手工电弧焊常见的焊接缺陷成因及预防
作者 :  席悦

  手工电弧焊缺陷种类很多,常见的有焊接裂纹、气孔、夹渣、咬边、未焊透、未熔合、焊瘤、弧坑焊缝外形尺寸和形状不符合要求等。
  一、焊接裂纹
  焊接裂纹是焊缝中最危险的缺陷,焊逢结构的破坏多从裂纹开始。在焊接过程中要采取必要的措施防止出现裂纹,焊接裂纹按产生的原因可分为冷裂纹和热裂纹。
  1.冷裂纹
  冷裂纹是焊缝金属在冷却过程或冷却以后,在母材或母材与焊缝交界的熔合线上产生的裂纹。这类裂纹有可能在焊后立即出现,也有可能在焊后几小时、几天甚至更长时间才出现。冷裂纹产生的主要原因为:在焊接热循环的作用下,热影响区生成了淬硬组织;焊缝中有过量的扩散氢,且具有浓集的条件;接头刚性大,承受有较大的拘束应力。
  防止产生冷裂纹的措施有:选用低氢型焊条,减少焊缝中扩散氢的含量;进行后热处理,以去氢,消除内应力和淬硬组织回火,改善接头韧性;采用合理的施焊程序,采用分段退焊法等减少焊接应力。
  2.热裂纹
  热裂纹是焊缝金属由液态到固态的结晶过程中产生的裂纹,特征是焊后立即可见,且多发生在焊缝中心,沿焊缝长度方向分布。产生热裂纹的原因是焊接熔池中存有低熔点杂质(如FeS等),在外界结构拘束应力足够大和焊缝金属的凝固收缩作用下,这些低熔点杂质在凝固过程中被拉开,或在凝固后不久被拉开,造成晶间开裂。
  防止产生热裂纹的措施有:严格控制焊接工艺参数,减慢冷却速度,适当提高焊缝形状系数,尽可能采用小电流多层多道焊,以避免焊缝中心产生裂纹;认真执行工艺规程,选取合理的焊接程序减小焊接应力。
  二、气孔
  气孔是指在焊接时,熔池中的气泡在凝固时未能逸出而形成的空穴。产生气孔的主要原因有:坡口边缘不清洁,有水份、油污和锈迹;焊条未按规定进行焙烘,焊芯锈蚀或药皮变质、剥落等。此外,低氢型焊条焊接时,电弧过长,焊接速度过快,都可能在焊接过程中产生气孔。
  预防产生气孔的办法是:选择合适的焊接电流和焊接速度,认真清理坡口边缘水份、油污和锈迹;严格按规定保管、清理和焙烘焊接材料;不使用变质焊条,当发现焊条药皮变质、剥落或焊芯锈蚀时,要严格控制使用范围。
  三、夹渣
  夹渣就是残留在焊缝中的熔渣,夹渣也会降低焊缝的强度和致密性。产生夹渣的原因主要是焊缝边缘有氧割或碳弧气刨残留的熔渣;坡口角度或焊接电流太小,或焊接速度过快。在使用酸性焊条时,由于电流太小或运条不当形成“糊渣”;使用碱性焊条时,由于电弧过长或极性不正确也会造成夹渣。防止产生夹渣的措施有:正确选取坡口尺寸,认真清理坡口边缘,选用合适的焊接电流和焊接速度,运条摆动要适当。多层焊时应仔细观察坡口两侧熔化情况,每一焊层都要认真清理焊渣,封底焊渣应彻底清除。
  四、咬边
  焊缝边缘留下的凹陷,称为咬边。产生咬边的原因是焊接电流过大、运条速度快、电弧拉得太长或焊条角度不当等造成焊件被熔化去一定深度,而填充金属又未能及时填满。咬边处造成应力集中,故在重要的结构或受动载荷结构中,一般是不允许咬边存在的。防止产生咬边的办法是选择合适的焊接电流和运条手法,随时注意控制焊条角度和电弧长度。
  五、未焊透、未熔合
  焊接时,接头根部未完全熔透的现象,称为未焊透;在焊件与焊缝金属或焊缝层间的局部未熔透现象,称为未熔合。未焊透和未熔合的原因是焊件装配间隙或坡口角度太小、钝边太厚、焊条直径太大、电流过小、速度太快及电弧过长等。焊件坡口表面氧化膜、油污等没有清除干净,或在焊接时流入熔渣妨碍了金属之间的熔合以及运条手法不当,电弧偏在坡口一边等原因,都会造成边缘不熔合。防止未焊透或未熔合的方法是正确选取坡口尺寸,合理选用焊接电流和速度,坡口表面氧化皮和油污要清除干净;封底焊清根要彻底,运条摆动要适当,密切注意坡口两侧的熔合情况。
  六、其他缺陷
  手工电弧焊中还常见到一些焊瘤、弧坑,及焊缝外形尺寸和形状上的缺陷。产生焊瘤的主要原因是运条不均,造成熔池温度过高,液态金属凝固缓慢下坠,因而在焊缝表面形成金属瘤。立、仰焊时,采用过大的焊接电流和弧长也有可能出现焊瘤。产生弧坑的原因是熄弧时间过短,焊接突然中断,或焊接薄板时电流过大等。防止产生焊瘤的主要措施严格控制熔池温度,立、仰焊时,焊接电流应比平焊小10-15%;使用碱性焊条时,应采用短弧焊接,保持均匀运条。防止产生弧坑的主要措施是,在手工焊收弧时焊条应作短时间停留或作几次环形运条。焊缝外形尺寸和形状上的缺陷可以用焊前预留反变形量,焊接顺序对称使应力对消的方式来预防。
  (作者单位:河北省张家口机械工业学校(张家口市技师学院))

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