金屬材料焊接成型中主要缺陷及控制策略分析

武興榮

（酒泉工貿(mào)中等專業(yè)學(xué)校，酒泉 735000）

在金屬材料焊接成型作業(yè)中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)裂縫缺陷、折斷缺陷、焊瘤缺陷等問(wèn)題，若不能夠嚴(yán)格控制焊接過(guò)程中的缺陷情況，會(huì)降低作業(yè)效果和金屬材料的加工質(zhì)量。因此，在金屬材料焊接作業(yè)中需要總結(jié)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，有效控制金屬材料焊接的缺陷問(wèn)題，從根本上提升焊接成型作業(yè)的質(zhì)量，達(dá)到有效焊接的目的。

1 金屬材料焊接成型的概述

1.1 概念

金屬材料焊接成型主要是通過(guò)加壓、加熱等方式使同金屬或不同金屬的兩塊金屬結(jié)合。兩塊金屬的表面形成原子間的擴(kuò)散和結(jié)合作用，從而使得分離的金屬材料牢固連接。

1.2 分類

根據(jù)形成接觸面的形態(tài)、使用熱源的性質(zhì)以及是否能加壓方式，可將金屬材料焊接成型分為壓力焊、熔化焊、釬焊等類型。壓力焊主要是指通過(guò)對(duì)金屬材料施加一定的壓力而完成焊接的焊接成型方法[1]。熔化焊主要是指加熱金屬材料的接頭部位，直至加熱到呈現(xiàn)熔化的狀態(tài)，且不用施加任何壓力就能完成焊接的焊接方法。釬焊主要是指采用熔點(diǎn)比較低的金屬材料作為焊接的釬材料，將其加熱至釬材料的熔點(diǎn)以上的溫度區(qū)間，通過(guò)浸潤(rùn)液態(tài)的釬材料使其充分填充焊接接頭的間隙部位，從而將焊接材料和釬材料相互融合，達(dá)到牢固連接的焊接方法。

1.3 特點(diǎn)

金屬材料焊接成型的優(yōu)點(diǎn)：①節(jié)約金屬材料的用料；②金屬材料接頭焊接的牢固性強(qiáng)；③同金屬或不同金屬均可完成焊接；④焊接加工作業(yè)操作簡(jiǎn)單。但是，金屬材料完成焊接后，材料接頭處可能會(huì)存在一些焊縫，一定程度上會(huì)改變材料的性質(zhì)，且部分焊接成型工藝的質(zhì)量問(wèn)題不便檢驗(yàn)，因此無(wú)法有效和及時(shí)地控制焊接材料的質(zhì)量。

2 金屬材料焊接成型中常見的缺陷問(wèn)題

2.1 焊接裂紋缺陷

金屬材料焊接成型作業(yè)對(duì)焊接人員的技術(shù)水平提出了較高要求，因?yàn)楹附拥娜魏苇h(huán)節(jié)出現(xiàn)差錯(cuò)都會(huì)導(dǎo)致金屬制品缺陷，其中焊接裂紋缺陷是最常見的一種缺陷。根據(jù)金屬材料焊接裂紋缺陷的類型，可將其分為冷裂紋和熱裂紋兩種形態(tài)。若是不能合理有效地控制裂紋缺陷，則會(huì)對(duì)金屬制品的質(zhì)量造成較大影響。冷裂紋一般是在金屬材料完成焊接后，由于焊接人員的不正確處理或是其他原因?qū)е陆饘僦破吩诶鋮s過(guò)程中產(chǎn)生的裂紋[2]。熱裂紋是由操作人員的不規(guī)范操作或是其他原因在金屬的熔化態(tài)至結(jié)晶過(guò)程中形成的。

2.2 焊縫折斷缺陷

在焊接成型過(guò)程中，金屬材料出現(xiàn)未熔合、未焊透等情況后會(huì)存在焊縫折斷的缺陷。在焊接過(guò)程中，因?yàn)楹附咏宇^部位沒(méi)有完全進(jìn)行熔化，會(huì)導(dǎo)致金屬的焊接縫隙部位存在未焊透的情況。同時(shí)，金屬制品之間的焊接縫隙過(guò)小或過(guò)大，都會(huì)導(dǎo)致焊接電弧延長(zhǎng)的情況，再加上并未完全清理干凈焊接坡口處的氧化雜質(zhì)，容易形成殘留的焊接熔渣，進(jìn)而出現(xiàn)金屬制品焊縫折斷的缺陷[3]。

2.3 焊接咬邊缺陷

金屬材料焊接中的咬邊缺陷主要是因?yàn)樵诤附舆^(guò)程中某些焊接曲線出現(xiàn)了比較明顯的凹陷邊緣，類似于金屬材料在焊接后掉邊角的情況，是金屬材料焊接中常發(fā)生的缺陷。一般情況下，焊接的咬邊缺陷多在焊接過(guò)程中發(fā)生。因?yàn)楹附铀俣缺容^快，在產(chǎn)生大電流的環(huán)境下，因?yàn)楹附記](méi)有符合要求，而在焊接封閉時(shí)沒(méi)有在最快的時(shí)間里快速填充熔化的金屬液[4]。焊接咬邊缺陷的發(fā)生會(huì)進(jìn)一步影響焊接后金屬材料的強(qiáng)度，從而會(huì)破壞金屬制品的美觀性和整體性。

2.4 焊接氣孔缺陷

金屬材料焊接成型作業(yè)中的氣孔缺陷是焊接過(guò)程中比較常見的缺陷之一，多出現(xiàn)在焊接區(qū)域的表面、內(nèi)部和頭部等位置。但是，無(wú)論氣孔缺陷出現(xiàn)在哪個(gè)位置，都會(huì)破壞金屬材料焊接的完整性，影響金屬制品的強(qiáng)度。出現(xiàn)氣孔缺陷的很大原因是在金屬材料焊接完成后，其表面存在些許氧化皮和雜質(zhì)等，即在完成焊接后對(duì)金屬制品清理不徹底導(dǎo)致。比如，金屬材料焊接后在某區(qū)域內(nèi)有油質(zhì)物和水滴物，就會(huì)加大氣孔缺陷發(fā)生的概率[5]。此外，在實(shí)際焊接過(guò)程中，這些雜質(zhì)會(huì)形成氣體存在于焊縫區(qū)域，導(dǎo)致出現(xiàn)氣孔缺陷。

2.5 夾渣和焊瘤缺陷

金屬材料焊接中出現(xiàn)的夾渣缺陷，主要是由金屬制品焊縫部位存在的熔渣產(chǎn)生的。一旦出現(xiàn)了夾渣缺陷，會(huì)對(duì)金屬制品的強(qiáng)度造成影響。一般情況下，若在焊接操作過(guò)程中焊接坡口切割不合理，就會(huì)留下些許金屬氧化皮和殘?jiān)?。若在焊接中電流較小，也會(huì)產(chǎn)生夾渣缺陷[6]。除了夾渣缺陷外，焊瘤缺陷也是需要重點(diǎn)關(guān)注的缺陷之一。焊瘤缺陷的發(fā)生多是在金屬材料完成焊接后形成的。焊縫周圍存在比較明顯的金屬瘤，就是焊瘤。焊瘤的存在不僅會(huì)影響金屬制品的強(qiáng)度，還會(huì)影響金屬制品整體的美觀性。焊接過(guò)程中金屬材料在熔化的狀態(tài)下被其他因素影響，加上焊接中焊接電流不穩(wěn)定、焊接電弧放射行程過(guò)長(zhǎng)等，導(dǎo)致金屬制品表面出現(xiàn)焊瘤缺陷[7]。

3 金屬材料焊接成型中缺陷問(wèn)題的控制策略

3.1 選擇合適的焊接方法

根據(jù)金屬材料在實(shí)際焊接成型作業(yè)中很容易產(chǎn)生的缺陷問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)根據(jù)金屬材料的不同來(lái)選擇最合適其焊接的焊接方式，使整個(gè)焊接成型作業(yè)控制在一個(gè)合規(guī)的范圍內(nèi)，以降低因操作問(wèn)題而導(dǎo)致的焊接缺陷發(fā)生率。在金屬材料焊接成型作業(yè)實(shí)施前，應(yīng)當(dāng)全面詳細(xì)地分析金屬材料的性質(zhì)，確定其最合適的加工條件，再根據(jù)金屬材料的焊接要求，選擇最合適且合理的焊接方法[8]。此外，焊接對(duì)操作人員也有一定的要求，要求其在作業(yè)前能充分熟悉各種操作的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)并優(yōu)化選擇焊接方式，盡可能熟悉掌握整個(gè)焊接流程。在選擇確定金屬材料焊接成型方式后，需要進(jìn)一步評(píng)定焊接工藝，判斷在整個(gè)作業(yè)過(guò)程中是否會(huì)產(chǎn)生操作矛盾的情況[9]。對(duì)于可能在操作作業(yè)中發(fā)生的缺陷問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)采取有效的控制措施。

3.2 嚴(yán)格控制焊接參數(shù)

為了全面保障焊接工藝的質(zhì)量，除了要優(yōu)化操作，還需要嚴(yán)格控制相關(guān)的焊接參數(shù)。在實(shí)際焊接操作過(guò)程中，嚴(yán)格將參數(shù)控制在原本制定的范圍內(nèi)，能夠有效降低金屬材料焊接過(guò)程中出現(xiàn)的缺陷率。比如，在實(shí)際焊接過(guò)程中選擇了不正確的電流功率，會(huì)導(dǎo)致各種焊接缺陷的發(fā)生[10]。為了避免上述情況的發(fā)生，需要根據(jù)金屬材料的焊接工藝和焊接特點(diǎn)，選擇最恰當(dāng)?shù)暮附与娏鳎诒ＷC電流穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，更好地提升焊接質(zhì)量[11]。在金屬材料焊接成型作業(yè)中，為了保證質(zhì)量，選擇恰當(dāng)?shù)暮附踊《群秃附咏嵌纫埠苤匾?。?shí)際操作中必須嚴(yán)格遵循金屬材料焊接技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定相關(guān)焊接參數(shù)，并進(jìn)行嚴(yán)格控制，保證焊接質(zhì)量。

3.3 檢查整體焊接環(huán)境

從焊接成型工藝的要求來(lái)看，它對(duì)金屬材料焊接環(huán)境提出了較高要求。一個(gè)較差的焊接環(huán)境，對(duì)于操作人員的聽覺、視覺以及觸覺等方面都會(huì)造成較大影響[12]。因?yàn)榄h(huán)境是整個(gè)焊接作業(yè)中最難控制的因素，所以需要格外注意。在金屬材料焊接成型工藝中，必須檢查焊接環(huán)境，避免不利因素對(duì)焊接造成影響。對(duì)于外界環(huán)境來(lái)說(shuō)，需要控制焊接環(huán)境內(nèi)的風(fēng)向變化、濕度變化、風(fēng)力變化和溫度變化等，保證焊接環(huán)境能夠滿足焊接的基本條件，進(jìn)而降低焊接缺陷發(fā)生率[13]。對(duì)于內(nèi)在環(huán)境來(lái)說(shuō)，在實(shí)際焊接過(guò)程中需要控制焊縫狀態(tài)。此外，操作人員在完成焊縫坡口處理后，需要及時(shí)清理焊接區(qū)域，避免在焊接處留下殘質(zhì)而影響焊接質(zhì)量。

3.4 有效監(jiān)控焊接過(guò)程

金屬材料焊接成型作業(yè)操作過(guò)程是否規(guī)范，直接決定了焊接作業(yè)的質(zhì)量。因此，必須嚴(yán)格控制整個(gè)焊接過(guò)程，及時(shí)有效地發(fā)現(xiàn)焊接作業(yè)中存在的問(wèn)題并給予糾正，最大限度地避免因操作而導(dǎo)致缺陷問(wèn)題的出現(xiàn)。比如，在焊接成型作業(yè)前，必須有效清除材料的坡口熔渣，同時(shí)控制焊接電流，保持合適的焊接速度，避免焊接夾渣缺陷[14]。同時(shí)，需要控制焊條角度和電弧長(zhǎng)度，保持焊接手法的均勻。若是操作不均勻，很容易導(dǎo)致部分焊接位置溫度過(guò)高而出現(xiàn)焊接焊瘤缺陷。所以，只有監(jiān)控好整個(gè)金屬材料焊接成型的作業(yè)過(guò)程，保證焊接的規(guī)范性，才能最大限度地提高焊接質(zhì)量。

3.5 及時(shí)修復(fù)焊接缺陷

在金屬材料焊接成型后，若是發(fā)現(xiàn)金屬制品在焊接分析的部位存在缺陷，需要及時(shí)修復(fù)缺陷。若是實(shí)際的焊接環(huán)境溫度在0 ℃以下，需要對(duì)材料進(jìn)行預(yù)加熱處理。對(duì)于有熱處理要求的金屬材料，需要在實(shí)施熱處理前完成缺陷修復(fù)，并在修復(fù)完成后再進(jìn)行熱處理[15]。一般情況下，若是需要補(bǔ)焊修復(fù)，需要盡量采用小電流的多道多層焊接方法。在實(shí)際焊接過(guò)程中，中間不許停留，需要一次性流暢完成補(bǔ)焊操作，且在實(shí)際操作中需要將加熱溫度和層間溫度保持在100 ℃以上[16]。在完成焊接焊縫修復(fù)后，按照要求需要進(jìn)一步檢測(cè)金屬焊縫的實(shí)際情況，判斷修復(fù)是否符合要求。若是不符合要求，需要重新修復(fù)，直到修復(fù)合格為止。

4 結(jié)語(yǔ)

在整個(gè)金屬材料焊接成型作業(yè)中，對(duì)于會(huì)產(chǎn)生的一些常見的焊接缺陷問(wèn)題，需要正確分析缺陷形成的原因、情況和影響，并以此為基礎(chǔ)提出金屬材料焊接質(zhì)量控制的有效策略，進(jìn)而提高金屬材料焊接成型水平和金屬材料的焊接質(zhì)量。