条末端、在非短路的情况下，只有当其他力克服表面张力阻碍作用时，才能使熔滴过渡到熔池中去。所以平焊（F）时表面张力阻碍熔滴过渡，立焊（V）、横焊（H）、仰焊（O）时，表面张力则有利于熔滴过渡。立焊（V）、仰焊（O）、横焊（H）熔池的熔融金属因表面张力的作用而停留在熔池中参加冶金反应，不会因本身重力脱离熔池。也可以这样认为：熔滴和熔融金属的表面张力完全克服了自身重力，在三种位置上都能正常的形成熔池而进行正常的冶金反应。表面张力的大小与熔滴的成份（焊丝、焊条的品质）、温度和环境气氛有关，与焊条、焊丝的直径成正比。细条、细丝焊接时比粗条、粗丝焊接时熔滴过渡较为顺利而稳定。在保护气体中加入氧化性气体（Ar-O2、Ar-CO2），可以显著的降低液体的表面张力，有利于形成细颗粒熔滴向熔池过渡。如果熔滴在没有脱离焊条（焊丝）之前，就与熔池表面接触（即短路过渡），这时表面张力的作用与上述恰恰相反，会促使熔滴向熔池过渡。表面张力托起和保护熔池，使之正常进行冶金反应。

3. 电磁压缩力

当两根平行于载流导体通过相同方向的电流时，会产生使导体相吸的电磁力。焊接时可以把焊条（焊丝）末端的液体熔滴看成由许多平行载流导体所组成，焊条（焊丝）及熔滴受到由四周向中心的电磁压缩力，电磁压缩力的大小和电流密度的平方成正比，无论是平焊（F）、立焊（V）、横焊（H）、仰焊（O）电磁压缩力的方向都是促使熔滴向熔池过渡。

4. 斑点压力

当电极形成斑点时，由于斑点导电和导热的特性，在斑点上产生斑点力，也称斑点压力。斑点压力在一定条件下将阻碍熔滴向熔池过渡，由于阴极的斑点压力比阳极大，所以正接极的熔滴过渡较反接极时困难。
5. 等离子流力

在电弧中由于电弧推力引起高温气流运动形成的力称为等离子流力，这种力有利于熔滴过渡。

6. 电弧气体的吹力

焊条（药芯焊丝）在焊接时末端的导管内形成大量的气体、这些气体在瞬间被电弧加热至高温时，体积急剧膨胀，并随着导管方向以挺直而稳定的气流把熔滴送入熔池中去，特别是仰焊（O）位置上，电弧吹力十分有利于熔滴向熔池过渡，同时也是仰焊熔池的托起力之一。

在上述的6种作用力中，有4种力特别有利于仰焊（O）、立焊（V）、横焊（H）的熔滴过渡和熔池金属的稳定进行冶金反应，特别要指出的是：SMAW、FCAW-G药皮的约束力也是仰焊的有利因素。仰焊时，由于电弧产生的有效作用力托起熔池并且进行冶金反应，熔滴在有效作用力的作用下，以各种不同的方式进入熔池，这时以表面张力、电磁压缩力、等离子流力、电弧气体吹力、斑点压力的共同作用下，克服了熔滴本身重力而形成熔池，药皮在熔融金属的最外面、它同时具有表面张力，当熔池向前移动，熔融金属凝固将要进行时，药皮因其熔点低凝固快的特点，提前凝固，形成托起液体金属的封闭薄膜，除保护焊缝金属外，还起到了成型外力作用，这时药皮的约束力起到了十分有利成型的补充加固作用，其作用的好坏程度完全由药皮本身的粘度和品质来决定。显然熔滴的重力不是影响电弧焊的决定性因素，这就是电弧焊同铝热焊的本质区别，可以肯定地说：仰焊时熔滴本身重量不会从根本上影响仰焊技术，因此“仰焊铁水重力论”是错误的，所以无论在理论和实践上，仰焊技术完全应有一席之地。

仰焊技术实施要点

理论上解决了认识问题，并不等于在实践中就会成功。事实上无论在理论研究和实际操作中，仰焊技术都有一定难度。因为不仅仅涉及技术，而且涉及到全面质量管理五大要素：人、机、料、法、环。

优秀的焊接工艺和良好的操作技术是获得优秀仰焊焊缝的基本保证。性能优秀的焊机、品质优良的焊条（焊丝）会最大程度保证焊接质量、提高焊接效率。这是因为仰焊技术比其他技术对基本条件要求高的原因所致。“鸟巢”钢结构工程的实践，为我们提供了仰焊技术的管理模式：

“人”是最关键的因素，仰焊技术的优点是质量好，成本低。熔融铁水自重如果大于有效作用力，因重力作用立即脱离熔池，不会形成假焊或未熔合。与此相反，这种缺陷在平焊焊缝中则最容易发生。焊接时药皮很容易翻至熔池表面，因此不容易形成夹渣，而平焊容易夹渣。加上热空气上升，焊缝的层间温度能够保证，所以焊缝成型质量好。在BOX构件的焊接中采用仰焊，焊接量减少一半以上，所以成本低。但仰焊技术对焊工的操作技术要求高，对焊工的体力要求也高，仰焊的效率是平焊的70%左右，效率比其他位置焊稍低。所以这一点就是推广仰焊技术的又一难关。

危险

顾名思义，仰焊就是从下面工作焊接头顶上方的工件。焊接形成的熔滴会滴下来，熔池成型也不好，操作困难，你动手一次就全明白了。