金屬材料焊接成型中的主要缺陷及控制措施

蔣光磊

摘要：機械制造業(yè)是我國基礎(chǔ)性工業(yè)，金屬材料在機械制造業(yè)中應(yīng)用廣泛，行業(yè)發(fā)展中金屬材料焊接技術(shù)受到關(guān)注。金屬材料焊接中要經(jīng)過熔焊等流程，焊接工藝技術(shù)使用不規(guī)范會對機械生產(chǎn)質(zhì)量造成較大影響，很多企業(yè)因焊接問題引發(fā)安全事故，不利于企業(yè)經(jīng)濟效益提升。要重視金屬材料焊接缺陷控制，保證金屬材料焊接質(zhì)量。介紹金屬材料焊接成型主要缺陷，總結(jié)金屬材料焊接成型控制措施。

關(guān)鍵詞：金屬材料;焊接成型;控制措施

隨著科技的發(fā)展，部分新型材料逐漸代替金屬材料，但在日常生活中大量金屬結(jié)構(gòu)仍被廣泛應(yīng)用，如北京奧運會主會場鳥巢采用的就是鋼結(jié)構(gòu)建筑。如何保證鋼結(jié)構(gòu)建筑安全是需要考慮的問題。金屬材料焊接成型效果決定建筑結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量，金屬材料焊接中應(yīng)用不同焊接工藝，焊接工藝不同技術(shù)要點也存在差異，金屬材料焊接中受到各種因素影響，導(dǎo)致材料組合成結(jié)構(gòu)時出現(xiàn)缺陷。為保證金屬材料焊接質(zhì)量，需要重視焊接中的缺陷控制，由專業(yè)人員完成金屬材料焊接工作，并分析影響金屬材料焊接成型因素，避免出現(xiàn)材料焊接質(zhì)量缺陷。

1.金屬材料焊接特點

金屬材料種類有多種，不同材料具有獨特理化特性，金屬材料焊接需要分析材料性能，保證材料焊接質(zhì)量。鋁鎂合金屬具有很強的化學(xué)穩(wěn)定性，廣泛應(yīng)用于航空等領(lǐng)域，焊接鋁合金材料易被氧化出現(xiàn)裂縫等質(zhì)量問題。真空擴散焊是鋁鎂合金壓焊主要方式，可以使不相溶解金屬材料運用到鋁鎂合金焊接工作中。攪拌摩擦焊接同樣適用于鋁鎂合金材料焊接，可以提升焊接材料硬度。

熔焊焊接效率較高，鋁鎂合金使用熔焊焊接會形成金屬化合物，常用熔焊技術(shù)包括激光焊等。激光焊特點是加熱時集中熱量，熱敏性較高的材料經(jīng)常采用激光焊[1]。TIG焊是常用的焊接方式，鋁鎂材料采用TIG焊時擴散層形成金屬間化合物。焊接鋁鎂合金中使用TIG復(fù)合焊接方式可以提升TIG電弧能量使用率，避免采取TIG焊接出現(xiàn)金屬間化合物，提升接頭焊接質(zhì)量。激光膠焊接把電焊與膠結(jié)技術(shù)融合，具有應(yīng)力分布均勻等特點，鋁鎂合金采用激光膠焊接不會出現(xiàn)氣孔。

鈦合金具有良好耐酸堿性，廣泛應(yīng)用于化工等領(lǐng)域。鈦金屬與空氣中N，H2形成化學(xué)反應(yīng)，溫度在400℃時鈦合金與O2融合，焊接中要對鈦合金采取有效保護措施。鈦合金焊接要耗費大量人力時間，焊接時需要使用惰性氣體[2]。氫氣化學(xué)性質(zhì)具有良好穩(wěn)定性，無法與金屬熔合，氫弧焊中熱量較大，有效提升焊接質(zhì)量。氫氣保護焊接中需要隔離空氣中的氧氣等氣體，需要在真空環(huán)境對鈦合金材料采取氬氣保護焊接，真空中使焊縫冷卻時間延長，有效降低焊接中形成輻射。

2.金屬材料焊接性

焊接性是有限施工下焊接成規(guī)定設(shè)計構(gòu)件，焊接性受材料等因素影響。低碳鋼由鐵與錳等元素組成，硅質(zhì)量成分不足0.5%，不能做合金元素[3]。低碳鋼含碳量較低，焊后接頭塑形較好，通常無需采取預(yù)熱措施，焊接后不需使用熱處理改變組織。使用傳統(tǒng)冶煉方式形成鋼具有較高含氮量，導(dǎo)致焊接頭質(zhì)量下降;沸騰鋼不能全部脫氧，一些地方含量超過規(guī)定標準要求。碳當(dāng)量計算反映化學(xué)成分對焊接性的影響，如冷卻速度快會形成淬硬組織。

鋼號Q235結(jié)構(gòu)選用焊條為E4313，E4301等，厚板結(jié)構(gòu)、低溫焊接選用焊條型號為E4316。焊接中不需預(yù)熱，鋼號Q255結(jié)構(gòu)選用焊接類型為E4301，E4301。鍋爐受壓容器焊條型號為E4316，焊接中不需進行預(yù)熱。鋼號為Q275低溫焊接選用焊條為E4315;低溫焊接選用焊條型號為E5016厚板結(jié)構(gòu)預(yù)熱溫度達到150℃以上。動荷載、鍋爐受壓容器選用焊條型號為E4316，焊接中不需預(yù)熱。冬季進行低碳鋼焊接會產(chǎn)生更大裂紋，焊接中需要進行預(yù)熱，使用低碳鋼焊接材料，根據(jù)實際情況加大定位焊縫截面積。

3.金屬材料焊接成型缺陷

金屬材料焊接常見缺陷包括裂紋、夾渣等。夾渣是金屬材料焊接中焊縫熔渣，由于焊接周圍留有切割形成熔渣，焊接中電流不足，未采用合適的焊條。焊條酸性過強會使焊條燃燒中電流量不足產(chǎn)生熔渣。金屬材料焊接成型中未全部焊接會出現(xiàn)缺陷，焊件等處不會完全焊接。由于焊接裝配縫隙不足，焊接坡口處未清理氧化膜導(dǎo)致出現(xiàn)熔渣。

金屬材料焊接中經(jīng)常出現(xiàn)裂縫問題，裂縫分為冷裂縫與熱裂縫，焊接裂紋是金屬材料冷卻后產(chǎn)生，裂縫位于金屬原材料或焊接交界熔合線，通常在焊接后出現(xiàn)裂縫，由于焊接金屬材料中熱循環(huán)處形成淬硬組織。冷裂紋形成由于接頭承擔(dān)過大約束力，焊接核心處經(jīng)常出現(xiàn)裂紋。主要由于焊接熔池中殘留熔點等為雜質(zhì)，結(jié)晶凝固中遇到外力結(jié)構(gòu)。金屬材料焊接凝固產(chǎn)生收縮導(dǎo)致出現(xiàn)斷裂。裂紋出現(xiàn)會破壞金屬材料構(gòu)件結(jié)構(gòu)，如銅等雜質(zhì)存在導(dǎo)致出現(xiàn)熱裂紋。熱裂紋出現(xiàn)原因主要是熔池純凈度較低，在金屬材料焊接中要確保熔池純凈度。要結(jié)合實際情況選擇焊接方式，控制焊接各項指標參數(shù)。

4.金屬材料焊接缺陷控制措施

金屬材料焊接質(zhì)量控制要針對常見缺陷采取合適的技術(shù)工藝，加強焊接工藝過程控制，保證焊接材料質(zhì)量。焊接中制定完善的技術(shù)工藝要求，包括焊接準備、焊接設(shè)備方法等內(nèi)容，焊接中需要有效控制預(yù)熱溫度，對焊接工藝參數(shù)嚴格控制?？刹捎煤附庸に噷嶒炐问綑z驗焊接接頭是否滿足施工性能需求。金屬材料焊接中需要對焊接材料質(zhì)量嚴格控制，確保選取焊接材料符合相關(guān)標準要求。

焊接裂紋控制需要選用低氫焊條，清除坡口旁的水分，要求焊接金屬材料干燥，改善焊接結(jié)構(gòu)物的韌性，采用去氫方式清除淬硬組織。要降低焊接中形成的應(yīng)力，選擇合理的焊接工藝。采取嚴格的控制措施，要利用小電流多層焊清除焊接裂紋?？刂茒A渣需要合理選擇坡口尺寸，要把控好焊接電流強度，降低形成夾渣概率。選用合理的焊條屬性可以降低夾渣出現(xiàn)概率。金屬融合處理要選用合適的焊接坡角口，把握好電流大小。焊接中避免混入熔渣，根據(jù)施工要求采取適當(dāng)焊接技術(shù)。

參考文獻

[1]丁肖.金屬材料焊接成型中的主要缺陷及控制措施探討[J].農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)，2021，47（02）：58-59+64.

[2]陳濤.金屬材料焊接成型中主要缺陷及控制策略思考[J].世界有色金屬，2020（19）：178-179.