材料成型及焊接控制工艺要点分析

郜一帆GAO Yi-fan

（西北工业大学，西安710072）

0 引言

材料成型和焊接的质量，极易被外界因素所影响，从而出现焊接机械无法达到行业标准的情况。现阶段，对大型机械进行制造与安装所运用核心技术，便是焊接技术，一旦出现技术运用失误的情况，必然会使机械结构和质量受到影响。由此可见，准确掌握不同工艺的运用要点，在确保焊接质量的前提下，提高现有资源利用率具有极为重要的意义。

1 材料成型与控制情况

由于可能使金属材料焊接受到影响的因素较多，如果焊接人员没有对此引起重视，便会导致机械质量无法达到预期，其使用寿命也会有所缩短。下文着重介绍了焊接环节较为常见的问题，供相关人员参考。

1.1 气孔

对产品进行焊接时，如果熔池有未逸出气泡存在，极易使焊缝内部或表面出现洞形空穴或圆形空穴，这种空穴又被称作气孔。可能形成气孔的原因较多，例如：焊件表面没有得到彻底清洁，仍有锈迹、油污和氧化膜存在；焊条湿度过大或质量不达标；电弧过长，导致原有保护功能难以发挥应有作用；为焊接提供保护的气体，不具备理想纯度等[1]。上述情况均会减缓焊接气体排出速度，气孔随之形成。

1.2 夹渣

夹渣指的是焊接工作结束后，焊接缝隙仍有少许熔渣存在。从外观结构来看，夹渣所表现出状态，主要有线、条和颗粒，其繁复程度不言而喻，一旦出现夹渣情况，缝隙韧度及密度必然会有所降低，产品质量也会受到较为明显的影响。研究表明，较易出现夹渣问题的区域，通常是焊接边际和焊道过渡处，另外，深沟同样有夹渣的可能，如果焊道形状出现了明显变化，夹渣发生几率将会大幅提升。当然，焊接方法选用不正确，也会增加缝隙混淆细小夹渣的概率，由此而引发的问题，便是焊接对象出现裂缝和孔洞。

1.3 未焊透

开展焊接工作时，无论是母材金属熔化不彻底，还是焊缝金属与接头根部存在较大距离，均会给坡口形状带来影响，单面焊被影响的范围以坡口根部为主，双面焊对应坡口的钝边，同样会受到影响。首先，未焊透是焊缝面积减少的主要原因，随着接头强度的持续下降，焊缝固有疲劳强度也会被影响；其次，未焊透增加了应力集中的可能，而应力集中引发的问题，通常较强度下降更为严重；最后，由于未焊透而出现的裂缝，被视为焊缝被破坏的主要原因。

对多方因素加以考虑后，相关人员将未焊透出现原因归纳如下：其一，没有参考产品情况，确定焊接规范；其二，极快的焊接速度，没有给金属预留足够的熔化时间，导致坡口边、角度和对口间隙无法满足现行要求，具体表现为坡口边大、角度过小；其三，手工焊接选用电流过小，快速运转的焊条，无形中加大了实际熔深和预期的差距，未焊透情况出现。

1.4 质量不达标

如果深加工对象是金属半成品，不仅要将现行要求与标准视为核心原则，还应当做到全面控制材料成型和焊接的质量，确保焊接过程能够满足工序管理所提出各项要求，由此可见，工序质量能否得到有效管理，通常决定着材料成型和焊接的质量。在对相关工作加以落实时，仍有部分企业没有对管理工作引起重视，而负责检测工序并控制质量的人员，普遍未曾接受过专业培训，这便是成品质量与性能始终无法达到预期的主要原因[2]。事实证明，缺少管理标准约束的焊接工作，极易出现工序错乱的情况，无论是材料成型情况，还是焊接的质量，均会受到不同程度的影响。

1.5 其他常见问题

裂纹也是焊接工作的常见问题，对金属半成品进行焊接时，出现频率较高的裂纹，主要有材料裂纹、刚性裂纹和延迟裂纹，三者分别对应不同成因。

首先，如果母材含有超过要求的碳硫元素，焊接所形成裂纹便是材料裂纹。而材料裂纹的裂纹源，还包括：在有定位焊开裂的情况下，焊接人员没有提前对其进行铲除，便对打底焊等环节加以落实。其次，通身纵裂纹多数为刚性裂纹，而形成刚性裂纹的原因，主要是焊接人员所选用焊条直径与产品不符，强制组装并焊接构件，在应力作用的影响下，焊缝出现裂纹，如果不及时解决已经存在的微小裂纹，极易使裂纹沿着裂缝源向其他部分扩展，产品质量必然会受到影响。最后，存在于金属内部的微细裂缝为延迟裂缝，其形状以毛状最为常见。如果开展焊接工作的环境温度较低，金属被熔化和冷却的速度往往极快，这也使焊接应力具备了形成的条件。要想解决该问题，关键是减缓金属冷却的速度，而切实可行的方法，便是提前对焊接产品进行预热。

2 材料成型与控制要点

对机械设备进行制造时，相关人员出于使产品拥有理想质量及性能的考虑，提出“全面掌控技术，深入分析可能损害焊接工艺的原因，通过调整改进的方式，为焊接操作与产品质量提供保证”的要求。在开展焊接工作时，下列内容应当引起重视：

2.1 预防气孔缺陷

实证有效的气孔缺陷预防策略，可被归纳为以下几点：第一，根据实际情况，确定焊接速度与电流，彻底清理焊接位置，确保无锈迹、水分和油污等杂质存在；第二，根据不同材料的特点，对其进行保管及烘焙，在使用焊条时，焊接人员应注意焊条是否存在锈蚀或变质情况，确保焊条各项参数均与项目要求相符。第三，对埋弧环节加以落实时，将重点放在元件参数上，如果元件材质较薄，酌情放慢焊接速度很有必要。

2.2 解决夹渣问题

可使夹渣现象得到规范的措施，主要有：首先，在科学规划坡口大小的前提下，按照现行标准对坡口加以选用，确保坡口拥有干净且整洁的边界。其次，如果需要对多层焊道进行焊接，则要提前对坡口位置进行规划，再完成后续的焊接工作，与此同时，焊接人员应确保各层焊道即便经历了焊接，仍然拥有干净且整洁的表面[3]。最后，通过逐层封焊的方式，获得理想机械。对上述工作加以落实时，焊接人员应对质量进行严格把关，确保即便有偏芯等问题存在，也可通过及时发现并解决的方式，将其所带来影响限定在较小范围内。

2.3 避免焊接不到位

在焊接金属的过程中，金属没有被焊透的情况较为常见，要想使该问题得到有效防范，主要有两方面内容需要得到落实。其一，综合考虑多方因素，确定坡口大小；其二，实时控制焊接速度及电流大小，使坡口表面得到深度清洁。除此之外，焊接人员还要对焊条摆动幅度进行掌控，全程跟进坡口两侧所展现出的熔合程度。事实证明，无论对静载设备还是动载设备而言，焊接质量与性能，均决定着自身能否顺利运行，另外，生产成本、设备寿命和运行安全性等因素，同样受焊接质量影响，只有彻底解决焊接不到位的问题，才能使相关工作的价值得到应有实现。

2.4 提高人员技术水平

对焊接工作而言，人员技术水平与焊接质量和性能密切相关，由此可见，要想使相关工作取得理想效果，确保焊接人员具备良好素质和技术水平很有必要。一方面，落实持证上岗制度，从源头提高人员水平，将人为因素引发质量问题的几率降到最低。目前，针对焊接工艺所制定技术标准已经趋于完善，其内容涉及前期准备、焊接方法和流程等方面，只有按部就班的完成工作，才能使机械设备拥有上乘质量。另一方面，加大检测技术标准的力度，确保接头拥有满足相关标准及要求的性能。

2.5 其他控制要点

2.5.1 焊接过程 焊接过程应有完善的技术规定，该规定的内容，通常涉及焊接方法、参数和顺序等方面，事实证明，只有严格控制焊接过程，才能确保机械质量达到预期。首先，按照行业要求，控制预热过程实时温度；其次，如果条件允许，尽量利用碱性焊条，并对工艺参数加以控制；最后，重视坡口问题，根据试验结果调整焊接方案，使焊接工艺拥有符合性能指标的接头[4]。

2.5.2 材料与设备 如何使接头质量得到提高，现已成为亟待解决的问题。试验所得结果表明，要想获得优质接头，有两方面内容需要引起重视：其一，综合考虑多方因素，确定焊剂、焊丝等焊接材料；其二，形成科学而全面的说明文件，确保材料拥有清晰的标注与标识。除此之外，对焊接设备加以控制，同样很有必要。焊接所用设备以电焊机为主，该设备可使焊接电流得到实时显示，由焊接人员调整电流强弱度，为焊接质量提供保证。实践所得经验表明，使设备得到有效控制的前提，便是对电流进行控制，避免出现超标或偏差等情况。

3 工艺发展前景预测及展望

在制造行业发展迅速的当下，焊接技术逐渐朝着科学且完善的方向前进，未来一段时间内，以下技术应当引起人们重视：首先，兼具普及性高和小型化优势的逆变焊接。其次，拥有较大容量的软开关，对其加以运用可赋予逆变电源更为理想的可靠性，真正做到控制精密波形。再次，可精确控制焊接电流与电压的短路过渡，事实证明，对该技术加以运用，不仅能够优化焊缝熔合度，随着间隙得到有效填充，机械质量也会得到较大幅度的提升。最后，CO2焊接是高效焊接技术的代表，在改变焊接参数的前提下，赋予逆变焊接更加强大的生命力，真正做到节能、省材和高效。基于此所开展焊接工作，通常能够凭借信息技术，对气体保护焊接所提出要求加以满足。

4 结论

由上文所叙述内容可知，无论是制造还是安装机械设备，均要运用到焊接技术，这也表明焊接质量对机械价值能否实现起决定作用。要想使材料焊接质量得到有效控制，关键是做到科学分配现有资源，将材料及工艺的选择放在同等重要的位置，在此基础上，通过对实践所得经验加以总结的方式，将不必要问题出现的几率降到最低。