金屬材料焊接成型中的主要缺陷及控制措施

蔣光磊

摘要：機械制造業是我國基礎性工業，金屬材料在機械制造業中應用廣泛，行業發展中金屬材料焊接技術受到關注。金屬材料焊接中要經過熔焊等流程，焊接工藝技術使用不規范會對機械生產質量造成較大影響，很多企業因焊接問題引發安全事故，不利于企業經濟效益提升。要重視金屬材料焊接缺陷控制，保證金屬材料焊接質量。介紹金屬材料焊接成型主要缺陷，總結金屬材料焊接成型控制措施。

關鍵詞：金屬材料;焊接成型;控制措施

隨著科技的發展，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構仍被廣泛應用，如北京奧運會主會場鳥巢采用的就是鋼結構建筑。如何保證鋼結構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構工程質量，金屬材料焊接中應用不同焊接工藝，焊接工藝不同技術要點也存在差異，金屬材料焊接中受到各種因素影響，導致材料組合成結構時出現缺陷。為保證金屬材料焊接質量，需要重視焊接中的缺陷控制，由專業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，避免出現材料焊接質量缺陷。

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，保證材料焊接質量。鋁鎂合金屬具有很強的化學穩定性，廣泛應用于航空等領域，焊接鋁合金材料易被氧化出現裂縫等質量問題。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焊接出現金屬間化合物，提升接頭焊接質量。激光膠焊接把電焊與膠結技術融合，具有應力分布均勻等特點，鋁鎂合金采用激光膠焊接不會出現氣孔。

鈦合金具有良好耐酸堿性，廣泛應用于化工等領域。鈦金屬與空氣中N，H2形成化學反應，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]。氫氣化學性質具有良好穩定性，無法與金屬熔合，氫弧焊中熱量較大，有效提升焊接質量。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定設計構件，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，通常無需采取預熱措施，焊接后不需使用熱處理改變組織。使用傳統冶煉方式形成鋼具有較高含氮量，導致焊接頭質量下降;沸騰鋼不能全部脫氧，一些地方含量超過規定標準要求。碳當量計算反映化學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結構選用焊條為E4313，E4301等，厚板結構、低溫焊接選用焊條型號為E4316。焊接中不需預熱，鋼號Q255結構選用焊接類型為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厚板結構預熱溫度達到150℃以上。動荷載、鍋爐受壓容器選用焊條型號為E4316，焊接中不需預熱。冬季進行低碳鋼焊接會產生更大裂紋，焊接中需要進行預熱，使用低碳鋼焊接材料，根據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生熔渣。金屬材料焊接成型中未全部焊接會出現缺陷，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致出現熔渣。

金屬材料焊接中經常出現裂縫問題，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，通常在焊接后出現裂縫，由于焊接金屬材料中熱循環處形成淬硬組織。冷裂紋形成由于接頭承擔過大約束力，焊接核心處經常出現裂紋。主要由于焊接熔池中殘留熔點等為雜質，結晶凝固中遇到外力結構。金屬材料焊接凝固產生收縮導致出現斷裂。裂紋出現會破壞金屬材料構件結構，如銅等雜質存在導致出現熱裂紋。熱裂紋出現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。要結合實際情況選擇焊接方式，控制焊接各項指標參數。

4.金屬材料焊接缺陷控制措施

金屬材料焊接質量控制要針對常見缺陷采取合適的技術工藝，加強焊接工藝過程控制，保證焊接材料質量。焊接中制定完善的技術工藝要求，包括焊接準備、焊接設備方法等內容，焊接中需要有效控制預熱溫度，對焊接工藝參數嚴格控制?？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量嚴格控制，確保選取焊接材料符合相關標準要求。

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，改善焊接結構物的韌性，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，根據施工要求采取適當焊接技術。

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].農業裝備技術，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.