金属材料焊接成型中主要缺陷及控制策略思考
张焰
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张焰,. 金属材料焊接成型中主要缺陷及控制策略思考[J]. 新材料,2022.4. DOI:10.12721/ccn.2022.158110.
摘要:
在金属材料的焊接成型过程中,需要考虑的过程较多,其中的缺陷问题是需要重点考虑的。笔者首先针对几种不同金属材料焊接成型的特点进行分析,并分析了金属材料焊接成型过程中的主要缺陷,然后针对这些缺陷,提出了控制策略。
关键词: 金属材料;焊接成型;主要缺陷;控制策略
DOI:10.12721/ccn.2022.158110
基金资助:

前言

在金属材料加工中,焊接成型是其中的重要环节,其与材料成型质量有着很大的关联性。众所周知,不同金属产品的加工要求是不一样的,为了减少焊接缺陷,就需要对缺陷产生原因进行分析,然后才能针对性地采取控制策略。

1.几种不同金属材料焊接成型的特点 

1.1铝镁合金材料的特点

通过对铝镁合金材料进行分析,不难得知其化学稳定性是比较强的,而且强度较高,能够耐腐蚀性,具有可塑性等。就铝镁合金压焊运用的技术而言,一般是通过搅拌摩擦焊技术以及真空扩散焊技术进行应用,其中前者使用概率要大一些。在焊接铝镁合金领域中,使用真空扩散焊的方式,所使用的金属材料通常具有不相溶解特性。

1.2钛合金材料的特点

通过对钛合金材料进行分析,可知其物理性质通常较好,而且能够耐酸碱性,有较强的韧性,而且钛这种元素的化学性质比较活跃。当其温度达到二百五摄氏度以上,可以宇空气中的离子发生化学反应。所以,对于这类材料的焊接,需要对钛合金采取保护措施。

1.3氩弧焊接的特点

纯净状态氢气的化学性质比较稳定,而且其钛合金较难发生化学反应。因此,可以将其应用到钛合金焊接中。通过使用氩弧焊,能够产生电弧,通过电弧,可以将金属内部氧化物去除。另外,对于焊接过程,由于在局部会导致热量的产生,因此可以使焊接质量得到一定幅度地提升。

1.4真空焊接的特点

真空焊接的目的是为了避免钛金属接触空气,从而产生化学反应。因此,一般情况下,是在真空环境下进行焊接。在这种环境中,能够使焊缝冷却的时间增加,而且能够使焊接过程更加细化,可以使焊接质量得到一定幅度的提升。

2.金属材料焊接成型中的主要缺陷

2.1热裂缝与冷裂缝

在金属材料焊接成型的过程中,裂缝这种缺陷发生率较高。一般情况下,裂缝包括两种,分别是热裂缝和冷裂缝。其中,前者通常是在焊缝中心部位容易产生的。这是因为在焊接期间,熔成的液体金属材料可能产生凝结,从而产生热裂缝。金属材料焊接关键工艺不仅包括熔焊、压焊,还包括钎焊。在这些工艺流程中,都可能产生热量,这样就会使低熔点杂质熔化,并且可发生凝固反应。最终,就会导致一些焊接裂缝的出现。另外,当杂志凝固物收到磨损或者侵蚀,也有一定几率出现热裂缝。对于冷裂缝,其位置一般是在金属材料焊接交界熔合的地方出现。出现冷裂缝,一般是因为焊接工艺操作错误或者焊接母体材料出现问题。当焊接金属材料承受力不够的情况下,也会使冷裂缝出现的概率增加。除此之外,对于焊接过程,如果金属材料发生熔化,还可能达到氢气,该气体的含量增加,可能使材料内部结果发生变化,从而使裂缝产生。

2.2凹陷与焊瘤

在金属材质熔接塑型中,可能会出现小疙瘩瑕疵,这些瑕疵通常是凹陷或者熔接过程中产生的。对于凹陷,笔者经过实践发现,通常是在熔接缝隙外面、熔接背后、主体材料上面这些位置出现,对于小疙瘩,可以出现的位置有熔接缝隙尾部、主体材料等。凹陷与焊瘤的产生出现,与熔接技艺有很大的关系。而小疙瘩的出现,与熔接条的质量有很大的关联性,如果熔接条质量不高,可能导致出现小疙瘩。如果在熔接的时候,不对熔化后的金属液体进行合理处理,就可能使流向主体材料,从而产生凝结反应。另外,在熔接动作不符合要求的情况下,或者熔接条液化速度不符合要求这些情况也会导致凹陷与焊瘤缺陷问题的出现。

2.3焊接未熔合和未焊透问题

在焊接金属材料的时候,施工人员观察角度是有限制的,对于待焊部位观察不到位,也会导致未焊透和未熔合现象的出现。另外,如果焊接工艺使用不合理,也可能导致焊接未熔合和未焊透问题的出现。另外,在过大的焊件钝边或者焊接速度控制不当,也可能导致焊接效果大打折扣。在焊接的时候,一定要注意将焊接件表面杂质及时清理,否则可能导致焊接未熔合和未焊透问题。另外,如果焊接操作人员技术水平较低,也会导致这类问题。

2.4焊接夹渣现象

焊接夹渣现象这种缺陷属于较为严重的缺陷。一般情况下,焊缝夹渣主要有两种:金属夹渣和非金属夹渣。对于前者,金属材料的焊接坡口的角度不够,或者焊接速度控制不好,焊接电流较小等情况,都可能导致焊接夹渣现象的出现。TIG焊,也就是钨极氩弧焊或非熔化极氩弧焊。因为焊接电流密度比较大,所以可能致使夹钨现象的出现,并且导致焊接夹渣的出现。对于焊接过程,在焊条电弧较长的情况下,焊接极性会比较差,使金属材料焊接质量降低。

3.金属材料焊接成型中的缺陷的控制措施探究

3.1裂缝问题的控制

为了确保金属材料焊接质量,裂缝问题需要引起重视。这要求技术人员根据操作程序实施作业。对于焊接过程中产生的热裂缝,一定要注意及时防范,避免其产生杂志。另外,要对焊接参数进行合理控制,提高焊接质量。对于冷裂缝,一般情况下,是在焊接过后的一点时间产生的。因此,需要对焊条进行合理选择,并且控制好氢气含量,使用有关技术,可以实现该目的。另外,要注意焊接材料的质量必须较高,而且能够确保周围环境湿度符合焊接的要求。

3.2凹陷与焊瘤的控制

对于金属材料焊接成型中凹陷这种情况,需要对焊接位置做好调节,并且使用电流减弱的焊机进行操作,需要注意操作方法一定要正确。对于焊接成型过程,如果不小心将母材熔化,需要对金属进行熔敷。另外,对于焊角焊缝过程,使用直流焊通常比交流焊效果更好,这样也可以使咬边凹陷尽量不出现。另外,对于焊瘤的控制,侧重点在于对焊条质量的控制。比如,可以使用无偏芯焊条,另外,需要对液态金属的流向进行合理控制。

3.3预防未熔合和未焊透问题的措施

在金属材料焊接成型的过程中,一定要选好合适的焊条。注意这些问题,首先是焊条尺寸要合适,而且要使用科学的角度,这样可以使未熔合、未焊透情况尽可能减少。另外,对于焊接电流强度,要进行合理控制,使焊接维持在一个较为合适的速度和幅度。对于焊接过程,还要注意对两端金属材料的变化状态进行观察。

3.4 预防焊接夹渣问题的措施

预防焊接夹渣问题的措施主要包括以下几点:选取合适的焊条,对于焊条,需要对其酸碱性进行区分。如果是使用的酸性焊条,需要注意使用交流电源。如果是使用的碱性焊条,通常是使用直流电源。焊接电弧长度也需要进行很好地控制,这样可以对焊接夹渣问题进行有效防范。清洁坡口和处理好待焊部位边缘的杂质等措施,也是非常重要的。

4.小结

综合上文可知,对于金属材料的焊接成型过程,容易出现四种质量缺陷,笔者在本文中针对这四种缺陷进行分析,并提出了应对策略。通过这些策略,可以使金属材料焊接成型质量得到提高。

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