弧焊常见焊接缺陷产生的原因及防止措施

来源:用户上传      作者: 孙春光 陈成香 张宗昌

　　摘要: 对焊缝表面尺寸、裂纹、未焊透、未熔合、气孔、夹渣、焊瘤、弧坑、夹钨等缺陷的产生原因、危害性和防止措施进行介绍。
　　关键词: 焊缝表面尺寸、裂纹;未焊透;未熔合;气孔;夹渣、焊瘤、弧坑、夹钨
　　
　　电弧焊作为一种常用的焊接形式,焊接过程的特点主要是温度高、温差大,偏析现象很突出,因此,在焊接过程中往往会产生不同类型的焊接缺陷而遗留在焊缝中。如裂纹、未焊透、未熔合、气孔、夹渣、焊瘤、弧坑以及夹钨等。从而降低了焊缝的强度性能,给生产带来很大的不利。但是,不论什么样的缺陷,它在形成过程中都具有特定的形成机理和规律,只要掌握其形成的基本特点,就会对我们在生产中制定焊接工艺措施,防止缺陷的产生起到很好的作用。因此,本人针对焊缝中常见缺陷的形成及其危害性进行分析,并提出防范措施;
　　
　　1焊缝表面尺寸不符合要求
　　
　　主要是焊件坡口角度不对,装配间隙不均匀,焊接速度不当或运条手法不正确,焊条和角度选择不当或改变,加上埋弧焊焊接工艺选择不正确等都会造成改种缺陷。由于焊缝表面高低不平、焊缝宽窄不齐、尺寸过大或过小、角焊缝单边以及焊角尺寸不符合要求,容易使焊缝产生应力集中,造成裂纹及应力腐蚀断裂。防止措施是选择适当的坡口角度和装配间隙;正确选择焊接工艺参数,特别是焊接电流值,采用恰当运条手法和角度,以保证焊缝成型均匀一致。
　　
　　2裂纹
　　
　　裂纹分为热裂纹和冷裂纹。热裂纹一般是在焊缝金属结晶过程中形成的,是应力对焊缝金属结晶过程作用的结果,冷裂纹是焊缝冷却过程中出现的,它可在焊接后立即出现,也可在焊接后较长时间后出现。裂纹是焊缝中危害性最大的一种缺陷,尖端是一个尖锐的缺口,应力集中很大,任何焊缝都不能允许有裂纹出现,一经发现必须马上返修。热裂纹的预防措施是控制钢材及焊条中的有害杂质的含量即碳、硫、磷的含量,减少溶池中低溶点共晶体的形成;预热:以降低冷却速度,改善应力状况;采用碱性焊条以降低焊缝中的杂质含量,改善焊缝金属组织;控制焊缝形状,尽量避免得到深而窄的焊缝;冷裂纹的预防措施是首先从减少氢元素的来源入手,焊接是采用碱性焊条,焊条在使用前必须按规定进行烘干、保温;对接头部位必须先清除油污、水分和锈蚀;焊接是采用焊前预热、焊后热处理等措施,以利于氢的溢出;
　　
　　3未焊透
　　
　　主要是焊缝坡口钝边过大,坡口角度太小,焊根未清理干净,间隙太小,焊条或焊丝角度不正确,电流过小,速度过快,弧长过大;焊接时有磁偏吹现象;或电流过大,焊件金属尚未充分加热时,焊条已急剧融化;层间或母材边缘的铁锈、氧化皮及油污等未清理干净,焊接位置不佳,焊接可达性不好等;未焊透属于一种面状缺陷,通常都是为裂纹类缺陷,未焊透的存在会导致焊缝的有效截面减少,从而降低焊缝的强度。在应力主要作用下很容易扩展形成裂纹导致构件破坏。若是连续性未焊透,更是一种及其危险的缺陷。所以焊缝中的未焊透是一种不允许存在的缺陷。防止措施是正确选用和加工坡口尺寸,保证必须的装配间隙,正确选用焊接电流和焊接速度,认真操作,防止焊偏等;
　　
　　4咬边
　　
　　主要是由于焊接工艺参数选择不当,焊接电流过大,电弧过长,运条速度和焊条角度不正确等;咬边最大的危害是损伤了母材,使母材有效面积减少,也会引起应力集中;.防止措施是选择正确的焊接电流及焊接速度,电流不宜过大,且控制弧长,尽量采用短弧焊接,掌握正确的运条方法和运条角度;
　　
　　5未熔合
　　
　　主要是焊接电流过小,焊接速度太快,使母材坡口或先焊的金属未能完全熔化;层间清渣不干净;焊条偏心,焊条摆动幅度太窄等;未熔合缺陷大都是以面状存在于焊缝中,通常也被视为裂纹类型的缺陷。其实质就是一种虚焊现象,从而导致焊缝的有效截面积减少,在交变应力高度集中的情况下致使焊缝的强度降低,塑性下降,最终造成焊缝开裂。在焊缝中是不允许存在未熔合缺陷的;防止措施是焊前对坡口周围进行认真清理,去除油污和铁锈;加强层间清渣;焊接电流过小,焊接速度太快;防止焊条偏心,注意焊条摆动等;
　　
　　6气孔
　　
　　产生气孔的原因很多,如母材周围的铁锈和油污未清理干净;焊接时焊缝大,熔池深,气体从熔池中溢出困难;碱性焊条比酸性焊条对铁锈和水分的敏感大得多,即在同样的条件下,碱性焊条十分容易产生气孔;当采用未经很好烘干的焊条进行焊接时,使用交流电源,焊缝最易出现气孔,采用碱性焊条时,一定要用直流反接,如果使用直流正接,则生成气孔的倾向显著增大;焊接速度增加,焊接电流增大,电弧电压升高都会使气孔倾向显著增大;
　　气孔属于体积性缺陷,它主要是削弱焊缝的有效截面积,降低焊缝的机械性能和强度,尤其是焊缝的弯曲强度和冲击韧性。同时也破坏了焊缝金属的致密性。应力宜集中,也易诱发裂纹等更严重的缺陷;防止措施是焊接前应按规定烘干焊条,仔细清除坡口及母材表面的上的铁锈和油污等杂质;采用合适的焊接工艺参数,使用碱性焊条时,一定要用短弧焊;注意大气的变化,刮风、下雨要有遮挡措施;
　　
　　7夹渣
　　
　　夹渣一般是由于焊接电流太小,以至于液态金属和熔渣分不清楚;焊接速度太快使熔渣来不及浮起;焊件的坡口设计不合理,坡口的角度太小。多层焊接时清渣不彻底;焊件坡口处杂质及油污和有机物质清理不彻底,焊缝成形系数过小以及手弧焊时焊条角度不正确等;其危害是影响了焊缝金属的致密性及连贯性,易引起应力集中。夹渣缺陷有尖锐的边缘,同时也会因减少焊缝的有效截面积而降低焊缝机械强度、塑性、韧性和耐腐蚀的能力以及疲劳极限。防止措施是设计合理的焊接坡口,焊前因严格清理母材坡口及附近的油污、氧化皮等;多层焊时特别要注意前道焊渣的彻底清理;选择适当的焊接规范,采用具有良好工艺性能的焊条,正确选用焊接电流和运条角
　　度,防止焊缝金属冷却过快;焊接过程中不断地搅动熔池中的熔化金属,促使熔渣与铁水分离;
　　
　　8焊瘤
　　
　　主要是焊接电流过大或焊接速度过慢造成的。操作不熟练和运条角度不当也有很大的影响;危害是焊瘤处易引起应力集中且影响整个焊缝的外观质量;预防措施是提高操作的技术水平,正确选择焊接参数,焊接是注意熔池的大小,以便调整焊接电流和焊接速度;灵活调整焊条角度,装配间隙不易过大,严格控制熔池温度,不使其过高;
　　
　　9弧坑
　　
　　主要是断弧和熄弧、电弧拉得过长,焊条角度的不当和装配间隙太大等引起的;弧坑的存在减小了焊缝截面,降低了接头的有效强度,并且弧坑处常伴有弧坑裂纹,危害较大;预防措施是尽量减少断弧次数,每次熄弧前应稍微停留或多几次摆动焊条,使较多的焊条融化填满弧坑处;
　　
　　10夹钨
　　
　　主要是在采用钨极气体保护焊时,由于焊接电流过大,使钨极端头融化进入焊缝的液态金属中。由于钨的熔点高,在冷却凝固过程中,钨首先以自由状态结晶析出而停留于焊缝中。焊接过程中钨极与熔池接触以及采用接触短路法引弧等 ;焊缝中存在的钨夹渣缺陷的形状与一般的夹渣是一样的,因此,它的危害性与夹渣的危害性基本上是一致的。防止措施是首先要选择良好的钨极夹具,钨极的直径要根据焊件的规格、材质而选择;根据钨极的直径选择适当的焊接电流;加强气体保护的效果,防止钨极烧损;焊接过程中特别要避免钨极直接触及熔池或焊丝;尽量采用高频引弧;
　　结论:
　　通过以上介绍的方法能够很好的消除和预防上述缺陷的发生,能够得到性能优良的焊缝。
　　
　　参考文献:
　　[1]GB3375-82焊接名词术语.北京:中国标准出版社,1983.
　　[2]机械工程手册编辑委员会编.北京:机械工程出版社,1982.
　　[3]GB6417-86金属熔化焊焊缝缺陷分类及说明.北京:中国标准出版社,1987.
　　[4]姜焕中.电弧焊与电渣焊.北京:机械工业出版社,1988.

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