羅 剛

（酒泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅酒泉 735000）

目前許多行業(yè)在發(fā)展過(guò)程中，都會(huì)使用到金屬產(chǎn)品，這些金屬產(chǎn)品的生產(chǎn)也離不開(kāi)金屬材料的加工處理，焊接作為常用的生產(chǎn)手段，其焊接質(zhì)量也將直接影響到產(chǎn)品成型質(zhì)量。針對(duì)金屬材料焊接成型過(guò)程中常見(jiàn)缺陷的原因，擬定相應(yīng)的處理對(duì)策，不僅可以提高焊接效果，而且能夠提升金屬產(chǎn)品質(zhì)量，推動(dòng)行業(yè)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

1 影響金屬材料焊接成型的因素

1.1 氧化物因素

基于以往應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)可以得知，在金屬材料焊接過(guò)程中，其焊接時(shí)的溫度在800~1 400℃，在此高溫作用下，很容易產(chǎn)生氧化物。待金屬氧化物產(chǎn)生后，其熔化后填充時(shí)無(wú)法很好地潤(rùn)濕母材表面，這樣在氧化物凝固之后，也會(huì)造成結(jié)合處非常脆弱，強(qiáng)度只有常規(guī)狀態(tài)下的60%~80%，從而增加金屬產(chǎn)品裂縫問(wèn)題的發(fā)生概率。尤其是鎂、鉻、鈦等活性較大的金屬材料，在800℃~1 400℃的焊接溫度下產(chǎn)生的氧化物數(shù)量眾多，將直接影響到焊接質(zhì)量。對(duì)此在開(kāi)展金屬焊接時(shí)，一般都會(huì)在保護(hù)氣或真空環(huán)境下進(jìn)行焊接，或者使用助焊劑來(lái)參與焊接，從而提高焊接質(zhì)量的可靠性，達(dá)到既定的焊接要求。

1.2 蒸汽壓因素

結(jié)合以往實(shí)踐資料可以得知，超過(guò)90%的金屬材料在應(yīng)用中，均不會(huì)產(chǎn)生較高的飽和蒸汽壓，但是有些金屬材料在應(yīng)用中，則會(huì)產(chǎn)生較高的飽和蒸汽壓，如鎘和鋅，在焊接溫度超過(guò)400℃時(shí)，其飽和蒸氣壓也會(huì)增加，此時(shí)便會(huì)損壞填充料中的相關(guān)元素，導(dǎo)致20%~40%的成分缺失，無(wú)法達(dá)到預(yù)期的生產(chǎn)要求，從而影響到金屬成品的生產(chǎn)質(zhì)量?；诖?，需要合理篩選合金材料，期間也需要考慮蒸汽壓因素帶來(lái)的影響，以此來(lái)避免填充料質(zhì)量較差時(shí)，帶來(lái)金屬焊接質(zhì)量不足的問(wèn)題。

1.3 熱環(huán)境因素

從實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，在金屬材料焊接過(guò)程中，熱環(huán)境因素也會(huì)帶來(lái)較大的負(fù)面影響。在對(duì)金屬進(jìn)行焊接時(shí)，如果焊接時(shí)的溫度超過(guò)材料再結(jié)晶溫度（一般會(huì)超過(guò)1 000℃），那么此時(shí)也會(huì)造成加工硬化的問(wèn)題，使得焊接后金屬材料的強(qiáng)度下降10%~15%，而且晶粒也會(huì)在此溫度下變粗3%~10%，從而影響到結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量?；诖耍趯?shí)際應(yīng)用中也需要做好加熱溫度、加溫時(shí)間的控制工作，以此來(lái)確保焊接節(jié)點(diǎn)的均衡性，減少結(jié)構(gòu)變形問(wèn)題的發(fā)生概率。

1.4 基材因素

除上述提到的影響因素外，在焊接作業(yè)中基材因素也會(huì)帶來(lái)較多影響。在具體作業(yè)中，金屬母材會(huì)和填充料產(chǎn)生交互作用，主要體現(xiàn)在母材潤(rùn)濕性的提升，焊接點(diǎn)機(jī)械性質(zhì)的提高。為使填充料對(duì)金屬母材的潤(rùn)濕性更好，或是促使填料熔點(diǎn)下降，可以通過(guò)改進(jìn)填料來(lái)實(shí)現(xiàn)，一般會(huì)在填料中增添一些像鈦元素這樣的活性元素。但需要注意的是當(dāng)填料成分改變后，就一定要在作業(yè)中有效規(guī)避金屬化合物的形成，以避免其對(duì)焊接點(diǎn)的強(qiáng)度產(chǎn)生不良影響。除此之外，還應(yīng)當(dāng)注意在金屬材料硬焊接中，需要預(yù)防母材和填充料之間出現(xiàn)合金化。

2 金屬材料焊接成型中的主要缺陷

2.1 裂紋缺陷

在金屬材料焊接成型處理中，焊接裂紋的出現(xiàn)是最為常見(jiàn)的一個(gè)方面，同樣也是對(duì)于后續(xù)金屬產(chǎn)品應(yīng)用影響極大的一個(gè)問(wèn)題表現(xiàn)。這種焊接裂紋在具體處理中主要表現(xiàn)為熱裂紋和冷裂紋兩種基本類(lèi)型。熱裂紋的出現(xiàn)主要就是指在金屬焊接過(guò)程中，其由液態(tài)結(jié)晶轉(zhuǎn)化為固態(tài)的過(guò)程中，因?yàn)橐恍┎划?dāng)操作，或者是外界環(huán)境的不良威脅，最終形成的一些裂紋缺陷，在焊接操作完成后會(huì)直接表現(xiàn)，比如所用金屬材料的質(zhì)量不佳，含有過(guò)多的雜質(zhì)，或者是相應(yīng)焊接周?chē)h(huán)境的濕度不合理，都會(huì)嚴(yán)重干擾其整體焊接效果，出現(xiàn)熱裂紋。冷裂紋則主要是指相應(yīng)金屬材料在焊接完成后的冷卻過(guò)程中出現(xiàn)了較為明顯的裂紋現(xiàn)象，其除了在焊后直接表現(xiàn)出來(lái)之外，還會(huì)在焊接完成后的幾天，甚至是更長(zhǎng)時(shí)間后出現(xiàn)，具備更為突出的不可控特點(diǎn)，該類(lèi)裂紋的出現(xiàn)主要就是因?yàn)楹缚p的處理不當(dāng)造成的，相應(yīng)焊縫區(qū)域出現(xiàn)了淬硬組織，并且產(chǎn)生了較為明顯的約束應(yīng)力，形成了裂紋表現(xiàn)。

2.2 焊縫折斷缺陷

結(jié)合信息技術(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，在金屬材料焊接過(guò)程中，也會(huì)出現(xiàn)5%~10%的焊縫折斷缺陷，從而影響到焊縫區(qū)域的整體性。而此類(lèi)問(wèn)題的出現(xiàn)，會(huì)在受到70%~80%預(yù)期壓力時(shí)，導(dǎo)致金屬材料出現(xiàn)折斷或者突變的情況，進(jìn)而影響到金屬產(chǎn)品的應(yīng)用價(jià)值。導(dǎo)致此類(lèi)缺陷出現(xiàn)的具體原因如下：

（1）在焊接過(guò)程中，其操作過(guò)程的規(guī)范性較差，從而導(dǎo)致無(wú)法充分焊透或者無(wú)法充分融合的情況，進(jìn)而影響到焊接區(qū)域的施工質(zhì)量。

（2）在焊接時(shí)其角度不滿足要求，在角度偏差超過(guò)5°后，也將導(dǎo)致焊接結(jié)果較差的情況，影響到最終的成品質(zhì)量。

（3）在對(duì)焊條進(jìn)行選擇時(shí)，其質(zhì)量無(wú)法滿足相關(guān)焊接要求，或者在焊縫處理時(shí)沒(méi)有及時(shí)進(jìn)行清潔，從而造成結(jié)構(gòu)未焊透的情況，影響到最終的焊接質(zhì)量。

2.3 夾渣缺陷

進(jìn)行金屬材料焊接處理時(shí)，也容易出現(xiàn)夾渣缺陷（圖1），此類(lèi)問(wèn)題所帶來(lái)的危害性較大。具體體現(xiàn)在焊縫中有熔渣混入，降低3%~7%的結(jié)構(gòu)整體性，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度也會(huì)因此下降15%~25%。導(dǎo)致此類(lèi)問(wèn)題出現(xiàn)的主要原因如下：

圖1 夾渣缺陷示意圖

（1）焊縫區(qū)域在切割處理時(shí)，存在不合理的問(wèn)題，這樣也導(dǎo)致結(jié)構(gòu)焊接時(shí)遺留了數(shù)量較多的殘?jiān)瑥亩黾?2%~15%的夾渣缺陷。

（2）在對(duì)焊條進(jìn)行選擇時(shí)，其合理性相對(duì)較差，無(wú)法滿足相應(yīng)的焊接要求，從而導(dǎo)致了夾渣缺陷。

（3）在焊接過(guò)程中其操作電流較小，使得焊接結(jié)果較差，從而造成夾渣問(wèn)題，影響金屬材料的焊接質(zhì)量。

2.4 氣孔缺陷

按要求進(jìn)行金屬材料焊接處理時(shí)，也存在氣孔缺陷問(wèn)題，其帶來(lái)的危害性也非常突出。此類(lèi)缺陷主要是指，在焊接區(qū)域的表面、內(nèi)部、邊緣等位置，出現(xiàn)較為明顯的氣孔問(wèn)題，從而影響到金屬材料整體的焊接質(zhì)量。導(dǎo)致此類(lèi)問(wèn)題的出現(xiàn)原因如下：在焊接區(qū)域的處理中，相關(guān)人員沒(méi)有按要求進(jìn)行清潔，這也使得焊接區(qū)域造成油污或水分問(wèn)題，導(dǎo)致大量氣體問(wèn)題，從而形成氣孔問(wèn)題。而且這些產(chǎn)生的氣泡也會(huì)在焊縫周?chē)M(jìn)行滯留，這樣也使得焊接整體質(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題，降低了焊接結(jié)果的可靠性[1]。

2.5 咬邊缺陷

結(jié)合信息技術(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，在金屬材料焊接過(guò)程中，也會(huì)出現(xiàn)3%~8%的咬邊缺陷（如圖2所示），并且在此類(lèi)問(wèn)題的影響下，也會(huì)降低金屬材料15%~30%的綜合強(qiáng)度，影響結(jié)構(gòu)的美觀性。導(dǎo)致此類(lèi)問(wèn)題出現(xiàn)的主要原因如下：在焊接時(shí)沒(méi)有遵循相應(yīng)的焊接要求，使得焊接過(guò)程中通過(guò)電流過(guò)大，從而導(dǎo)致此類(lèi)缺陷問(wèn)題的出現(xiàn)[2]。另外，在焊接過(guò)程中，如果其焊接速度過(guò)快，也會(huì)導(dǎo)致焊縫區(qū)域的均勻度出現(xiàn)不足的情況，從而導(dǎo)致凹陷問(wèn)題，影響到結(jié)構(gòu)的完整性。

圖2 咬邊缺陷示意圖

2.6 焊瘤缺陷

除上述提到的焊接缺陷問(wèn)題外，進(jìn)行金屬材料焊接時(shí)，仍存在5%~8%的焊瘤缺陷（圖3），此類(lèi)問(wèn)題的出現(xiàn)也會(huì)使金屬材料強(qiáng)度下降至少10%，同時(shí)也會(huì)影響到焊縫美觀性。此類(lèi)缺陷問(wèn)題的出現(xiàn)，其主要原因在于，在800~1 400℃溫度下液態(tài)金屬下墜過(guò)程不合理，使得焊接處出現(xiàn)堆砌問(wèn)題，導(dǎo)致焊瘤缺陷。同時(shí)在焊接時(shí)其電流過(guò)大或者焊接弧長(zhǎng)超出要求，這也將導(dǎo)致焊瘤缺陷問(wèn)題，影響到結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量[3]。

圖3 焊瘤缺陷示意圖

3 金屬材料焊接成型缺陷的控制措施

3.1 合理選擇焊接方式

（1）對(duì)于待焊接時(shí)的材料性質(zhì)進(jìn)行梳理，以此來(lái)選擇相匹配的加工方式，同時(shí)參考金屬材料的焊接標(biāo)準(zhǔn)，來(lái)合理篩選焊接方式，借此來(lái)確保焊接質(zhì)量的合規(guī)性。

（2）在對(duì)金屬材料焊接時(shí)，也需要梳理相應(yīng)的焊接要求，并且也需要整理金屬材料的焊接流程，從而提高焊接結(jié)果的規(guī)范性。此過(guò)程中也會(huì)使用到仿真技術(shù)，以此來(lái)討論所選焊接方式是否滿足要求，從而提高所選焊接方式的合理性與可靠性。

（3）做好相應(yīng)的預(yù)防工作，針對(duì)焊接過(guò)程中存在缺陷也需采取措施進(jìn)行處理，以確保金屬材料焊接工作的有序展開(kāi)。

3.2 合理控制焊接參數(shù)

通過(guò)合理控制焊接參數(shù)，能夠提高焊接過(guò)程的有序性，以提高金屬材料焊接成型效果。在具體實(shí)踐中，也需要注意以下內(nèi)容：

（1）根據(jù)所選焊接材料的特征與性質(zhì)，篩選恰當(dāng)?shù)暮附訁?shù)，涉及焊接方式、焊接時(shí)通過(guò)電流、焊接機(jī)械規(guī)格等，從而確保所擬定參數(shù)的合理性，滿足相應(yīng)的施工要求。

（2）在焊接過(guò)程中，也需要做好焊接弧度、焊接角度等參數(shù)的控制工作，以此來(lái)提高焊接結(jié)果的準(zhǔn)確性。

（3）如果金屬材料的零部件在焊接時(shí)出現(xiàn)了較大鈍邊，那么此時(shí)也需要做好焊接速度的控制工作，確保部件100%被焊透，從而提高金屬材料的成型質(zhì)量，將焊接結(jié)果的合格率提高到95%以上。

3.3 搭建良好的焊接環(huán)境

（1）在金屬材料焊接工作開(kāi)始前，也需要做好周?chē)h(huán)境的審查工作，及時(shí)采取全方位監(jiān)測(cè)來(lái)了解外部環(huán)境的變化情況，內(nèi)容涉及濕度、風(fēng)荷載等，以此來(lái)為人員搭建有利于焊接工作順利進(jìn)行的環(huán)境，從而降低焊接缺陷問(wèn)題的發(fā)生概率。

（2）在焊接工作開(kāi)展過(guò)程中，也需要加強(qiáng)焊縫檢查與監(jiān)督工作，以此來(lái)減少焊接時(shí)的問(wèn)題，并且在焊接工作結(jié)束后，也需要及時(shí)清潔焊縫表面，從而為后續(xù)工序的順利推進(jìn)奠定基礎(chǔ)，將焊接問(wèn)題發(fā)生概率下調(diào)到5%以內(nèi)。

3.4 做好焊接過(guò)程控制

做好焊接過(guò)程控制，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)焊接時(shí)存在問(wèn)題，提高金屬材料焊接成型質(zhì)量的可靠性。從實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，應(yīng)做好全過(guò)程監(jiān)控管理工作，這樣也可以對(duì)焊接過(guò)程中存在問(wèn)題進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督，以減少焊接質(zhì)量問(wèn)題。例如，在預(yù)防焊接氣孔缺陷問(wèn)題時(shí)，需要提前清理好坡口，將表面上存在的油污和水分及時(shí)清除，以此來(lái)提高金屬材料的潔凈度。期間也會(huì)使用烘烤的方式來(lái)蒸發(fā)材料表面水分，使其具備良好的干燥性，并且所使用的焊絲也需滿足質(zhì)量要求，合理控制焊條電弧長(zhǎng)度，從而減少焊接缺陷，將金屬材料焊接合格率提升到97%以上。

3.5 及時(shí)修復(fù)焊接缺陷

通過(guò)及時(shí)修復(fù)焊接缺陷，可以進(jìn)一步提升金屬材料成型質(zhì)量，提高資源利用效率。從實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，在對(duì)其進(jìn)行重新焊接處理時(shí)，不能在帶壓或背水狀態(tài)下進(jìn)行補(bǔ)焊，同時(shí)在焊接時(shí)的溫度也需要控制在0℃以上，如果外界達(dá)不到此條件，也需要提前進(jìn)行預(yù)熱，以營(yíng)造良好的焊接環(huán)境。而且在補(bǔ)焊的過(guò)程中，也會(huì)使用到小電流、多層多道法進(jìn)行焊接，期間需要確保整個(gè)過(guò)程的連續(xù)性，焊接時(shí)的溫度也不能低于100℃。另外，在焊接工作結(jié)束后，也需利用超聲波探傷儀、磁力探傷檢測(cè)儀來(lái)進(jìn)行測(cè)定，直到符合標(biāo)準(zhǔn)要求后才可以使用。

4 結(jié)束語(yǔ)

合理選擇焊接方式，可以減少焊接時(shí)的缺陷問(wèn)題，合理控制焊接參數(shù)；能夠提高焊接過(guò)程的有序性，搭建良好的焊接環(huán)境；可以加快焊接活動(dòng)的推進(jìn)速度，做好焊接過(guò)程控制；能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)焊接時(shí)存在問(wèn)題，及時(shí)修復(fù)焊接缺陷；可以進(jìn)一步提升金屬材料成型質(zhì)量。通過(guò)采取恰當(dāng)措施來(lái)提高金屬材料成型質(zhì)量，對(duì)于促進(jìn)行業(yè)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展有著積極的意義。