金属材料的焊接工艺探讨

(整期优先)网络出版时间:2021-06-08
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金属材料的焊接工艺探讨

张涛 栾泽强 李健

中车青岛四方机车车辆股份有限公司 山东 青岛 266000

摘要:金属作为一种在人们生产生活中被广泛使用的原材料,对建筑工程和机械生产的质量发挥着关键作用,伴随着生产的需要,其加工处理的工艺水平要求也逐渐提高。为了提高金属材料应用的安全性,保障工业生产质量,必须提高金属材料焊接工艺,推动金属材料焊接技术的创新与发展。

关键词:金属材料;焊接工艺;

引言

焊接成型作为金属加工中的重要内容,在实际生产中也容易出现各种质量问题,容易出现包括裂纹、焊缝折断、夹渣和焊瘤、气孔、咬边等缺陷,所以,务必要结合金属产品的实际加工要求,严格遵守各种加工技术标准要求,明确各种缺陷的产生原因,并通过切实可行的措施控制缺陷的生成。

1金属焊接工艺的定义与历史

焊接,也可以被称为熔接、或者镕接,是一种通过加热、高温或高压的方式连接金属或者其它例如塑料之类的热塑性材料的一门制造工艺和技术。而金属焊接工艺简单讲就是一种连接金属的过程,其运用的物理原理就是将两种或两种以上的同种或不同种的金属材料通过原子或者分子之间的结合和扩散,从而使两者成为一体,而要想原子和分子之间产生结合或扩散,通常采用的办法是加热、加压或者是既加热又加压。焊接的能量来源多样,例如气体焰、激光、电子束和超声波等都可以用来作为金属焊接的能量来源。现代焊接技术最早出现在十九世纪末,最开始出现的是弧焊和氧燃气焊,然后又出现了电阻焊。之后随着一战、二战爆发,各国对军用设备需求量加大,为了节省原材料,这时廉价的金属焊接工艺得到了重视,出现了手工电弧焊、埋弧焊、电渣焊等当前应用流行的焊接技术。到二十世纪下半叶,随着技术的进步和发展,激光焊接和电子束焊接被逐渐开发并得到了广泛的应用。

2金属材料焊接中常见的问题缺陷及其原因

2.1裂纹

加工金属焊接形状时,裂纹是最常见的缺陷之一,会严重影响产品质量。产生裂缝有两种可能的原因:热和冷。当材料从液晶转换为固态晶体或受到外部影响损坏时,热接缝可能会产生热裂纹。热裂纹通常出现在材料表面,不仅影响金属材料的性能,而且影响产品的审美表现。由于各种原因导致热裂纹,材料本身质量低劣,材料污染较大,操作环境耐湿性强。这些因素增加了热裂纹的可能性。焊接中产生的热裂纹在焊接后产生冷裂纹,通常在焊接操作结束后不能正确处理,导致冷裂纹。冷裂纹通常发生在焊缝形状终止几天之后,主要围绕焊缝中心,主要是由于硬化织物引起的应力。

2.2气孔

气孔在金属焊接中很常见,但更有害。对于气孔所在的位置,焊接区域较多,其他端口和曲面也可能有。无论其具体位置如何,对金属材料整体性能的影响,都是显着的,特别是导致焊接材料强度下降。出现气孔主要是因为焊前焊接区未得到充分有效的清洗,导致区域内外潮湿、油污等;这将在高温焊接过程中通过水和油污染形成气体形式,从而导致材料轻微开口。

2.3内部缺陷

金属接合处的内部缺陷可分为五类:未溶合、夹杂、气孔、裂纹等。未溶合是指焊缝和焊缝之间、焊缝和母材之间未完全溶合的现象。这可能有多种原因,例如焊缝层没有完全清洗,焊接电流过低或焊接速度太快,经常出现在双侧焊缝中间或单侧焊缝根部。焊接后,留在金属焊接中间的未溶合使焊接接头的灵韧性大大降低。气孔有以下三种风管、笼孔和致密气孔,主要是由于焊接过程中气泡未及时弹出形成熔炼池内腔。空气孔对焊缝密度有巨大影响,减少了焊缝的有效工作截面。裂缝直接影响焊缝的使用和安全性,是所有焊缝故障中焊缝安全性的危险因素。

3金属材料焊接工艺缺陷的相关解决方法

3.1做好施工前的各项准备工作

(1)培训。保证参与焊接的人员具有专业的知识和能力,并对其进行全面的考核,凡通过考核者才可以参与焊接。(2)焊接设备维护。在焊接之前,要对焊接设备进行全面检测,保证设备处于良好的运行状态,同时还须对其定期检修。(3)规范焊接。为保证轻钢结构件坡口接头表面质量,焊接人员需要以实际施工要求为主,采用规范性的方法清理坡口,确认与设计要求相符后,再开始焊接工作,全面保证焊接质量

3.2正确选择焊接方式

对于金属材料焊接成型加工来说,选择正确的焊接方式,最大程度避免焊接过程中出现各种缺陷的基础;不同的金属材料,不同的产品要求,不同的焊接方法,各自尤其优势和劣势,用错了方法必然会导致缺陷较高。金属材料本身就是一种在各个领域中有非常广泛应用的材料,随着科技的不断发展,各种焊接工艺也在不断发展和完善,而且不断有新型焊接方法产生,这都为焊接成型作业提供了更多的选择。所以在展开焊接成型作业之前,首先务必要全面分析材料性质、加工条件,并了解焊接的质量要求,从而全面考虑各种相关因素,选择恰当的焊接加工方式。选择某种焊接方法以后,应当首先展开焊接工艺评定,讨论是否会出现严重问题,以及各种缺陷的实际情况,对于包括裂纹、夹渣等常见缺陷,可采用针对性措施予以防范。比如,如果工艺评定发现,出现了冷裂缝,则应当通过选择含氢量较低的焊条,控制焊接环境湿度,防止冷裂纹的出现。

3.3严格控制焊接顺序

  1. 必须在标准水平面制作轻钢结构件,避免构件因自身重力导致轻钢结构件平直度不符合要求。如果轻钢结构件截面对称,则须先装配后焊接,并以对角焊接的方式进行。(2)必须按照焊接顺序一次完成焊接。因此,须预先拼装焊成部件后,再进行焊接。(3)在焊接时,腹杆和连板焊缝等部位优先焊接。若以手工焊方式焊接,则需选择经验丰富的焊接人员。

3.4创造良好的焊接环境

金属焊接成型作业的实际情况来看,环境相对恶劣,其中存在着较多的不可控因素,然而环境因素对于焊接质量的影响同样是非常大的。所以,在针对金属实施焊接作业之前,应当对作业环境展开全面的检查,尽量降低环境中存在的不利因素,创造更多的有利因素。对于环境因素的检测和控制,需要结合焊接作业的实际需求来展开;其中焊接环境监测最主要的是针对环境的湿度、风力等条件的检测,确保其与焊接作业的适宜性;避免在相关条件较差的环境中焊接。另外,焊接环境不仅包括了外部自然环境,还包括了焊接材料环境,要尽量为焊接作业创造好的条件。

3.3具体缺陷的解决方法

裂缝的防控措施。对于裂缝的防控应当从以下几方面展开:首先,严格规范焊接人员的操作,要求每一环节的操作都务必要符合焊接作业相关标准;其次,要确保焊接作业所处环境的适宜性,包括焊接作业车间的清洁度,温湿度等等,避免焊接过程中杂质对焊接质量造成的影响,同时做好相关参数的控制,保持电流稳定性。

气孔和咬边的防控措施。对于气孔和咬边缺陷的控制,需要从三方面予以保证。一是做好焊接位置清洁,保证没有水分、油污等物质;二是要使用高质量焊条,从而控制氢气量;三是要做好电流管理,保证其平稳性。做到这三点,就能够最大程度的消除气孔和咬边出现的可能性。

结束语

金属焊接工艺关系着工业生产的质量和安全性,需要每个相关的工作人员抱有高度的重视,保持端正态度,不掉以轻心,才能在不断的生产实践过程中完善金属焊接工艺,保障生产安全。

参考文献

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