摘要：焊接技术直接影响到金属材料焊接质量，因此有必要做好相关研究。本文中主要分析金属材料焊接问题，问题形成原因，并给出针对性的解决措施，提高金属材料焊接质量。
关键词：金属材料；焊接问题；优化措施
目前，随着我国市场经济的不断发展，机械化水平日益提升，焊接作为我国工业生产与加工产业中的重要工艺，已被广泛应用于各种工件制造的流程之中。因此控制金属材料焊接质量具有现实意义。
1、焊接概述
焊接是指通过加热和（或）加压，用（不用）填充材料，使被焊材料达到原子间结合的程度，以实现永久牢固的连接，并成为具有给定功能结构的制造技术。金属材料必须经过加工才能成为具有给定功能的产品，在现代制造业中使用量巨大，焊接技术作为制造业的传统基础连接技术，发展非常迅速，在航空航天、汽车、造船、建筑结构、桥梁等重要领域得到广泛应用，为工业和经济的发展做出了重要贡献。
焊接技术在制造业中广泛应用，随着我国制造业的迅猛发展，对焊接技术也提出了更高的要求，其中包括对焊接接头的强韧性和使用寿命要求的提高，对焊接结构服役环境要求的提高。在焊接过程中，由于受到环境、焊接工艺等因素的影响，会使焊接接头产生不连续、不致密或者连接不良的现象，称为焊接缺陷。焊接缺陷的产生会使得焊接产品的力学性能或抗腐蚀性能下降，不能满足产品对力学性能的要求，缩短产品的使用寿命，严重者还可能会造成事故。因此，对焊接过程中经常产生的缺陷进行分析、寻找缺陷产生的原因并采取相应的措施进行控制具有重要的意义。
2、金属材料焊接问题及解决
2.1 气孔预防
气孔是焊接过程中熔融金属中的气体未能在凝固前及时排出，从而在焊缝金属凝固后残留在焊缝中形成的空穴。焊缝中产生气孔将影响焊缝的致密性，产生应力集中，降低焊缝的韧性、强度和承载能力。
在焊缝中滞留未能及时排出的气体来源于外界空气、保护气体或焊接过程中复杂的化学反应产生气体，因此，可通过如下措施预防焊缝中产生气孔：（1）严格按照工艺要求做好焊前清理及准备工作，将焊缝及其附近区域的水分、油污、氧化皮、铁锈等可能产生气体的物质清理干净；焊接使用的焊剂、焊条等按要求烘干使用；或进行焊前预热以减小工件的降温速度，使残留气体有足够的时间逸出。（2）焊接过程中合理控制电弧长度，尽量短弧操作；焊条电弧焊时，控制焊接电流，避免电流过大焊条温度过高使药皮的保护作用失效，并注意避免磁偏吹的产生；气体保护焊时，控制保护气体流量；埋弧焊时，选择合理的焊丝干伸长度，控制焊剂层厚度以获得良好的保护效果。
2.2 夹渣预防
夹渣是在焊接的过程中熔渣或其他杂质残留在焊缝中的情况。夹渣会使焊缝的力学性能降低，焊缝中的夹渣会成为裂缝产生的根源，影响焊缝质量。
夹渣的产生主要是由于在焊接过程中焊条运条过快、焊接电流过小、熔池温度过低、焊缝坡口尺寸设计不合理、清根不彻底等。为避免夹渣的出现可采取如下措施：（1）焊前选择合适的坡口尺寸，按要求对坡口及其附近区域进行清理。（2）焊接过程中根据实际情况选择焊接电流、焊接速度等工艺参数，保证焊条角度及摆动合理；使用碱性焊条进行焊接时，尽量压低电弧，保证短弧操作。
2.3 裂纹预防
裂纹是焊缝金属在应力及其他因素的作用下使得原子间的结合遭到破坏，形成的新界面而产生的缝隙。裂纹是焊接中较为常见的一种缺陷，主要出现在焊缝区和热影响区，根据缝隙的大小可将其分为宏观裂纹和微观裂纹，位于焊缝外表面的宏观裂纹可以通过肉眼直接观察到，而存在于焊缝内部或外部的微观裂纹则需要通过显微镜或无损检测手段方可观察到；根据裂纹形成的条件不同可以将焊接裂纹分为冷裂纹和热裂纹。焊接裂纹是导致焊缝开裂或断裂的主要因素，是焊接缺陷中危害最大的一种，需要严格检查控制。
焊接裂纹的产生主要是由于受到应力的作用，因此，可通过如下措施控制焊接裂纹的产生：（1）通过选择合理的装配焊接顺序、选择合理的焊接工艺参数等方法减小焊接过程中的应力。（2）选择合理的焊材进行焊接，控制焊缝的化学成分。（3）焊前采取合适的预热措施。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆（4）焊接时尽量减小焊接线能量，焊条焊丝摆幅不宜过大，采用单道快速焊。（5）采取正确的焊后热处理工艺，防止热处理时产生热裂纹。
2.4 咬边预防
咬边是焊接过程中沿焊缝的焊趾母材产生的凹陷和沟槽。咬边会产生应力集中，使焊缝强度减弱。
咬边产生的主要原因是焊接电流过大、电弧过长、焊条角度不当、运条速度过快等。防止或消除咬边的措施有：（1）适当减小焊接电流。（2）压低电弧，短弧操作。（3）运条速度适当放缓，在坡口边缘位置适当停留，保证有足够的金属与母材融合，避免产生咬边。
2.5 未融合和未焊透
未融合是母材金属未与焊缝层金属熔透的现象；未焊透是母材金属未熔化、焊缝金属未完全进入焊接接头根部的现象。造成焊缝未融合和未焊透的主要原因有：焊接电流过小、焊接速度过快、坡口尺寸不合理以及磁偏吹等。未融合和未焊透缺陷的产生会影响焊缝的抗疲劳强度、质量及使用寿命。有效解决该问题的措施有：（1）合理设计坡口尺寸，选择合适的装配间隙。（2）焊接过程中适当增大焊接电流。（3）控制合理的焊接速度。
3、预防焊接变形的措施
3.1 设计预防措施
焊接操作的具体方案设计对于焊接结构、焊接过程使用的施工技术、焊接顺序等都具有决定性的影响，因此，焊接操作的设计环节是预防焊接变形发生的重要环节。首先，根据工件的结构、性质与应用情况等选取恰当的焊缝大小与形式。焊缝的尺寸大小不仅决定着焊接操作的具体任务量，且对于焊接变形亦具有重要影响，焊缝尺寸与焊接操作的具体任务量、焊接变形等存在着正比例关系。由此可以看出，若焊接结构的稳定性和承重性已达到应用要求，结构设计时可不断降低焊缝尺寸。其次，最大程度上避免不必要的焊缝，降低焊接操作过程中的焊缝数量。若想达到上述目标，在设计焊接结构时，必须采用恰当的筋板，并将其安置在最适合的区域，继而严格控制焊接缝隙的数量，降低发生变形的可能性。最后，统筹兼顾整个焊接结构，恰当设置焊缝位置，即焊接的缝隙能够与焊接截面的中性轴呈对称状态或无限靠近，有效避免挠曲变形。
3.2 工艺预防措施
工艺预防措施，即在焊接操作的具体过程中所采取的各种技术性预防方法，主要包含焊接操作前与焊接操作过程中实施的预防措施。
（1）焊接操作前的预防措施。比较典型且防范效果较佳的预防措施包含预变形法、预拉伸法和刚性固定组装法。预变形法，亦可称之为反变形法，即在焊接操作实施之前根据工件结构和焊接发生部位预估焊接变形可能形成的方向与严重程度，在待焊工件装配时产生与焊接残余变形大小相当、方向相反的预变形量，焊后焊接残余变形抵消了预变形量，最终促使工件恢复到最初的设计要求。预拉伸法通常被应用于薄板平面构件，焊接是在薄板有预张力或预先热膨胀量的情况下进行的，待焊接完成后薄板恢复初始状态，可有效降低残余应力，控制焊接变形。刚性固定组装法，顾名思义，即选取结构形态最为相符的夹具或刚性胎具以准确固定被焊构件，避免其角变形与弯曲变形。
（2）焊接操作过程中的预防措施。即技术人员需选用最恰当的焊接方法、规范参数、焊接顺序及随焊碾压、跟踪激冷等方法。随焊碾压、跟踪激冷等能够有效降低残余应力、减小焊接变形。焊接顺序对焊接残余应力和变形的产生影响较大，在采用不同的焊接顺序时，可改变残余应力的分布规律，控制焊接变形。
4、结语
总之，焊接作为工程建设、机械设备制造与维修等方面不可缺少的基本工艺，在促进施工水平提升、技术优化、工程效率提高等方面发挥了重要作用。焊接施工技术人员在施焊焊接结构前应综合考虑，分析可能影响焊接质量与焊接变形的多种因素，针对性地采取预防措施，减小焊接问题发生的可能性。
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论文作者:邵立猛
论文发表刊物:《电力设备》2018年第11期
论文发表时间:2018/8/6
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