金屬材料焊接成型中主要缺陷及控制策略思考

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焊接成型作為金屬加工中的重要內(nèi)容，在實(shí)際生產(chǎn)中也容易出現(xiàn)各種質(zhì)量問(wèn)題，容易出現(xiàn)包括裂紋、焊縫折斷、夾渣和焊瘤、氣孔、咬邊等缺陷，所以，務(wù)必要結(jié)合金屬產(chǎn)品的實(shí)際加工要求，嚴(yán)格遵守各種加工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，明確各種缺陷的產(chǎn)生原因，并通過(guò)切實(shí)可行的措施控制缺陷的生成。

1 焊接成型加工中的常見缺陷

（1）裂紋。金屬材料焊接成型加工中，裂紋是出現(xiàn)頻率最高的缺陷之一，對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量影響也非常大。根據(jù)不同的裂紋產(chǎn)生原因，可以將其分為熱裂紋和冷裂紋兩種。熱裂紋焊接時(shí)當(dāng)材料從液態(tài)晶體向固態(tài)晶體轉(zhuǎn)化的時(shí)候，出現(xiàn)了不正確操作，或者受到外界不良因素的沖擊，就會(huì)造成熱裂紋的產(chǎn)生。熱裂紋通常會(huì)出現(xiàn)在材料表面，不但對(duì)金屬材料的性能造成影響，也影響產(chǎn)品的美觀性。導(dǎo)致熱裂紋出現(xiàn)的各種原因中，材料本身質(zhì)量不佳，金屬材料中雜質(zhì)較多，工作環(huán)境濕度較大，這些因素都會(huì)增加熱裂紋產(chǎn)生的可能性。如果說(shuō)熱裂紋的產(chǎn)生于焊接中的話，冷裂紋則產(chǎn)生于焊接后，通常是焊接作業(yè)結(jié)束后的不恰當(dāng)處置，會(huì)造成冷裂紋的出現(xiàn)；冷裂紋出現(xiàn)往往在焊接成型結(jié)束幾天以后，其為主要集中在焊縫周圍，根本上是因?yàn)榇阌步M織約束應(yīng)力而導(dǎo)致的。

（2）焊縫折斷。對(duì)于金屬焊接成型來(lái)說(shuō)，焊縫位置是最關(guān)鍵的位置，也是最易產(chǎn)生質(zhì)量問(wèn)題的位置。而焊縫折斷則是一種非常嚴(yán)重的缺陷，一旦出現(xiàn)，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)產(chǎn)品的質(zhì)量存在嚴(yán)重問(wèn)題，當(dāng)外力作用于金屬產(chǎn)品，很可能會(huì)出現(xiàn)折斷、變形等問(wèn)題，對(duì)產(chǎn)品的實(shí)際功能造成影響。造成焊縫折斷的原因中，焊接工藝不規(guī)范是最重要的原因，焊接中一旦出現(xiàn)了未焊透、未熔合等問(wèn)題，必然會(huì)導(dǎo)致整個(gè)焊縫質(zhì)量存在嚴(yán)重缺陷。通常來(lái)說(shuō)焊接工藝中焊接角度是非常重要的因素，然而一些技術(shù)不佳的焊接人員，使用的焊接角度不佳，進(jìn)而導(dǎo)致未焊透出現(xiàn)，最終造成焊縫折斷。此外，焊條質(zhì)量也會(huì)對(duì)焊縫質(zhì)量造成較大影響；焊接位置的清潔狀況，則是影響焊接性能的另外一個(gè)重要條件。

（3）夾渣和焊瘤。焊接成型加工，雖然從工藝上來(lái)看并不復(fù)雜，但是有太多的不確定因素。包括焊接的操作工藝、操作環(huán)境等都會(huì)對(duì)質(zhì)量造成影響，而夾渣、焊瘤較為多見的焊接缺陷。夾渣就是焊縫中有熔渣混入，這是一種嚴(yán)重影響焊縫強(qiáng)度的缺陷[1]。通常來(lái)說(shuō)，焊縫切割不規(guī)范，會(huì)使得焊縫位置有很多殘?jiān)?，進(jìn)而對(duì)焊接造成影響；或者焊接過(guò)程中電流不足，也是一種造成夾渣的重要原因。焊瘤則主要表現(xiàn)為焊縫位置有明顯的金屬瘤，這對(duì)質(zhì)量和美觀性都有很大影響。焊瘤的出現(xiàn)，通常是因?yàn)橐簯B(tài)金屬下墜時(shí)，遇到了一些突發(fā)性干擾，比如電流不穩(wěn)、電流過(guò)大、焊弧過(guò)長(zhǎng)等等，導(dǎo)致液態(tài)金屬不均勻掉落所造成的。

（4）氣孔。氣孔對(duì)于金屬焊接加工來(lái)說(shuō)，雖然較為常見，但危害性卻較大。就氣孔出現(xiàn)的位置來(lái)看，焊接部分是出現(xiàn)較多的位置，另外接頭與表面，同樣可能會(huì)出現(xiàn)氣孔。不管其具體位置在哪里，對(duì)于金屬材料的整體性能的影響是非常大的，尤其是造成整個(gè)焊接材料的強(qiáng)度下降。氣孔的出現(xiàn)，主要原因是在焊接作業(yè)前，對(duì)于焊接區(qū)域未實(shí)施徹底有效的清潔，導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)外有水分、油污等存在；這樣在焊接過(guò)程中，水分和油污在高溫下形成氣體，就很容易造成材料出現(xiàn)氣孔。

（5）咬邊。所謂咬邊，就是焊接區(qū)域邊緣部分有較為明顯的凹陷，這也是一種出現(xiàn)頻率較多的缺陷。咬邊的主要危害是破壞了焊縫的強(qiáng)度，并且對(duì)產(chǎn)品外觀也會(huì)有不良影響。咬邊的出現(xiàn)與不合理的焊接操作密不可分。比如焊接過(guò)程中速度過(guò)快，電流過(guò)大，都有可能會(huì)造成焊縫質(zhì)量問(wèn)題，導(dǎo)致咬邊等問(wèn)題的出現(xiàn)。所以務(wù)必要嚴(yán)格按照相關(guān)焊接技術(shù)要求生產(chǎn)。

2 焊接成型加工中的常見缺陷的針對(duì)性防控

（1）裂縫的防控措施。對(duì)于裂縫的防控應(yīng)當(dāng)從以下幾方面展開：首先，嚴(yán)格規(guī)范焊接人員的操作，要求每一環(huán)節(jié)的操作都務(wù)必要符合焊接作業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；其次，要確保焊接作業(yè)所處環(huán)境的適宜性，包括焊接作業(yè)車間的清潔度，溫濕度等等，避免焊接過(guò)程中雜質(zhì)對(duì)焊接質(zhì)量造成的影響，同時(shí)做好相關(guān)參數(shù)的控制，保持電流穩(wěn)定性；另外，冷裂縫的預(yù)防，主要通過(guò)控制氫氣含量和選擇合適焊條等方式來(lái)預(yù)防，務(wù)必要將氫氣量控制在最低范圍[2]。

（2）焊縫折斷的防控措施。導(dǎo)致出現(xiàn)焊縫折斷的原因主要是未焊透或未熔合。所以防控焊縫折斷的措施，主要是對(duì)焊接操作的規(guī)范。一方面焊接時(shí)候要確保焊接角度的適宜性，并嚴(yán)格按照焊接作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)完成生產(chǎn)，保證焊接速度的合理性；另一方面要對(duì)焊接表面實(shí)施有效清理。

（3）夾渣和焊瘤的防控措施。防控夾渣和焊瘤，首先要做的就是要保證焊接接口的清潔，如果發(fā)現(xiàn)有冗雜存在，必須要對(duì)其實(shí)施清除，從而避免出現(xiàn)夾渣。其次要做好焊接溫度管理，保證焊接電流的穩(wěn)定性以及標(biāo)準(zhǔn)性，最大程度的避免重復(fù)操作，保證以此焊接成功，從而有效預(yù)防焊瘤。

（4）氣孔和咬邊的防控措施。對(duì)于氣孔和咬邊缺陷的控制，需要從三方面予以保證。一是做好焊接位置清潔，保證沒(méi)有水分、油污等物質(zhì)；二是要使用高質(zhì)量焊條，從而控制氫氣量；三是要做好電流管理，保證其平穩(wěn)性。做到這三點(diǎn)，就能夠最大程度的消除氣孔和咬邊出現(xiàn)的可能性。

3 焊接成型加工中的缺陷控制策略

上文中我們針對(duì)常見的幾種缺陷展開了簡(jiǎn)要分析，并給出了針對(duì)性的預(yù)防措施。但事實(shí)上，一方面焊接成型加工中的缺陷不止上述幾種，另一方面對(duì)于缺陷的防控更多的還是應(yīng)當(dāng)從整體角度展開?；诖?，我們總結(jié)了如下的焊接成型加工中的缺陷控制策略。

（1）正確選擇焊接方式。對(duì)于金屬材料焊接成型加工來(lái)說(shuō)，選擇正確的焊接方式，最大程度避免焊接過(guò)程中出現(xiàn)各種缺陷的基礎(chǔ)；不同的金屬材料，不同的產(chǎn)品要求，不同的焊接方法，各自尤其優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，用錯(cuò)了方法必然會(huì)導(dǎo)致缺陷較高。金屬材料本身就是一種在各個(gè)領(lǐng)域中有非常廣泛應(yīng)用的材料，隨著科技的不斷發(fā)展，各種焊接工藝也在不斷發(fā)展和完善，而且不斷有新型焊接方法產(chǎn)生，這都為焊接成型作業(yè)提供了更多的選擇。所以在展開焊接成型作業(yè)之前，首先務(wù)必要全面分析材料性質(zhì)、加工條件，并了解焊接的質(zhì)量要求，從而全面考慮各種相關(guān)因素，選擇恰當(dāng)?shù)暮附蛹庸し绞?。選擇某種焊接方法以后，應(yīng)當(dāng)首先展開焊接工藝評(píng)定，討論是否會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重問(wèn)題，以及各種缺陷的實(shí)際情況，對(duì)于包括裂紋、夾渣等常見缺陷，可采用針對(duì)性措施予以防范。比如，如果工藝評(píng)定發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)了冷裂縫，則應(yīng)當(dāng)通過(guò)選擇含氫量較低的焊條，控制焊接環(huán)境濕度，防止冷裂紋的出現(xiàn)。

（2）對(duì)材料焊接參數(shù)的控制。要想有效保證焊接質(zhì)量，降低焊接中缺陷的發(fā)生率，控制好焊接參數(shù)是至關(guān)重要的。針對(duì)焊接作業(yè)的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)合理的焊接參數(shù)，并在焊接作業(yè)中對(duì)焊接參數(shù)有良好的控制，保證其穩(wěn)定性，能夠非常有效提升焊接質(zhì)量，減少各種缺陷和問(wèn)題。就上文中我們對(duì)各種常見缺陷的原因分析來(lái)看，焊接電流過(guò)大、過(guò)小、不穩(wěn)定都可能會(huì)造成焊接的質(zhì)量問(wèn)題；所以務(wù)必要基于焊接材料的實(shí)際特點(diǎn)以及選擇的焊接工藝技術(shù)，從而明確電流的最佳水平，并且在焊接作業(yè)的過(guò)程中，確保電流的穩(wěn)定性，這樣就能夠非常有效的規(guī)避各種質(zhì)量問(wèn)題。另外，焊接角度、焊接弧度同樣是對(duì)焊接質(zhì)量有較大影響的重要參數(shù)，所以在實(shí)際焊接作業(yè)過(guò)程中，務(wù)必要執(zhí)行金屬材料焊接成型技術(shù)規(guī)范中的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，從而保證相關(guān)焊接參數(shù)的正確性。比如，對(duì)于鈍邊焊角的焊件，在焊接速度不能過(guò)快，否則就有很大的可能會(huì)導(dǎo)致未焊透、未融合，所以務(wù)必要控制好焊接速度；所以要保證焊接質(zhì)量，避免焊接缺陷，設(shè)計(jì)并落實(shí)科學(xué)的焊接參數(shù)至關(guān)重要。

（3）創(chuàng)造良好的焊接環(huán)境。就是金屬焊接成型作業(yè)的實(shí)際情況來(lái)看，環(huán)境相對(duì)惡劣，其中存在著較多的不可控因素，然而環(huán)境因素對(duì)于焊接質(zhì)量的影響同樣是非常大的。所以，在針對(duì)金屬實(shí)施焊接作業(yè)之前，應(yīng)當(dāng)對(duì)作業(yè)環(huán)境展開全面的檢查，盡量降低環(huán)境中存在的不利因素，創(chuàng)造更多的有利因素。對(duì)于環(huán)境因素的檢測(cè)和控制，需要結(jié)合焊接作業(yè)的實(shí)際需求來(lái)展開；其中焊接環(huán)境監(jiān)測(cè)最主要的是針對(duì)環(huán)境的濕度、風(fēng)力等條件的檢測(cè)，確保其與焊接作業(yè)的適宜性；避免在相關(guān)條件較差的環(huán)境中焊接。另外，焊接環(huán)境不僅包括了外部自然環(huán)境，還包括了焊接材料環(huán)境，要盡量為焊接作業(yè)創(chuàng)造好的條件。比如，焊縫切割作業(yè)后，必須要及時(shí)清理殘?jiān)?，否則就有可能造成缺陷；很多熱烈分的產(chǎn)生，即使因?yàn)橐恍┑腿埸c(diǎn)雜質(zhì)造成的；此外殘?jiān)矔?huì)引發(fā)夾渣缺陷。所以做好環(huán)境管理，是防止缺陷的重要策略。

（4）監(jiān)控金屬材料焊接過(guò)程。金屬材料的焊接操作的規(guī)范性與否，直接決定了焊接質(zhì)量，所以必須要對(duì)整個(gè)焊接過(guò)程嚴(yán)格控制，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正焊接過(guò)程中存在的問(wèn)題，從而最大程度的避免因?yàn)椴僮鲉?wèn)題造成不良缺陷。比如，焊接正是開始之前，應(yīng)當(dāng)針對(duì)坡口熔渣實(shí)施有效清除，同時(shí)在焊接過(guò)程中要控制好電流，并保持合適的焊接速度，這樣才能夠有效防控夾渣的出現(xiàn)。另外還要控制好電弧長(zhǎng)度，焊條角度，同時(shí)要求運(yùn)條的手法必須要足夠數(shù)量和均勻，一旦運(yùn)條不均勻，就很有可能會(huì)造成熔池溫度升高，這樣就很有可能造成液態(tài)金屬下墜導(dǎo)致焊瘤的出現(xiàn)。所以只有通過(guò)對(duì)整個(gè)過(guò)程做好監(jiān)控，來(lái)保證焊接過(guò)程中的規(guī)范性，以提升焊接質(zhì)量。

（5）對(duì)焊接缺陷的及時(shí)修復(fù)。在金屬材料焊接成型后，對(duì)于出現(xiàn)的裂縫，務(wù)必要采用有效的方法予以修復(fù)，從而最大程度的彌補(bǔ)這種缺陷。當(dāng)焊接作業(yè)所處環(huán)境溫度不足0℃，則首先需要對(duì)材料實(shí)施預(yù)熱；對(duì)于需要熱處理的金屬材料，務(wù)必要首先對(duì)缺陷實(shí)施修復(fù)然后在進(jìn)行熱處理；補(bǔ)焊作業(yè)必須采用小電流多層多道焊接方式，并且要保證補(bǔ)焊一次完成，中間不得停頓。修復(fù)完成以后，應(yīng)當(dāng)對(duì)修復(fù)狀況實(shí)施檢測(cè)，確保其滿足質(zhì)量要求即可，否則需要繼續(xù)修補(bǔ)。

4 小結(jié)

綜上所述，金屬材料焊接過(guò)程中，容易出現(xiàn)各種缺陷，所以，做好各種缺陷防范措施至關(guān)重要。從本文的論述中可以看出，防控缺陷的策略主要來(lái)自于焊接方式、焊接參數(shù)、焊接環(huán)境和焊接操作等四個(gè)方面，所以務(wù)必要從這四個(gè)方面做好相關(guān)措施，以切實(shí)保障焊接質(zhì)量滿足相關(guān)要求。