合金焊接材料的選擇與焊接工藝技術(shù)分析

武英杰

摘要：近年來(lái)，隨著我國(guó)的工業(yè)化水平不斷提高，各領(lǐng)域?qū)τ诤辖鸬氖褂眯枨笠苍絹?lái)越大，對(duì)合金焊接材料的選擇以及焊接工藝技術(shù)的應(yīng)用也提出了更高的要求，以此全面提高合金材料的使用性能和使用安全性?；诖耍疚闹饕獜暮辖鸷附硬牧系倪x擇與焊接工藝技術(shù)方面入手，對(duì)合金焊接的工藝流程進(jìn)行了全面的分析，希望可以為相關(guān)的工作人員提供一定的技術(shù)幫助，提高合金焊接的工作效率以及焊接質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：合金焊接;材料選擇;焊接工藝技術(shù);分析

0 ?引言

合金焊接的質(zhì)量好壞離不開(kāi)焊接材料的選擇以及焊接工藝技術(shù)的應(yīng)用，為此，想要有效提高合金焊接的質(zhì)量與使用性能，就必須嚴(yán)格按照焊接材料的選用標(biāo)準(zhǔn)以及焊接工藝要求去進(jìn)行材料的選擇和工藝的使用，以此保證合金焊接工作的有序開(kāi)展，為合金焊接的質(zhì)量提供基本的材料和工藝技術(shù)保障。

1 ?合金焊接材料的選擇

1.1 合金焊接材料介紹

合金焊接材料指的是焊接過(guò)程中所使用的耗材，包括焊條、焊絲、焊劑、氣體以及金屬粉末等。焊接材料在使用的過(guò)程中會(huì)對(duì)人體和周圍環(huán)境造成一定的不良影響，例如焊渣污染、有毒氣體排放以及弧光輻射等，需要在焊接的過(guò)程中引起工作人員的重視，采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施，減輕合金焊接材料所帶來(lái)的影響問(wèn)題[1]。

1.2 合金焊接材料的選擇原則

合金焊接材料的選擇是焊接操作過(guò)程中的重要內(nèi)容之一，需要根據(jù)不同焊接工藝以及待焊接材料的性能進(jìn)行科學(xué)、合理的選擇，以此有效提高合金焊接的整體質(zhì)量以及工藝技術(shù)應(yīng)用效果。合金焊接材料的選擇應(yīng)該遵從以下幾點(diǎn)原則：

第一，根據(jù)焊件材料性能選擇的原則。不同的焊件會(huì)具有不同的物理性能、化學(xué)成分以及力學(xué)性能，所以，在選擇焊接材料的時(shí)候要根據(jù)焊件材料的性能差異去選擇合適的焊接才來(lái)。例如，在對(duì)耐熱鋼和不銹鋼進(jìn)行焊接的時(shí)候，除了要考慮到焊接材料的強(qiáng)度問(wèn)題以外，還應(yīng)該考慮到焊縫金屬的化學(xué)成分問(wèn)題，要保證其化學(xué)成分與鋼材的化學(xué)成分接近，以此提高焊縫的焊接效果。

第二，滿足工作條件和使用性能的原則。合金焊接材料的選擇要保證焊件在正常的工作條件下能夠達(dá)到相應(yīng)的使用性能。在選擇焊接材料的時(shí)候，要充分考慮到焊件的實(shí)際工作條件，例如承受多大的動(dòng)力載荷和沖擊載荷、在腐蝕介質(zhì)中工作以及早低溫或者高溫條件下工作等，結(jié)合焊件的實(shí)際工作條件選用適當(dāng)?shù)暮附硬牧?，可以有效提高焊件接縫的牢固性以及穩(wěn)定性，延長(zhǎng)焊件的使用壽命。

第三，與焊件的復(fù)雜程度以及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)相適應(yīng)原則。針對(duì)一些形狀復(fù)雜或者厚度較大的焊件而言，焊縫在冷卻的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，可能會(huì)導(dǎo)致焊接材料發(fā)生裂紋現(xiàn)象，所以，在焊接的時(shí)候需要選擇抗裂性比較好的材料，例如高韌性焊條或者低氫型焊條等。另外，對(duì)于一些焊接點(diǎn)位置存在的鐵銹、氧化皮以及油污等無(wú)法清理干凈的焊件進(jìn)行焊接時(shí)，需要選用對(duì)上訴雜質(zhì)不敏感的焊接材料進(jìn)行焊接，例如酸性焊條等，避免在焊接的過(guò)程中出現(xiàn)氣孔等焊接質(zhì)量缺陷。

第四，操作空間以及操作環(huán)境原則。部分焊接材料只適用于特定位置的焊接，所以在使用這類焊接材料的時(shí)候，要對(duì)焊接的位置進(jìn)行提前的確認(rèn)，以免出現(xiàn)焊接材料混用的問(wèn)題，導(dǎo)致焊接質(zhì)量下降。同時(shí)，焊接材料的選擇需要根據(jù)實(shí)際的操作環(huán)境進(jìn)行合理的選擇，例如在沒(méi)有直流焊機(jī)的情況下，就需要選擇交直流兩用的焊接材料，在酸性焊條和堿性焊條均能夠滿足焊接條件的時(shí)候，盡量選用酸性焊條，因?yàn)閴A性焊條的技術(shù)要求以及操作準(zhǔn)備要求都比較高。

第五，經(jīng)濟(jì)性原則。在選用焊接材料的時(shí)候，除了要保證焊接質(zhì)量和焊接效率以外，還應(yīng)該著重考慮到焊接材料的經(jīng)濟(jì)性。焊接材料的選擇要在保證焊件焊接質(zhì)量以及使用性能的前提下，選擇性價(jià)比更好的焊接材料，減少焊接成本。在遇到對(duì)性能有不同要求的焊接工作時(shí)，可以選用不同的焊接材料對(duì)焊件的焊縫進(jìn)行焊接，無(wú)需考慮焊接材料的全面性能，只要滿足焊件對(duì)焊縫的具體要求即可。

2 ?合金焊接工藝技術(shù)分析

2.1 鋁合金電阻點(diǎn)焊工藝技術(shù)分析

2.1.1 鋁合金的特點(diǎn)

由于鋁合金具有特殊的物理、化學(xué)特性，使得其在進(jìn)行焊接的過(guò)程中具有氧化性強(qiáng)、導(dǎo)電性強(qiáng)、導(dǎo)熱率高以及高溫下強(qiáng)度低等特點(diǎn)。首先，由于鋁合金與氧具有很大的親和力，使得鋁合金在空氣中進(jìn)行焊接的時(shí)候，容易通過(guò)被氧氣所氧化在合金焊接表面形成一層致密氧化膜，該氧化膜具有極高的熔點(diǎn)和密度，不易熔化，會(huì)影響鋁合金焊縫的良好焊接，導(dǎo)致鋁合金的焊縫出現(xiàn)“夾渣”現(xiàn)象或者產(chǎn)生氣孔[2]。其次，鋁合金的比熱容比鋼材要大2倍左右，導(dǎo)熱性也是鋼材的3倍以上，所以在對(duì)鋁合金進(jìn)行焊接的時(shí)候，要選擇能量集中且功率大的熱源對(duì)其進(jìn)行熔合，以此提高焊接效率和質(zhì)量。最后，鋁合金在高溫的環(huán)境下，其焊接接頭的強(qiáng)度會(huì)比母材要低，很容易發(fā)生軟化現(xiàn)象，使得焊接的接頭難以得到有效的保證，導(dǎo)致鋁合金的抗拉強(qiáng)度低、塑性不足，影響鋁合金的應(yīng)用。

2.1.2 電阻對(duì)焊工藝技術(shù)

電阻對(duì)焊是壓焊中應(yīng)用比較廣泛的一種，可以將兩個(gè)待焊接的工件在固體狀態(tài)下完成原子之間的結(jié)合，所以也可以稱之為固態(tài)焊接。在使用電阻對(duì)焊進(jìn)行鋁合金的焊接時(shí)，首先需要對(duì)鋁合金工件的表面進(jìn)行清洗，例如，使用工業(yè)溶液對(duì)鋁合金工件的表面油污、污物或者標(biāo)記等進(jìn)行清除，也可以使用稀釋劑、石油醚或者汽油等對(duì)鋁合金工件進(jìn)行浸泡，使得鋁合金的表面變得潔凈。其次，需要使用機(jī)械法或者化學(xué)法對(duì)鋁合金工件表面的氧化膜進(jìn)行清除，例如機(jī)械切削、吹砂或者酸堿溶液浸泡等。最后，使用雙面點(diǎn)焊或者單面點(diǎn)焊對(duì)鋁合金進(jìn)行焊接處理。單面點(diǎn)焊就是從鋁合金工件的同一側(cè)向焊接的位置進(jìn)行饋電，雙面點(diǎn)焊則是由鋁合金工件的兩側(cè)向焊接處饋電。雙面點(diǎn)焊在焊接的時(shí)候會(huì)在鋁合金工件的兩側(cè)留有電極壓痕，如果使用大接觸面積的導(dǎo)電板作為下電極，就可以消除或者減輕工件下面的焊接壓痕，通常用來(lái)進(jìn)行鋁合金裝飾面板的焊接。

2.1.3 電阻點(diǎn)焊的接頭形式

鋁合金電阻點(diǎn)焊的接頭形式主要有搭接接頭和折邊接頭兩種形式。接頭主要有兩個(gè)或者兩個(gè)以上的相同厚度或者不同厚度的工件組組成，并且在焊接接頭的過(guò)程中，一定要對(duì)電極的可達(dá)性進(jìn)行充分的考慮，保證電極可以輕松、方便的到達(dá)鋁合金構(gòu)件的焊接縫位置。同時(shí)還要對(duì)焊接的邊距、搭接量、焊點(diǎn)的距離以及焊點(diǎn)強(qiáng)度等因素進(jìn)行全面的考量，以此保證焊接接頭的穩(wěn)固性和使用強(qiáng)度。

2.1.4 電阻點(diǎn)焊的焊接特性

與傳統(tǒng)的電弧焊相比，電阻點(diǎn)焊在焊接鋁合金方面上，具有殘余應(yīng)力小、焊接不易出現(xiàn)變形、焊接速度快以及焊接操作簡(jiǎn)單、污染小等特性。但是，由于鋁合金的材質(zhì)因素，使得電阻點(diǎn)焊的焊接過(guò)程必須使用大電流和短時(shí)間的通電焊接方法，并且在焊接的過(guò)程中容易產(chǎn)生裂紋或者縮孔，在高溫的條件下會(huì)急劇出現(xiàn)軟化，從而導(dǎo)致鋁合金的焊接規(guī)范選擇比較困難。

2.2 鈦合金的焊接工藝技術(shù)分析

2.2.1 鈦合金焊接材料的選擇

鈦合金的焊接材料選擇通常情況下都會(huì)選擇與母材成分相近的焊絲，有時(shí)為了能夠提高焊接接頭的韌性，也會(huì)選擇一些強(qiáng)度低于母材的焊絲。在鈦合金焊接工藝技術(shù)的使用過(guò)程中，經(jīng)常使用的焊接材料是真空有條件下退火處理過(guò)的TA1-6或者TC3焊絲，如果鈦合金的焊接要求比較高，沒(méi)有合適焊絲的前提下，也可以將母材裁剪成窄條作為焊絲使用[3]。

2.2.2 鈦合金焊接工藝技術(shù)種類

鈦合金的焊接前準(zhǔn)備工作與鋁合金的焊接一樣，都需要對(duì)焊接的工件表面附著污物進(jìn)行清理，直到徹底且完整的露出鈦合金基材為止。常見(jiàn)的鈦合金焊接方法主要有鎢極氬弧焊工藝技術(shù)、熔化極氬弧焊工藝技術(shù)、等離子弧焊工藝技術(shù)、電子束鈦合金焊工藝技術(shù)以及激光束鈦合金焊工藝技術(shù)等，可以根據(jù)不同的焊接工藝要求和性能要求以及焊接條件等合理選擇焊接工藝技術(shù)。

鎢極氬弧焊工藝技術(shù)一般應(yīng)用于10mm以上的鈦合金母材焊接，焊接使用的是直流電正接，需要在焊接的過(guò)程中使用氬氣對(duì)焊件的正、反兩面進(jìn)行保護(hù)，以此保證焊接的整體效果。

熔化極氬弧焊工藝技術(shù)通常應(yīng)用于較厚的鈦合金板焊接，使用直流電反接的方式。焊接主要有兩種方式，一種是短路過(guò)渡熔滴焊接方法，主要用來(lái)焊接母材為薄板的鈦合金，另一種是噴射過(guò)渡熔滴焊接方法，主要用來(lái)焊接母材為厚板的鈦合金。使用該焊接工藝的時(shí)候需要使用純度高的保護(hù)氣體，并且對(duì)于焊接前的工件表面清理的要求比較嚴(yán)格。

2.2.3 鈦合金焊接的常見(jiàn)缺陷

鈦合金的焊接缺陷主要有脆化、裂紋以及氣孔等，與鋁合金的氧化作用不同，鈦合金在高溫下會(huì)與空氣中的氧、氮以及氫等發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致氧和氮固溶于鈦合金中，造成鈦金屬的晶格出現(xiàn)畸變，擁有了更高的強(qiáng)度，但是其塑韌性卻不如母材。同時(shí)隨著氫含量在焊縫中的不斷增加，會(huì)以片狀或者針狀化合物的形態(tài)在焊縫處析出，導(dǎo)致焊接接頭的韌性降低，最終導(dǎo)致鈦合金焊接處的脆化[4]。雖然鈦合金中的碳、硫雜質(zhì)很少，不容易出現(xiàn)熱裂紋，但是，如果在焊接的過(guò)程中沒(méi)有保護(hù)到位的話，會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)力裂紋和冷裂紋，也會(huì)在鈦合金脆化的過(guò)程中產(chǎn)生焊接應(yīng)力裂紋。鈦合金焊接過(guò)程中會(huì)因?yàn)槟覆囊约昂覆闹械奈廴疚铩⑺入s質(zhì)的影響，在焊縫中形成焊接氣孔，需要在焊接前對(duì)母材進(jìn)行拋光打磨，并保證基材和焊材的干凈，才能保證鈦合金的焊接質(zhì)量。

3 ?結(jié)論

綜上所述，合金焊接材料的選擇以及工藝技術(shù)的應(yīng)用都需要根據(jù)實(shí)際的焊接環(huán)境和工藝要求去進(jìn)行選擇，要時(shí)刻遵守焊接材料的選擇原則，并且科學(xué)、合理的應(yīng)用合金焊接工藝技術(shù)。我們要明確合金焊接工藝技術(shù)的特點(diǎn)以及操作要點(diǎn)，按照操作規(guī)范去進(jìn)行焊接操作，對(duì)焊接過(guò)程中可能出現(xiàn)的焊接質(zhì)量缺陷進(jìn)行嚴(yán)格的控制，以此提高焊接工作效率與質(zhì)量，全面提高我國(guó)現(xiàn)階段的合金焊接工藝水平，推動(dòng)合金焊接工作的發(fā)展與進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)：

[1]王鐸云.淺述合金焊接材料的選擇與焊接工藝技術(shù)[J].世界有色金屬，2019（04）：324-325.

[2]于淏，劉海，李春光.鎳鉻鑄造合金的現(xiàn)場(chǎng)焊接工藝研究[J].焊接技術(shù)，2017（09）：32-34.

[3]李持生.設(shè)備骨架焊接工藝和工裝設(shè)計(jì)探析[J].企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)，2018，37（12）：81-83.

[4]陳陽(yáng).鈦合金焊接工藝技術(shù)研究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2017（18）.