摘要：众所周知，现代工业发展中，其中一个重要的环节就是焊接工艺，随着我国经济及工业的快速发展，焊接的应用领域越来越广。但是，焊接过程中，由于各种原因造成的焊接区域产生一定的缺陷，从而严重影响焊接的质量。如果某些焊接变形的材料在矫正后往往会因为无法使用而废弃，或者能在正常使用，也会造成作业时间的增加。所以预防和控制焊接变形的发生，分析焊接变形产生的因素，解决存在的问题，才能有效的避免焊接变形的发生机率。本论文分析了现代焊接工艺产生缺陷的原因的基础上就如何做好相关防范进行探讨。
关键词：焊接；缺陷；领域；防治
0 引言
焊接工艺，是当今材料链接技术应用在工业领域比较多的一种焊接技术，这种工艺在机械行业、制造业、建筑行业、电气行业等很多领域都有着广泛的应用。在焊接的过程中由于周边环境、焊接工艺以及焊接技术等多方面的原因，会造成工件表面形成相应的缺陷，焊接缺陷的产生及生成，很大程度上影响了焊接的质量，这使得焊接工艺的商品无法达到预期效果，严重的会导致工件的报废。
1.焊接变形发生的影响因素
焊接时通常采用集中热源局部高温加热，所以在焊件上就会造成不均匀的温度场，焊接变形可以分为在焊接热过程中发生的瞬态热变形，以及在室温条件下发生的残余变形。焊接结构件变形的因素非常多，包括：焊接参数（WPS文件参数）导致的变形、错边变形、母材的材质导致的变形、波浪变形、焊接方法不娴熟或者方法不正确导致的变形、填充材料导致的变形和焊接顺序不正确导致的变形等，接下来我们将分析影响焊接变形的发生因素。
1.1材料因素的影响
材料的影响是由自身的化学成分、 组织状态以及力学性能等方面，都会对其焊接性有必然影响。如： 铝和钛的化学性质很活泼，铝制品却很耐腐蚀，但是比较容易氧化和烧损， 因此在焊接时，它们就比铁要困难得多。材料因素对焊接变形的影响通常会由两方面决定，一是焊接材料，包括焊条、焊剂、焊丝、金属粉末和气体等。二是材料的热物理性能参数与力学性能参数。物理性能参数的影响比较单一，受热传导系数上越小，温度梯度越大，焊接变形就会越明显。力学性能对焊接变形的影响相对非常复杂，会随着热膨胀系数的增加焊接变形就更加明显。同时材料随着弹性模量的不断增加，焊接变形相反而减少，并且较高的屈服极限会造成更高的残余应力，焊接结构存储的变形能量也会因此而增，并造成脆性断裂。此外，由于塑性应变较小且塑性区范围不大就会造成焊接变形得以减少。
焊缝在焊接结构中的位置影响是显而易见的，结构在焊接变形过程中工件本身的拘束度是可以变化的，金属结构的刚性由结构的截面形状和尺寸的大小决定。自身为变拘束结构，随拘束度的增加，焊接残余应力增加，而焊接变形则相应减少。同时还受到外加拘束的影响，而最终还是受位置对称性的影响。例如：在焊件中性轴的一侧时，焊件在焊后将向焊缝一侧弯曲，同时焊缝距离中性轴距离增加，焊件就会更加容易发生弯曲变形。在整个焊接结构中，假设中性轴两侧焊缝的数目都不一样，且焊缝距中性轴的距离大小也都不一样，也非常容易引起结构的弯曲变形发生。
1.2焊接工艺对焊接变形的影响
焊接工艺对焊接变形的影响有收缩量因素，焊缝的纵向收缩量是随着焊缝长度的增大而增大；间断焊缝比连续焊缝的收缩量小。同时焊接方法、构件的定位或固定方法、焊接输入电流电压量、焊接胎架及夹具的应用、焊接顺序等对焊接变形都有影响。而影响最大的是焊接顺序，通常情况下，改变焊接顺序往往能够改变残余应力的分布和应力状态，减少焊接变形等发生。多层焊和焊接工艺参数也对焊接变形影响非常大。
2 焊接的缺陷类型
2.1 外观缺陷
焊接缺陷中的外观缺陷是指无需借助检测仪器仅靠肉眼就可以发现的焊接表面缺陷，常见的有咬边、焊瘤、凹陷以及焊接所导致的变形等，甚至于还可能在焊接区域的表面产生气孔、裂纹等，以上这些焊接外观缺陷都是可以通过肉眼所发现的。不同的外观缺陷有不同的产生原理：（1）咬边是指在焊接的过程中沿着焊趾在工件接口部分所形成的凹陷或是沟槽，造成咬边的原因主要是由于在电焊的过程中所产生的电弧将焊缝周边的板材等融化后未能及时的得到熔敷金属的充分补充所形成的融化缺口，其中造成焊接咬边的主要原因多是由于在焊接的过程中由于电弧热量过大且焊接速度过快所形成的。（2）焊接过程中所形成的焊瘤主要是由于金属融化后所形成的液态金属顺着焊缝或是板材的边缘冷却后所形成的金属瘤。（3）焊接过程中的凹坑主要是由于焊接工件的表面或是背面局部低于母材的部分，为解决这一问题应当在焊接的过程中遵守相应的焊接规范并在焊接收弧时让焊条在熔池内短时间停滞或是环形摆动，使得焊液能够充满焊接的凹坑。（4）焊接时未焊满是由于焊接时未能保持连续，应当在焊接的过程中增大焊接电流覆盖焊缝。（5）焊接过程中的烧穿主要是指在焊接的过程中，熔坑深度超出工件的厚度，使得融化后的金属直接自焊缝背面流出，从而形成穿孔性的缺失。
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2.2 裂纹
裂纹，出现最多的一种缺陷，焊接裂纹是指在焊接的过程中焊缝之间的原子结合效果遭到破坏，从而使得焊缝在形成新的界面所产生的缝隙。根据焊接过程中所出现的缝隙的大小可以将焊缝裂纹分为宏观、微观以及极细微裂纹。同时根据裂纹形成机理的不同可以分为层状撕裂、应力腐蚀裂纹等多种裂纹形式。在焊接的过程中形成的裂纹尤其是冷裂纹其对焊缝性能的影响是最为严重的，这一问题在压力容器事故中表现最为明显，通过对压力容易事故统计后发现，在造成压力容易事故原因中，除了设计和选材不合理外，因焊接过程中焊缝所产生裂纹而导致的事故比重是最大的。为避免焊接过程中出现热裂纹应当在焊接时减小硫、磷等有害元素的含量，并在焊接时选用含碳量较低的材料进行焊接，并在焊接的过程中加入一定量的合金元素，从而有效的减少柱状晶体的偏析，在焊接时采用熔深较浅的焊缝，在焊接的过程中采用合理的焊接工艺及焊接规范，并在焊接中采用预热的方式来有效的减缓冷却的速度。
2.3 夹渣、气孔及焊接不透彻
焊接过程中产生气孔是由于焊接时溶液所产生的气体未能及时排出，使得这些气体在凝固时残存在焊缝之中从而使得焊缝出现空洞，这些滞留在焊缝中的气体可能来自于外界也有可能是在焊接的过程中因化学反应而产生的，为避免在焊接的过程中出现气孔可以采取以下措施：（1）在焊接之前需要对焊丝、焊接坡口处以及坡口附近进行一定的清洁，将油污、铁锈等容易在焊接过程中由于高温气化或是因化学反应而产生气体的物质予以清除。（2）在焊接的过程中应当使用碱性的焊条、焊剂等，并在焊接之前检查其干燥度。（3）采用直流反接并用短电弧焊接方式，以及在焊接之前对焊丝、工件等进行一定的预热以减缓其降温的速度，最主要的是需要在焊接的过程中采用规范化的焊接方式避免气孔的产生。夹渣是影响焊接效果的另一重要缺陷，其主要是指在焊接的过程中熔渣未能溶解完全夹杂在焊缝中。其中的夹渣可以是金属物也可以是非金属物。焊接过程中产生夹渣的原因主要有：焊接坡口尺寸设计不合理从而使得焊接不完全，焊接时坡口含有杂物，在焊接时这些杂物加入到焊缝中影响焊接效果，在进行多层焊接时，不同层之间并未做好完全的清洁，焊接线能量较小，焊缝散热太快，从而使得液态金属凝固过快容易造成夹渣。夹渣与气孔会破坏焊缝的力学性能，带有尖角的夹渣在受到外力时会产生额外的附加力，从而使得夹渣称为裂缝产生的根源，影响焊缝的效果。
焊接不透彻，主要是指工件中的金属未熔化，从而使得焊缝金属没有进入接头根部的现象，造成焊缝未焊透的主要原因有：焊接时的电流过小、坡口选用不合理，磁偏吹影响，在层件及焊根清理不完全等因素。在焊接过程中如发生未焊透现象则会使得焊缝的有效接触面积大为减小，从而减小焊缝的接触强度。同时未焊透还会导致其他一些问题的发生，比如说应力集中所造成的危害要远大于强度问题。同时未焊透还会影响焊缝的疲劳强度，影响焊缝的使用质量及使用寿命。为解决这一问题在焊接的过程中增大焊接电流是避免出现未焊透的主要方法，此外，在进行焊角焊缝焊接时，使用交流替代直流可以有效的防止磁偏吹现象的发生，应当合理对坡口进行设计并加强坡口的清理工作。避免未焊透现象的发生。焊接未熔合与未焊透等都是焊接过程中较为严重的问题，其中未熔合的主要原因是由于在焊接件装配间隙或坡口角度太小、钝边太厚、焊条直径过大、焊接过程中焊条所通过的电流较小或是焊接时行条速度过快一级电弧过长等原因。同时在焊接的过程中焊件坡口表面存在氧化膜、杂物等都会对焊接所产生较大的影响，因此在进行焊接的过程中应当做好焊接时的坡口尺寸的选取，并根据焊接件材料选用合理的电流和焊接速度，做好焊接位置表面的清洁工作，运条时摆动要适当，并时刻关注坡口两侧的熔合是否到位。
2.4 其他缺陷
除上述焊接缺陷外，还有未熔合、内部缺陷、弧坑、焊缝外形等其他缺陷。这里就不一一做介绍了。
3 提高焊接工艺方法
在焊接构件生产制造过程中，选择合理的焊接方法和规范，焊前，需要预防变形、预拉伸法和刚性固定组装法。反变形法事先估计好焊件焊接变形大小和方向，在待焊工件装配时造成与焊接残余变形大小相当、方向相反的预变形量（反变形量），焊后焊接残余变形抵消了预变形量，使构件恢复到设计要求的几何形状和尺寸。刚性固定组装法是采用夹具或刚性胎具将被焊构件尽可能地固定， 提前对焊件加以固定，提高结构刚性来限制焊接变形，可有效地控制待焊构件的角变形与弯曲变形等。预拉伸法多用于薄板平面构件，在薄板有预张力或有预先热膨胀量的情况下焊接。焊后，去除预拉伸或加热，薄板恢复初始状态，可有效地降低焊接残余应力，控制焊接变形。
4 结束语
随着焊接技术的越来越完善，工艺业会随之越来越多样，在各个行业的应用也是如此，只增不减，相信，就焊接工艺产生的缺陷的解决方法及措施也会得到完善，减少焊接过程中产生的缺陷，提高工件制造成功率，为实现这个目标，焊接工艺还有很多相关技术要得到加强。
参考文献：
[1] 王学钢.常见焊接缺陷的成因和预防措施[J].黑龙江科技信息，2009（32）.
[2] 周伟，王承训.焊接缺陷自动识别系统的研究和应用[J].焊接学报，1992（1）：45-50.
[3]王学钢.常见焊接缺陷的成因和预防措施[J].黑龙江科技信息，2009（32）.
论文作者:傅新民
论文发表刊物:《防护工程》2018年第21期
论文发表时间:2018/11/13
标签：过程中论文; 缺陷论文; 裂纹论文; 工件论文; 发生论文; 焊接工艺论文; 应力论文; 《防护工程》2018年第21期论文;