金属材料焊接主要缺陷分析及控制策略

金属材料焊接主要缺陷分析及控制策略

燕月虎

中国葛洲坝集团机电建设有限公司，四川 成都  610000

摘要：焊接成型作为金属加工中的重要内容，在实际生产中也容易出现各种质量问题，容易出现包括裂纹、焊缝折断、夹渣和焊瘤、气孔、咬边等缺陷，所以，务必要结合金属产品的实际加工要求，严格遵守各种加工技术标准要求，明确各种缺陷的产生原因，并通过切实可行的措施控制缺陷的生成。

关键词：金属材料；焊接成型；缺陷；控制策略

引言：焊接是一种常用的材料连接技术，广泛应用于机械制造、航空航天、汽车制造、船舶制造等众多领域。金属材料焊接成型是焊接技术的重要应用之一，其具有快速、高效、精度高等优点。然而在焊接过程中，由于材料的熔化和固化，会产生各种缺陷，这些缺陷不仅会影响焊接接头的力学性能和使用寿命，还可能导致安全事故的发生。因此，控制焊接缺陷是保证焊接接头质量和安全性的重要环节。

1金属材料焊接成型中存在的主要缺陷

1.1焊接裂纹缺陷

金属材料焊接成型作业对焊接人员的技术水平提出了较高要求，因为焊接的任何环节出现差错都会导致金属制品缺陷，其中焊接裂纹缺陷是最常见的一种缺陷。根据金属材料焊接裂纹缺陷的类型，可将其分为冷裂纹和热裂纹两种形态。若是不能合理有效地控制裂纹缺陷，则会对金属制品的质量造成较大影响。冷裂纹一般是在金属材料完成焊接后，由于焊接人员的不正确处理或是其他原因导致金属制品在冷却过程中产生的裂纹。热裂纹是由操作人员的不规范操作或是其他原因在金属的熔化态至结晶过程中形成的。

1.2焊接缝折断

焊接缝折断是严重影响焊接质量的因素，其主要是由于在焊接中出现各种问题而导致焊接接头根部并未完全熔化透，致使金属焊接部位存在焊接质量问题。导致金属材料焊接缝折断的原因主要有以下几个方面：1）焊接区表面有氧化膜或者锈皮。焊接属于金属材料原子间的重新组合，如果焊接区表面存在锈皮或者氧化膜就会导致不同金属原子出现组合障碍，从而出现焊接缝焊接不紧密的问题。2）热输入不足，导致焊接熔化温度不够。焊接作业最基本的条件就是要保障焊接温度达到金属材料熔化点的温度，如果焊接热输入不足就会导致焊接缝区域的金属材料不能转化为液态，这样会出现不融合的问题。例如，当未融合的母材金属加热温度过高会成为过热粗晶，这样它的塑性和韧性就会变差，从而导致裂缝断裂。3）焊接池太大。焊接池就是在焊接加热时，母材金属和填充金属熔化后共同形成的液态区域。如果焊接池太大的话就会导致焊接件的塑性变得比较差，从而出现裂缝断裂。当然接头设计不合理也是容易造成焊接件不融合的重要因素。

1.3焊接气孔缺陷

金属材料焊接成型作业中的气孔缺陷是焊接过程中比较常见的缺陷之一，多出现在焊接区域的表面、内部和头部等位置。但是，无论气孔缺陷出现在哪个位置，都会破坏金属材料焊接的完整性，影响金属制品的强度。出现气孔缺陷的很大原因是在金属材料焊接完成后，其表面存在些许氧化皮和杂质等，即在完成焊接后对金属制品清理不彻底导致。比如，金属材料焊接后在某区域内有油质物和水滴物，就会加大气孔缺陷发生的概率。此外，在实际焊接过程中，这些杂质会形成气体存在于焊缝区域，导致出现气孔缺陷。

1.4夹渣和焊瘤缺陷

金属材料焊接中出现的夹渣缺陷，主要是由金属制品焊缝部位存在的熔渣产生的。一旦出现了夹渣缺陷，会对金属制品的强度造成影响。一般情况下，若在焊接操作过程中焊接坡口切割不合理，就会留下些许金属氧化皮和残渣。若在焊接中电流较小，也会产生夹渣缺陷。除了夹渣缺陷外，焊瘤缺陷也是需要重点关注的缺陷之一。焊瘤缺陷的发生多是在金属材料完成焊接后形成的。焊缝周围存在比较明显的金属瘤，就是焊瘤。焊瘤的存在不仅会影响金属制品的强度，还会影响金属制品整体的美观性。焊接过程中金属材料在熔化的状态下被其他因素影响，加上焊接中焊接电流不稳定、焊接电弧放射行程过长等，导致金属制品表面出现焊瘤缺陷。

2金属材料焊接成型中缺陷问题的控制策略

2.1裂缝缺陷的控制策略

裂缝是金属材料焊接成型的主要缺陷，对于焊接裂缝缺陷的控制主要采取以下措施：1）对于热裂缝主要从焊接工艺入手。要规范焊接操作流程，要求焊接人员严格按照焊接操作顺序实施。规范焊接参数，优化调整焊接工序及焊接电流设置。2）对冷裂缝则需要从焊条等方面入手，例如为了避免发生冷裂缝缺陷，焊接人员要选择低氢型焊条，这样可以防止在焊接作业时出现大量氢气汇集的现象，从而降低焊接件出现冷裂缝的概率。同时焊接人员还要树立安全意识，严格按照焊接作业流程等规范要求做好焊条的保管工作，防止焊条产生受潮现象，如果焊条受潮的话则不能使用。

2.2焊缝折断缺陷控制策略

焊缝折断发生的原因比较多，但是结合常见焊缝折断缺陷原因，应采取以下措施：1）要做好焊接件的清洁作业。由于焊接件区域部分存在油污等会导致融合性差的问题，从而导致焊缝折断。因此在焊接作业前，焊接作业人员需要对焊接缝周围进行清洁，保障周围杂物清除干净。当在焊接过程中发现油污存在，则要在起弧后，适当地放慢焊接速度，多烧一会，等金属漆层烧损后再进行金属焊接，这样可以有效避免不融合的现象。2）适当提高送弧速度以解决热输入不足产生的危害。如果在焊接过程中发现热输入不足现象，焊接人员要适当提高送弧的速度，这样可以有效解决因热输入不足而造成的焊接不牢固的缺陷问题。3）减少电弧摆动以减少焊接熔池。在焊接过程中由于熔池过大容易造成焊接未熔合的现象，焊接人员要做好熔池的设计，通过减少电弧摆动的方式适当增加在靠近坡口面熔池边缘的停留时间。4）要优化接头设计。为了降低裂缝折断的概率，需要优化坡口角度，保障坡口角度足够大，这样可以缩短焊丝伸出长度，从而使焊丝更加直接加热熔池底部。

2.3焊接气孔缺陷控制策略

对于气孔缺陷的控制策略主要是针对金属焊接成型中的发生原理实施。1）要增加保护气流量，及时排除影响焊接的空气。如果在焊接中空气含量过高就会导致焊接缝中存在大量的气体，从而产生气孔。因此焊接人员要适当增加保护气流量，避免在焊接中卷入过量的空气。2）要加强对焊接件的清洁作业。焊接件出现污染会严重影响焊接质量，所以在焊接实施前需要对相关焊接件进行清洁。一方面，要对焊丝进行清洁，将送丝机构的污染区清理干净；另一方面，要对焊接件表面进行清洁，尤其是要将表面的锈皮、尘土等清除干净。当然为了最大程度地控制金属焊接气孔的产生，在电弧焊时要选择含脱氧剂的焊丝。3）优化焊枪角度，将电弧力推动金属流动。

2.4夹渣和焊瘤问题的控制策略

夹渣和焊瘤是影响焊接质量的重要因素，对于夹渣和焊瘤的主要控制措施如下：1）做好焊接件的清洁作业，避免杂物融入焊接作业中。由于焊接件表面污染或者切口存在氧化铁皮等会导致夹渣出现，因此在焊接作业时需要做好各项清洁作业，保障焊接件表面干净。2）做好切口工艺。在焊接件切口操作时必须保障切口的整洁，防止切口操作不规范。3）适当降低送丝速度和电弧电压，避免焊瘤发生。焊瘤出现的很大因素是热输入较大而导致金属材料熔化液态下坠压力较大，因此焊接作业人员要降低送丝的速度，提高焊接的速度，以免因瞬间热输入较大而造成焊瘤。

3结语

金属材料焊接成型在工业制造中具有广泛的应用，但焊接过程中会产生各种缺陷，对焊接接头的力学性能和使用寿命产生不利影响。因此，控制焊接缺陷是保证焊接接头质量的关键之一。通过对材料质量、焊接过程参数、母材预处理、适当的焊接方法以及检测和质量控制等方面的控制策略，可以有效减少焊接缺陷的产生，提高焊接接头的质量。

参考文献：

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[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.

[3]刘生滨.金属材料焊接成型中的主要缺陷及控制方法分析[J].四川水泥,2019,(06):150.