金属焊接常见缺陷分析与对策探讨

2018-06-22 09:24宋凯
科教导刊·电子版 2018年8期
关键词:焊条熔池电弧

宋凯

摘要随着金属焊接技术的不断发展已经在众多领域中得到了广泛的灵活应用。为了确保工程施工质量,焊接采用大量的施工技术措施对焊接施工质量进行控制。笔者分析了常见的各种缺陷,并就如何提高焊接质量,提出了几点预防对策。

关键词焊接缺陷预防对策

中图分类号:TG441.7 文献标识码:A

0引言

焊接中接头金属不连续、不致密或连接不良等现象,称之为焊接缺陷,焊接缺陷的种类很多,常见的焊接缺陷有气孔、咬边、未焊透、夹渣、裂纹等。每种焊接缺陷的成因机理不同,特征不同,需要根据不同的缺陷采取相应的防范措施。

1焊接的分类

1.1压焊

在固态条件下,通过对两工件进行加压,进而在一定程度上实现原子间的结合,这种焊接工艺被称为固态焊接。对于压焊工艺来说,通常情况下比较常用的是电阻对焊。将电流通过两工件的连接端,由于连接端的电阻较大,在电流通过时使得此处的温度升高,当温度升高到一定程度,连接端成为塑性状态时,在轴向压力的作用下,使得两工件连接成―体,进而完成焊接。在工件进行焊接的过程中,通过向连接端施加压力,而不是向连接端填充材料,这是压焊工艺的共性所在。通过压焊工艺对工件进行焊接,焊接过程得到了简化,进而在一定程度上提高了焊接的安全性。

1.2熔焊

在对工件进行焊接的过程中,通过对接口进行加热,使其达到熔化状态,这种焊接方法不需要施加任何的压力,因此被称为熔焊。通过熔焊对工件进行焊接时,通过热源对待焊两工件接口进行迅速加热,使接口处熔化,进而形成熔池。熔池随着热源的移动不断向前移动,经冷却后,熔池形成连续的焊缝,进而完成对两工件的焊接。通过熔焊对工件进行焊接中,如果熔池直接与大气接触,在氧气的作用下,金属和各种合金元素会发生氧化,大气中的氮、水蒸汽等同时也会进入熔池,进而在一定程度上影响焊缝的质量。

1.3钎焊

在对工件进行焊接的过程中,采用比工件熔点低的金属作钎料,通过对工件和钎料进行加热,超过钎料熔点所对应的温度,但是低于工件熔点对应的温度,这种焊接方式称为钎焊。进行焊接时,接口间隙通过液态钎料进行润湿和填充,在一定程度上实现工件的焊接。受工件材料、焊接材料、焊接电流的影响,焊后在焊缝和热影响区产生过热、脆化等现象,进而降低焊件性能。

2焊接中常见缺陷分析及预防对策

2.1咬边

咬边是指沿着焊趾,在母材部分形成的凹陷或沟槽,它是由于电弧将焊缝边缘的母材熔化后没有得到熔敷金属的充分补充所留下的缺口。产生咬边的主要原因是电弧热量太高,即电流太大,运条速度太小所造成的。焊条与工件间角度不正确,摆动不合理,电弧过长,焊接次序不合理等都会造成咬边。直流焊时电弧的磁偏吹也是产生咬边的一个原因。某些焊接位置(立、横、仰)会加剧咬边。咬边减小了母材的有效截面积,降低结构的承载能力,同时还会造成应力集中,发展为裂纹源。

咬边是由于焊接运条速度快或焊条角度不当引起的。咬边减小了工作截面,造成应力集中。预防措施:利用合适的焊接电流和运条手法,随时注意控制电弧长度。运用合适的氩弧焊参数,注意焊接速度不宜过高,手法必须平稳。要矫正操作姿势,选用合理的规范,采用良好的运条方式都会有利于消除咬边。焊角焊缝时,用交流焊代替直流焊也能有效地防止咬边。

2.2裂纹

材料在应力或环境或两者同时作用下产生的裂隙。预防措施:(1)防止结晶裂纹的措施:①减小硫、磷等有害元素的含量,用含碳量较低的材料焊接。②加入一定的合金元素,减小柱状晶和偏析。如铝、锐、铁、镜等可以细化晶粒。③采用熔深较浅的焊缝,改善散热条件使低熔点物质上浮在焊缝表面而不存在于焊缝中。④合理选用焊接规范,并采用预热和后热,减小冷却速度。⑤采用合理的装配次序,减小焊接应力。(2)再热裂纹的防止:①注意冶金元素的强化作用及其对再热裂纹的影响。②合理预热或采用后热,控制冷却速度。③降低残余应力避免应力集中。④回火处理时尽量避开再热裂纹的敏感温度区或缩短在此温度区内的停留时间。

2.3焊瘤

焊瘤是焊缝中的液态金属流到加热不足未熔化的母材上或从焊缝根部溢出,冷却后形成的未与母材熔合的金属瘤即为焊瘤。焊接规范過强、焊条熔化过快、焊条质量欠佳(如偏芯),焊接电源特性不稳定及操作姿势不当等都容易带来焊瘤。在横、立、仰位置更易形成焊瘤。焊瘤常伴有未熔合、夹渣缺陷,易导致裂纹。同时,焊瘤改变了焊缝的实际尺寸,会带来应力集中。预防措施:使焊缝处于平焊位置,正确选用规范,选用无偏芯焊条,合理操作。

2.4凹陷

凹坑指焊缝表面或背面局部的低于母材的部分。凹坑多是由于收弧时焊条(焊丝)未作短时间停留造成的(此时的凹坑称为弧坑),仰立、横焊时,常在焊缝背面根部产生内凹。凹坑减小了焊缝的有效截面积,弧坑常带有弧坑裂纹和弧坑缩孔。预防措施:选用有电流衰减系统的焊机,尽量选用平焊位置,选用合适的焊接规范,收弧时让焊条在熔池内短时间停留或环形摆动,填满弧坑。

2.5未焊透

焊接时,在焊件与焊缝金属或焊缝层间有局部未熔透现象是没有焊透,具体原因是由于焊接保护方法不当,焊接部位变形过大,熔合区的可切削性低,提高焊缝补处的防渗透性能差,会出现未焊透现象。防止措施:正确选取坡口尺寸,焊清根要彻底。加热时,适当部位要先加热使之膨胀,减少焊接应力与形变,选择减应区,具体部位选在零件棱角、边缘和加强肋等强度较高的部位。

2.6夹渣

焊缝边缘有氧割或碳弧气刨残留的熔渣,焊接电流太小,电流太小形成“糊渣”,使用碱性焊条的电弧过长会造成夹渣。防止措施:先用煤油或汽油等将待焊补的部位擦洗干净,用稀盐酸去污粉,用钢丝刷反复刷擦露出金属光泽,用干净的细钢丝刷刷擦,染上一层均匀的淡红色。将焊剂涂在焊补部位及烙铁上,用电烙铁切下少量焊条涂在施焊部位,迅速地在镀铜面上往复移动涂擦,并注意赶出细缝及小凹坑中的气体。

3结束语

本文重点阐述了金属焊接中常见问题,产生缺陷的原因以及预防对策,要求施工人员充分了解焊接缺陷产生的原因,制定相应的对策,学习和掌握焊接新工艺,不断提高焊接技能,以提高焊接施工质量和工程施工质量水平。

参考文献

[1]孙光磊. SAFUREX双相不锈钢焊接技术[J].压力容器,2009(10).

[2]赵虎. 310S耐热不锈钢的焊接性及焊接技术[J].干燥技术与设备,2011.

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