金屬材料焊接中的問題與對策探索

趙炎

摘要：隨著人類化學(xué)工藝的進(jìn)步與提升，金屬材料人的類型與用途越來越廣泛。金屬材料因其較好的延展性、抗壓耐受性等成為現(xiàn)代建筑、生活中非常普遍的應(yīng)用材料。金屬材料的應(yīng)用領(lǐng)域及場景離不開焊接工藝的革新與進(jìn)步。在金屬材料的焊接過程中，往往由于外力作用，使得金屬材料會出現(xiàn)這樣那樣的問題，甚至有時候會出現(xiàn)危及人民群眾生命財產(chǎn)安全的事情。本文著力探討金屬材料在焊接工藝過程中存在的問題及對應(yīng)的解決措施。

關(guān)鍵詞：金屬材料;焊接;問題與對策

金屬材料的焊接，簡單理解就是通過創(chuàng)造高溫環(huán)境讓兩段金屬結(jié)合物具有可塑性或變成流體狀態(tài)之后緊密結(jié)合。金屬材料焊接常見的工藝有電弧焊、超聲波焊、高能束焊、電阻焊等。不同的焊接工藝具體的應(yīng)用場景也有所差別。探討焊接工藝過程中的問題與對策要以具體的焊接工藝為對象，具體問題具體對待?？傊?，研究焊接工藝及可能出現(xiàn)的問題與隱患，目的就是要提升技術(shù)，盡可能避免可能出現(xiàn)的問題。

一、金屬材料焊接中存在的主要問題

（一）出現(xiàn)焊接裂紋

金屬材料在焊接過程中往往會出現(xiàn)各種不同性質(zhì)的問題，其中焊接裂紋則是焊接過程中最常見的問題之一。[1]在金屬材料由結(jié)晶向固體形態(tài)轉(zhuǎn)變時，由于受到晶體熔點(diǎn)、受熱面積及溫度環(huán)境等諸多內(nèi)外因素的影響，兩段分離的金屬材料在其交熔線上會產(chǎn)生裂紋。這種裂紋大多呈現(xiàn)為兩種不同的形態(tài)：熱裂紋與冷裂紋。

金屬在交熔過程中，熔池中時常會出現(xiàn)或多或少的雜質(zhì)晶體，這些雜質(zhì)晶體通常相對熔點(diǎn)較低，其強(qiáng)度和塑造性皆無法滿足金屬焊接的必要條件，因而在晶體凝聚過程中會受到束縛，最終在拉力作用下于焊接的中心位置產(chǎn)生裂紋，這便是熱裂紋的形成過程，在焊接過程中即會立刻顯現(xiàn)。而冷裂紋則與之相反，它在顯現(xiàn)時間上較熱裂紋更緩慢，也許是焊接結(jié)束后的幾分鐘，也許是數(shù)小時、數(shù)天皆無法預(yù)測，除此之外，相比于熱裂紋大多在高溫環(huán)境的凝結(jié)過程中產(chǎn)生，冷裂紋則是在焊接結(jié)束后，受到低氣溫侵蝕，金屬材料內(nèi)外部施加壓力差異較大，從而逐漸產(chǎn)生裂縫的過程。無論是熱裂紋抑或冷裂紋，都會對人們的生命財產(chǎn)安全造成不同程度的危害，因此人們對焊接裂紋問題應(yīng)予以高度重視。

（二）金屬材料未焊透，未熔合

當(dāng)金屬原材料在焊接時未能完全融化，導(dǎo)致金屬之間無法完全焊接進(jìn)接頭深處的情況，即被稱為金屬材料未焊透。焊接過程中的電流大小、溶解深度差異、交熔處不同的角度標(biāo)準(zhǔn)以及坡口處的雜質(zhì)顆粒等都會導(dǎo)致未焊透狀況發(fā)生。金屬材料未焊透減少了焊縫接觸的有效面積，從而使金屬焊接的接頭強(qiáng)度亦大幅度降低，焊縫連接程度越來越低，焊縫越來越疲勞，最終將導(dǎo)致金屬分離或金屬材料斷裂。未熔合的狀況在日常金屬焊接時亦非常普遍，它與未焊透的表現(xiàn)大致相同，由于焊接熔點(diǎn)與電流的差異，以及受焊接口角度偏差及雜質(zhì)的影響，而導(dǎo)致金屬材料未能完全融化，使金屬之間的承載面積減小，連接程度降低，相應(yīng)地造成一系列安全隱患。

（三）其他焊接問題

除了上述兩種日常生活中較普遍的焊接問題，在工業(yè)操作中還會出現(xiàn)焊接機(jī)設(shè)備故障、焊接夾渣、焊縫組織不穩(wěn)定以及焊接過程中咬邊裂縫等諸多問題，對金屬材料的耐蝕性、抗壓力和焊接質(zhì)量產(chǎn)生不同程度的負(fù)面影響，最終都將導(dǎo)致焊接結(jié)果無法達(dá)到初定的焊接標(biāo)準(zhǔn)，縮短金屬材料的使用壽命，在時間推演中逐漸磨損破裂。

二、金屬材料焊接中的防治措施

（一）預(yù)防焊接裂紋的具體對策

金屬焊接產(chǎn)生裂縫主要仍是受到溫度環(huán)境與接口技術(shù)因素的影響，因此在防治裂紋時，要著重控制溫度差異與接口條件。針對熱裂紋，要在科學(xué)的焊接操作流程下，根據(jù)熔化時金屬材料的冷卻速度，嚴(yán)格控制好焊接的溫度環(huán)境和工藝參數(shù)，同時適當(dāng)調(diào)整焊接時的電流強(qiáng)度，以對不同形狀系數(shù)的焊條進(jìn)行多次焊接，增強(qiáng)金屬母材料的連接強(qiáng)度。對于低溫侵蝕產(chǎn)生的冷裂紋，在做預(yù)防措施時要嚴(yán)格把控好焊條的溫度條件，及時對接口坡處的水分和油脂等雜質(zhì)進(jìn)行清理，使焊條連接更緊密，焊縫中的氫氣不易擴(kuò)散，從而有效控制其溫度環(huán)境。

（二）預(yù)防金屬材料未焊透、未熔合的具體對策

為有效預(yù)防金屬材料在焊接過程中出現(xiàn)的未焊透、未熔合問題，首先在前期材料準(zhǔn)備中即應(yīng)做好相應(yīng)措施。坡口的角度、焊條的硬件設(shè)備以及電流的強(qiáng)度等都應(yīng)納入前期準(zhǔn)備中細(xì)心設(shè)計，合理的坡口角度和尺寸、適當(dāng)?shù)暮笚l直徑大小以及焊接時穩(wěn)定的焊接速度都將有利于焊接質(zhì)量的進(jìn)一步提升。而焊接過程中的規(guī)范性操作則直接決定了金屬焊接性能的優(yōu)良程度，并同時關(guān)系到金屬材料的使用壽命與安全系數(shù)，因此在具體的金屬焊接操作過程中，焊接人員必須時刻保持高強(qiáng)度的敏感性和及時反應(yīng)力，認(rèn)真觀察金屬焊接的變化過程并適時調(diào)整，對可能發(fā)生的焊接問題及時做出補(bǔ)救措施。

（三）加強(qiáng)對焊工的專業(yè)技能培訓(xùn)

金屬材料的焊接涉及到電氣工程，對焊工的專業(yè)技能素質(zhì)要求較高，隨著工業(yè)化的快速發(fā)展，社會對金屬焊接的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也在進(jìn)一步提升，因此對焊工的定期培訓(xùn)則非常必要。組織一支規(guī)范優(yōu)秀的焊接工人隊伍，除基本的焊工技能外，還需要定期訓(xùn)練他們對于焊接工藝、焊接流程、焊接材料和設(shè)備的熟悉程度，以及在焊接過程中面對突發(fā)狀況的策應(yīng)能力。積極組織焊工團(tuán)體學(xué)習(xí)國內(nèi)外先進(jìn)的金屬焊接技術(shù)，以完善自身存在的技術(shù)缺陷，進(jìn)一步提升焊工水平，為金屬材料的焊接質(zhì)量提供有效保障。

三、結(jié)語

無論在人們的日常生活或在社會工業(yè)建設(shè)中，金屬材料的實(shí)際應(yīng)用皆越來越廣泛，而伴隨著金屬材料焊接中出現(xiàn)的各種問題和故障，社會對金屬焊接也提出了更高的技術(shù)要求。通過實(shí)際測驗探索造成焊接問題的具體原因，從而針對性地提出相應(yīng)的解決對策，是現(xiàn)階段亟待進(jìn)行的工程。此外，積極引進(jìn)先進(jìn)的焊接機(jī)器設(shè)備，設(shè)計更科學(xué)規(guī)范的焊接流程方案，將有利于提高金屬焊接質(zhì)量，符合現(xiàn)代工業(yè)的生產(chǎn)要求，與時代發(fā)展接軌。

參考文獻(xiàn)：

[1]沈銀根.金屬材料焊接中的問題與對策探索[J].工業(yè)c，2016（7）：00187.