浅析金属材料焊接成型中的主要缺陷及控制措施

浅析金属材料焊接成型中的主要缺陷及控制措施

潘冰

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摘要：针对影响金属材料焊接成型的因素展开分析，包括氧化物因素、蒸汽压因素、热环境因素、基材因素等。结合金属材料焊接成型中的主要缺陷，如裂纹缺陷、焊缝折断缺陷、夹渣缺陷、气孔缺陷、咬边缺陷、焊瘤缺陷等，通过合理选择焊接方式、合理控制焊接参数、搭建良好的焊接环境、做好焊接过程控制、及时修复焊接缺陷等措施，提高金属材料焊接成型质量，推动行业经济健康发展。

关键词：金属材料；氧化物；裂纹缺陷

一、引言

目前许多行业在发展过程中，都会使用到金属产品，这些金属产品的生产也离不开金属材料的加工处理，焊接作为常用的生产手段，其焊接质量也将直接影响到产品成型质量。针对金属材料焊接成型过程中常见缺陷的原因，拟定相应的处理对策，不仅可以提高焊接效果，而且能够提升金属产品质量，推动行业经济的可持续发展。

二、影响金属材料焊接成型的因素

（一）氧化物因素

基于以往应用经验可以得知，在金属材料焊接过程中，其焊接时的温度在800-1 400℃，在此高温作用下，很容易产生氧化物。待金属氧化物产生后，其熔化后填充时无法很好地润湿母材表面，这样在氧化物凝固之后，也会造成结合处非常脆弱，强度只有常规状态下的60%~80%，从而增加金属产品裂缝问题的发生概率。尤其是镁、铬、钛等活性较大的金属材料，在800℃ ~1 400℃的焊接温度下产生的氧化物数量众多，将直接影响到焊接质量。对此在开展金属焊接时，一般都会在保护气或真空环境下进行焊接，或者使用助焊剂来参与焊接，从而提高焊接质量的可靠性，达到既定的焊接要求。

（二）蒸汽压因素

结合以往实践资料可以得知，超过90% 的金属材料在应用中，均不会产生较高的饱和蒸汽压，但是有些金属材料在应用中，则会产生较高的饱和蒸汽压，如镉和锌，在焊接温度超过400℃时，其饱和蒸气压也会增加，此时便会损坏填充料中的相关元素，导致20%-40% 的成分缺失，无法达到预期的生产要求，从而影响到金属成品的生产质量。基于此，需要合理筛选合金材料，期间也需要考虑蒸汽压因素带来的影响，以此来避免填充料质量较差时，带来金属焊接质量不足的问题。

（三）热环境因素

从实际应用情况来看，在金属材料焊接过程中，热环境因素也会带来较大的负面影响。在对金属进行焊接时，如果焊接时的温度超过材料再结晶温度（一般会超过1 000℃），那么此时也会造成加工硬化的问题，使得焊接后金属材料的强度下降10%-15%，而且晶粒也会在此温度下变粗3%~10%，从而影响到结构的焊接质量。基于此，在实际应用中也需要做好加热温度、加温时间的控制工作，以此来确保焊接节点的均衡性，减少结构变形问题的发生概率。

三、金属材料焊接成型中的主要缺陷

（一）裂纹缺陷

在金属材料焊接成型处理中，焊接裂纹的出现是最为常见的一个方面，同样也是对于后续金属产品应用影响极大的一个问题表现。这种焊接裂纹在具体处理中主要表现为热裂纹和冷裂纹两种基本类型。热裂纹的出现主要就是指在金属焊接过程中，其由液态结晶转化为固态的过程中，因为一些不当操作，或者是外界环境的不良威胁，最终形成的一些裂纹缺陷，在焊接操作完成后会直接表现，比如所用金属材料的质量不佳，含有过多的杂质，或者是相应焊接周围环境的湿度不合理，都会严重干扰其整体焊接效果，出现热裂纹。冷裂纹则主要是指相应金属材料在焊接完成后的冷却过程中出现了较为明显的裂纹现象，其除了在焊后直接表现出来之外，还会在焊接完成后的几天，甚至是更长时间后出现，具备更为突出的不可控特点，该类裂纹的出现主要就是因为焊缝的处理不当造成的，相应焊缝区域出现了淬硬组织，并且产生了较为明显的约束应力，形成了裂纹表现。

（二）焊缝折断缺陷

结合信息技术统计结果显示，在金属材料焊接过程中，也会出现5%-10% 的焊缝折断缺陷，从而影响到焊缝区域的整体性。而此类问题的出现，会在受到70%-80% 预期压力时，导致金属材料出现折断或者突变的情况，进而影响到金属产品的应用价值。导致此类缺陷出现的具体原因如下：

（1）在焊接过程中，其操作过程的规范性较差，从而导致无法充分焊透或者无法充分融合的情况，进而影响到焊接区域的施工质量。

（2）在焊接时其角度不满足要求，在角度偏差超过5°后，也将导致焊接结果较差的情况，影响到最终的成品质量。

（3）在对焊条进行选择时，其质量无法满足相关焊接要求，或者在焊缝处理时没有及时进行清洁，从而造成结构未焊透的情况，影响到最终的焊接质量。

四、金属材料焊接成型缺陷的控制措施

（一）理选择焊接方式

（1）对于待焊接时的材料性质进行梳理，以此来选择相匹配的加工方式，同时参考金属材料的焊接标准，来合理筛选焊接方式，借此来确保焊接质量的合规性。

（2）在对金属材料焊接时，也需要梳理相应的焊接要求，并且也需要整理金属材料的焊接流程，从而提高焊接结果的规范性。此过程中也会使用到仿真术，以此来讨论所选焊接方式是否满足要求，从而提高所选焊接方式的合理性与可靠性。

（3）做好相应的预防工作，针对焊接过程中存在缺陷也需采取措施进行处理，以确保金属材料焊接工作的有序展开。

（三）合理控制焊接参数

通过合理控制焊接参数，能够提高焊接过程的有序性，以提高金属材料焊接成型效果。在具体实践中，也需要注意以下内容：

（1）根据所选焊接材料的特征与性质，筛选恰当的焊接参数，涉及焊接方式、焊接时通过电流、焊接机械规格等，从而确保所拟定参数的合理性，满足相应的施工要求^[1]。

（2）在焊接过程中，也需要做好焊接弧度、焊接角度等参数的控制工作，以此来提高焊接结果的准确性^[2]。

（3）如果金属材料的零部件在焊接时出现了较大钝边，那么此时也需要做好焊接速度的控制工作，确保部件100% 被焊透，从而提高金属材料的成型质量，将焊接结果的合格率提高到95% 以上。

（四）搭建良好的焊接环境

（1）在金属材料焊接工作开始前，也需要做好周围环境的审查工作，及时采取全方位监测来了解外部环境的变化情况，内容涉及湿度、风荷载等，以此来为人员搭建有利于焊接工作顺利进行的环境，从而降低焊接缺陷问题的发生概率。

（2）在焊接工作开展过程中，也需要加强焊缝检查与监督工作，以此来减少焊接时的问题，并且在焊接工作结束后，也需要及时清洁焊缝表面，从而为后续工序的顺利推进奠定基础，将焊接问题发生概率下调到5% 以内。

四、结束语

合理选择焊接方式，可以减少焊接时的缺陷问题，合理控制焊接参数；能够提高焊接过程的有序性，搭建良好的焊接环境；可以加快焊接活动的推进速度，做好焊接过程控制；能够及时发现焊接时存在问题，及时修复焊接缺陷；可以进一步提升金属材料成型质量。通过采取恰当措施来提高金属材料成型质量，对于促进行业经济可持续发展有着积极的意义。

五、参考文献

[1] 刘光磊. 材料成型及焊接控制工艺分析[J]. 信息记录材料，2021，22（7）：41-42.

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