金属材料焊接成型中的主要缺陷及控制措施

蒋光磊

摘要：机械制造业是我国基础性工业，金属材料在机械制造业中应用广泛，行业发展中金属材料焊接技术受到关注。金属材料焊接中要经过熔焊等流程，焊接工艺技术使用不规范会对机械生产质量造成较大影响，很多企业因焊接问题引发安全事故，不利于企业经济效益提升。要重视金属材料焊接缺陷控制，保证金属材料焊接质量。介绍金属材料焊接成型主要缺陷，总结金属材料焊接成型控制措施。

关键词：金属材料;焊接成型;控制措施

随着科技的发展，部分新型材料逐渐代替金属材料，但在日常生活中大量金属结构仍被广泛应用，如北京奥运会主会场鸟巢采用的就是钢结构建筑。如何保证钢结构建筑安全是需要考虑的问题。金属材料焊接成型效果决定建筑结构工程质量，金属材料焊接中应用不同焊接工艺，焊接工艺不同技术要点也存在差异，金属材料焊接中受到各种因素影响，导致材料组合成结构时出现缺陷。为保证金属材料焊接质量，需要重视焊接中的缺陷控制，由专业人员完成金属材料焊接工作，并分析影响金属材料焊接成型因素，避免出现材料焊接质量缺陷。

1.金属材料焊接特点

金属材料种类有多种，不同材料具有独特理化特性，金属材料焊接需要分析材料性能，保证材料焊接质量。铝镁合金属具有很强的化学稳定性，广泛应用于航空等领域，焊接铝合金材料易被氧化出现裂缝等质量问题。真空扩散焊是铝镁合金压焊主要方式，可以使不相溶解金属材料运用到铝镁合金焊接工作中。搅拌摩擦焊接同样适用于铝镁合金材料焊接，可以提升焊接材料硬度。

熔焊焊接效率较高，铝镁合金使用熔焊焊接会形成金属化合物，常用熔焊技术包括激光焊等。激光焊特点是加热时集中热量，热敏性较高的材料经常采用激光焊[1]。TIG焊是常用的焊接方式，铝镁材料采用TIG焊时扩散层形成金属间化合物。焊接铝镁合金中使用TIG复合焊接方式可以提升TIG电弧能量使用率，避免采取TIG焊接出现金属间化合物，提升接头焊接质量。激光胶焊接把电焊与胶结技术融合，具有应力分布均匀等特点，铝镁合金采用激光胶焊接不会出现气孔。

钛合金具有良好耐酸碱性，广泛应用于化工等领域。钛金属与空气中N，H2形成化学反应，温度在400℃时钛合金与O2融合，焊接中要对钛合金采取有效保护措施。钛合金焊接要耗费大量人力时间，焊接时需要使用惰性气体[2]。氢气化学性质具有良好稳定性，无法与金属熔合，氢弧焊中热量较大，有效提升焊接质量。氢气保护焊接中需要隔离空气中的氧气等气体，需要在真空环境对钛合金材料采取氩气保护焊接，真空中使焊缝冷却时间延长，有效降低焊接中形成輻射。

2.金属材料焊接性

焊接性是有限施工下焊接成规定设计构件，焊接性受材料等因素影响。低碳钢由铁与锰等元素组成，硅质量成分不足0.5%，不能做合金元素[3]。低碳钢含碳量较低，焊后接头塑形较好，通常无需采取预热措施，焊接后不需使用热处理改变组织。使用传统冶炼方式形成钢具有较高含氮量，导致焊接头质量下降;沸腾钢不能全部脱氧，一些地方含量超过规定标准要求。碳当量计算反映化学成分对焊接性的影响，如冷却速度快会形成淬硬组织。

钢号Q235结构选用焊条为E4313，E4301等，厚板结构、低温焊接选用焊条型号为E4316。焊接中不需预热，钢号Q255结构选用焊接类型为E4301，E4301。锅炉受压容器焊条型号为E4316，焊接中不需进行预热。钢号为Q275低温焊接选用焊条为E4315;低温焊接选用焊条型号为E5016厚板结构预热温度达到150℃以上。动荷载、锅炉受压容器选用焊条型号为E4316，焊接中不需预热。冬季进行低碳钢焊接会产生更大裂纹，焊接中需要进行预热，使用低碳钢焊接材料，根据实际情况加大定位焊缝截面积。

3.金属材料焊接成型缺陷

金属材料焊接常见缺陷包括裂纹、夹渣等。夹渣是金属材料焊接中焊缝熔渣，由于焊接周围留有切割形成熔渣，焊接中电流不足，未采用合适的焊条。焊条酸性过强会使焊条燃烧中电流量不足产生熔渣。金属材料焊接成型中未全部焊接会出现缺陷，焊件等处不会完全焊接。由于焊接装配缝隙不足，焊接坡口处未清理氧化膜导致出现熔渣。

金属材料焊接中经常出现裂缝问题，裂缝分为冷裂缝与热裂缝，焊接裂纹是金属材料冷却后产生，裂缝位于金属原材料或焊接交界熔合线，通常在焊接后出现裂缝，由于焊接金属材料中热循环处形成淬硬组织。冷裂纹形成由于接头承担过大约束力，焊接核心处经常出现裂纹。主要由于焊接熔池中残留熔点等为杂质，结晶凝固中遇到外力结构。金属材料焊接凝固产生收缩导致出现断裂。裂纹出现会破坏金属材料构件结构，如铜等杂质存在导致出现热裂纹。热裂纹出现原因主要是熔池纯净度较低，在金属材料焊接中要确保熔池纯净度。要结合实际情况选择焊接方式，控制焊接各项指标参数。

4.金属材料焊接缺陷控制措施

金属材料焊接质量控制要针对常见缺陷采取合适的技术工艺，加强焊接工艺过程控制，保证焊接材料质量。焊接中制定完善的技术工艺要求，包括焊接准备、焊接设备方法等内容，焊接中需要有效控制预热温度，对焊接工艺参数严格控制。可采用焊接工艺实验形式检验焊接接头是否满足施工性能需求。金属材料焊接中需要对焊接材料质量严格控制，确保选取焊接材料符合相关标准要求。

焊接裂纹控制需要选用低氢焊条，清除坡口旁的水分，要求焊接金属材料干燥，改善焊接结构物的韧性，采用去氢方式清除淬硬组织。要降低焊接中形成的应力，选择合理的焊接工艺。采取严格的控制措施，要利用小电流多层焊清除焊接裂纹。控制夹渣需要合理选择坡口尺寸，要把控好焊接电流强度，降低形成夹渣概率。选用合理的焊条属性可以降低夹渣出现概率。金属融合处理要选用合适的焊接坡角口，把握好电流大小。焊接中避免混入熔渣，根据施工要求采取适当焊接技术。

参考文献

[1]丁肖.金属材料焊接成型中的主要缺陷及控制措施探讨[J].农业装备技术，2021，47（02）：58-59+64.

[2]陈涛.金属材料焊接成型中主要缺陷及控制策略思考[J].世界有色金属，2020（19）：178-179.