金屬材料焊接成型中的主要缺陷及控制措施探討

王倓

摘 ?要：焊接金屬材料時，可以采用多種焊接工藝，但不同的焊接工藝因其特點多樣而具有不同的技術要點。為了提高金屬材料的焊接質(zhì)量，獲得更高的材料實用效率，我們應該高度重視焊接過程中的各種缺陷，并采取科學的措施進行控制，防止材料焊接中出現(xiàn)嚴重的缺陷。分析了金屬材料焊接成形中的主要缺陷，并提出了科學的控制措施。

關鍵詞：金屬材料;焊接成型;重大缺陷;控制措施

在金屬材料加工技術中，焊接技術是一種常用的技術，主要是將兩種不完整的金屬加工后，產(chǎn)生一個完整的工藝品。但焊接過程不是一個簡化的過程，焊接過程中的溫度不易控制。因此，在金屬材料的焊接成型過程中，要對焊接工藝有更高的要求和標準，積極防止焊接過程中的缺陷，做好監(jiān)督工作，提高金屬材料焊接工作的質(zhì)量和效率。

1幾種不同金屬材料的焊接成形特點

1.1鋁鎂合金材料的特性

鋁鎂合金材料具有化學穩(wěn)定性強、強度高、耐腐蝕、塑性好等優(yōu)點。在壓力焊接成形中，鋁鎂合金壓力焊接通常采用攪拌摩擦焊和真空擴散焊，攪拌摩擦焊技術應用較多，焊接時采用攪拌摩擦焊來提高焊接材料焊接接頭的硬度，真空擴散焊時采用不混溶的金屬材料。在固溶焊接中，鋁鎂合金主要采用鎢極氬弧焊、激光焊接、激光膠焊等技術。

1.2鈦合金材料的特性

鈦合金具有良好的物理性能、較強的耐酸堿性和韌性，鈦具有活性化學性能。當溫度達到相應高度（超過250℃）后，可以與空氣中的氮、氧、氫離子發(fā)生反應。因此，在焊接過程中，應加強對鈦合金的保護，例如，應使用惰性氣體將鈦合金與空氣隔離，避免離子化學反應。

1.3氬弧焊特點純氫狀態(tài)，化學性質(zhì)穩(wěn)定，不易與鈦合金形成化學反應和熔合，可防止鈦合金與空氣接觸。氬弧焊可以產(chǎn)生電弧，去除金屬中的氧化物。焊接過程中，局部會產(chǎn)生瞬間的巨大熱量，可以提高焊接質(zhì)量。

1.4真空焊接的特點

為了避免鈦金屬與空氣中的活性氣體離子發(fā)生化學反應，操作在真空環(huán)境下進行?；谡婵窄h(huán)境，可以增加焊接冷卻時間，獲得更詳細的焊接工藝，提高焊接質(zhì)量。

2金屬材料焊接成型的主要缺陷

2.1熱裂紋和冷裂紋

裂紋屬于金屬材料焊接成形中發(fā)病率較高的一種缺陷，涉及兩種類型，一種是熱裂紋，另一種是冷裂紋。熱裂紋大多發(fā)生在焊縫中心，主要是由于焊接過程中熔融金屬材料的冷凝造成的。金屬材料的關鍵焊接工藝包括熔焊、壓力焊和釬焊，這些工藝都會產(chǎn)生熱量，導致焊接時除金屬和焊條外的低熔點雜質(zhì)熔化凝固，產(chǎn)生各種焊接裂紋。如果雜質(zhì)的凝固受到外力的磨損和侵蝕，就會出現(xiàn)熱裂紋。當出現(xiàn)冷裂紋時，通常位于金屬材料焊接界面的熔合點，這主要是由于金屬材料焊接工藝操作不當或形成焊接母材問題造成的。當焊接的金屬材料承載能力低，不能承受焊接壓力時，冷裂紋的概率會增加。另外，焊接時，金屬材料的熔化會產(chǎn)生氫氣，如果氫氣含量高，會改變材料內(nèi)部，從而形成裂紋。

2.2下垂和閃光

金屬材料在焊接成型時有凹陷，在焊接過程中形成小凸起是很常見的。焊接間隙外、焊接間隙后、主材上方常見凹陷，焊后小凸點主要在焊接間隙尾部、主材上方。這種缺陷的產(chǎn)生與焊接工藝密切相關。造成小凸點的主要因素是焊帶質(zhì)量差，焊接時未能適當控制熔融金屬液，焊接裂紋末端液體向主材流出，結露，或焊接動作不符合要求，焊帶液化速度過快。

2.3焊接未熔合和未焊透

金屬材料焊接過程中，由于施工人員觀察角度的限制，無法對所有待焊部位進行充分觀察，導致未焊透、未熔合。如果焊接工藝使用不科學，也會造成這種現(xiàn)象。鈍邊過大、速度過快的焊接會對焊接效果產(chǎn)生負面影響。焊件表面的雜質(zhì)未能仔細清除或焊接操作人員的技術水平差會導致未焊透和未熔合。

2.4焊渣夾雜現(xiàn)象

焊渣夾雜是焊接金屬材料時的一種嚴重缺陷，常見的焊渣夾雜有兩種，一種是金屬夾渣，另一種是非金屬夾渣。焊渣夾雜問題主要是由于金屬材料的焊接坡口角度過小，焊接速度過快，焊接電流過小造成的。對于TIG焊接，過大的焊接電流密度導致鎢夾雜，從而導致焊渣夾雜。而且在焊接過程中，如果電極電弧長，焊接極性差，產(chǎn)生的焊渣夾雜會嚴重降低金屬材料的焊接質(zhì)量水平。

3金屬材料焊接成型缺陷控制措施的研究

3.1裂縫控制

為了保持作業(yè)處于安全狀態(tài)，施工人員有必要注意裂縫問題，技術人員應按照標準操作規(guī)程進行操作。為了在整個焊接過程中防止熱裂紋，創(chuàng)造最佳的焊接環(huán)境，防止焊接過程中的雜質(zhì)，有必要科學地設置焊接參數(shù)，以提高焊接質(zhì)量。冷裂紋通常發(fā)生在焊接后延遲一段時間后，需要正確選擇焊條，注意氫含量，并使用相應的技術將氫含量控制在較低的范圍內(nèi)。管理人員需要選擇高質(zhì)量的焊接材料，并管理周圍環(huán)境的濕度。

3.2弧垂和閃光的控制

為了控制金屬材料焊接成形中的凹陷，需要調(diào)整焊接位置，采用弱電流焊機按標準操作方法進行焊接。焊接成型時，需要短時間停留對焊條進行處理，如果焊接時母材不小心熔化，應補充綜合熔敷金屬。在角焊過程中，用交流焊接代替DC焊接，也能主動防止咬邊和凹陷。在控制焊縫飛邊方面，主要是科學控制焊條質(zhì)量，如采用無偏置焊條，同時密切關注液態(tài)金屬的流向，避免焊縫溢出，操作時規(guī)范焊接姿勢等。

3.3防止不完全融合和不完全滲透的措施

根據(jù)電極的選擇，要求電極的選擇要規(guī)范，避免電極尺寸不當、角度不科學等問題，造成融合穿透不完全。同時要控制焊接電流強度，掌握合理的焊接速度。焊接金屬材料時，擺動電極應具有合理的振幅，焊接時注意觀察兩端金屬材料的變化狀態(tài)。在焊接后蓋的過程中，要注意焊接坡口的熔合狀態(tài)，防止焊機邊緣不熔合。

3.4防止焊渣夾雜的措施

遵循焊接工藝要求，選擇最佳焊條，焊接時通常采用酸性焊條，并應進行交流電源焊接。如果采用堿性焊條，應采用DC電源，極性應相反，以合理控制焊接電弧長度，防止焊渣夾雜。另外，注意清理溝槽。焊接開始前，應處理待焊接零件邊緣的雜質(zhì)，以防止焊縫中形成熔渣。

3.5氣孔問題的控制

焊接金屬材料時形成氣孔的因素很多，目前控制氣孔的常用措施是在焊接前清除坡口內(nèi)的雜物，為了保持熔池的穩(wěn)定反應，焊接時應科學控制電流和熔池溫度。還要合理篩選焊接材料，根據(jù)施工設計要求，選擇材料。焊接前，制定科學的工藝流程并嚴格執(zhí)行，防止焊接過程中出現(xiàn)氣孔。為了避免過多的氣孔對焊接工作的影響，可以采用熱輸入較大的焊接參數(shù)，并可以在合適的溫度環(huán)境下控制熔池的溫度，而不會因為熔池的反應而阻礙氣孔的控制。

3.6創(chuàng)造良好的焊接環(huán)境

在焊接金屬之前，應該對工作環(huán)境進行全面檢查，以盡量減少環(huán)境中的不利因素，創(chuàng)造更多的有利因素。對于環(huán)境因素的檢測和控制，需要結合焊接作業(yè)的實際需要;其中，對焊接環(huán)境最重要的監(jiān)測是檢測環(huán)境的濕度、風力等條件，以保證其適合焊接作業(yè)，避免在相關條件差的環(huán)境中焊接。

結束語

綜上所述，應不斷改革和創(chuàng)新金屬材料的焊接工藝，做好焊接操作人員的技能水平培訓，能夠遵循焊接工藝的標準要求，有效提高金屬材料的應用穩(wěn)定性。金屬材料焊接成型時，如果存在缺陷，必須根據(jù)實際情況積極處理缺陷，采用有針對性的策略，避免缺陷程度擴大，進而從根本上促進金屬材料的焊接質(zhì)量水平，不斷完善焊接工藝。

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