金属材料焊接接头缺陷形成原因及检验方法研究

金属材料焊接接头缺陷形成原因及检验方法研究

张东亮

中国矿业大学徐海学院 江苏 徐州 221000

摘要：在金属加工工艺领域中，焊接是一种年轻但发展非常迅速的加工方法，目前已经发展成为一门独立的学科，并在能源、交通、建筑，特别是机械制造部门中得到广泛的应用。随着经济与科学技术的发展进步，焊接技术将发挥越来越大的作用。随着新能源的开发与焊接质量的提高，焊接技术的应用范围有了明显扩展，目前一些现代化的大型设备，如大型高参数的压力容器与贮罐、大吨位油轮、超音速飞机、大功率的核发电设备以及水力、火力发电设备等，都大量采用了焊接结构。基于此，对金属材料焊接接头缺陷形成原因及检验方法进行研究，以供参考。

关键词：金属材料；焊接接头缺陷形成原因；检验方法

引言

随着中国机械工程技术的飞速发展,金属材料在机械加工领域的应用越来越广泛。金属材料的焊接是机械加工的关键要素,也是影响机械产品质量的重要工艺因素。实践表明,金属材料的焊接受各种因素的影响,因此我们必须严格遵守相关工艺要求,并根据缺陷及时采取相应的预防措施和控制措施,以提高金属材料的焊接效果和质量。

1金属材料焊接分类

根据接触表面的形状、使用的热源和印刷方法,金属材料的焊接可分为压力焊接、游泳焊接、焊接等。压力焊接主要是指对金属材料施加一定压力以完成焊接的焊接方法。焊接主要是指焊接方法,其中金属化合物被加热到熔融状态,并且可以在不加压的情况下进行。焊接主要是指使用熔点相对较低的金属材料作为焊接金属材料,加热到金属材料熔点以上的温度,液体金属材料的渗透完全填充焊接的空间,使焊接材料和金属材料相互融合,达到可靠的焊接方法。

2金属材料焊接接头缺陷形成原因

2.1焊接未熔合与未焊透的产生原因及危害

钢丝与焊缝或焊缝与焊缝之间不能完全熔化的连接称为“未熔化”,因为焊料温度过低,钢丝、钢丝或焊枪的火焰倾斜到焊缝的一侧,导致母材或先前的焊缝未完全熔化,并被填充金属覆盖;也可能是不洁的结和层,或一侧的焊接成型过程的两侧,一层电弧点燃太快,等等。不熔化会降低焊接接头的机械强度,而不熔化会降低焊缝的承载能力。无缝渗透是焊接时连接根不完全熔化的现象,也指焊接深度不符合设计要求的现象。在焊接过程中,斜边过大,边角过小;焊接流量过小,焊接速度过快,使熔体深度较浅,边缘未完全熔化;焊接元件的角度不正确,弯头弯曲,使焊接元件侧面的弯头热量不同;未经清洁的锈蚀或氧化物以及层之间或主材料边缘的油污可能会导致焊接未经焊接。无缝渗透是一种严重的焊接缺陷,会降低焊缝的强度并导致应力集中。因此,重要的焊接接头不允许存在未焊接的焊缝。

2.2焊接气孔

钻孔是金属材料焊接中最常见的问题。根据研究,金属材料的焊接缺陷通常发生在焊接区域,表面和焊接部位。如果焊缝的孔隙度不够,会严重影响焊缝的整体质量,给后续的机械加工带来安全隐患。结合相关研究资料,认为形成某些焊接部位的主要原因是:1)气体保护涂层不足。在焊接过程中必须排除空气,以避免在焊接过程中吸入空气,如果在焊接过程中吸入空气,很容易导致焊接区域出现孔洞。2)焊丝污染:焊丝污染是焊接过程中的重要因素,也是焊接过程中的常见问题。这是由于焊工缺乏安全意识,无法清洁和保护电缆。当然,局部污染也是油和灰尘等孔隙形成的重要因素。建筑物在工作场所的表面可能导致污染区域的破坏,并且不会融化,从而导致毛孔缺陷。3)盐与零件间距过大,导致焊接时产生烟雾。

3金属材料焊接接头缺陷检验方法

3.1薄壁结构的焊接技术

薄壁是复杂功能细节中最常见的结构之一,但近年来为航空航天,汽车和生物医学应用而开发的轻薄壁往往具有极端的尺寸,其厚度一般在1-10mm或更小,壁厚与回路尺寸之比小于1:20。薄壁结构在焊接过程中容易产生变形应力,影响焊接质量。为了克服这些困难,需要特殊的焊接方法和工艺管理,以确保符合焊接质量和性能。(1)焊接方法。采用CMT电弧添加剂制造了单通道多层铝合金薄壁,发现薄壁元件的力学性能随着电流的增加而逐渐降低。同样,使用CMT弧添加剂制造单通道多层铝合金薄壁,并通过超声波辅助进行优化。结果表明,超声波辅助后薄壁晶粒尺寸提高了46.2%,x、z方向的拉伸强度提高。使用脉冲弧焊(P-TIG)焊接2毫米厚的0Cr18Ni9薄壁钢管,可以获得最佳的焊接工艺参数。采用TIG和激光焊接两种方式,对壁厚1mm的304不锈钢薄壁管进行了纵缝焊接,与激光焊接样品变形程度较低的指标相比,整体性能较好。

3.2 严格控制焊接参数

为了充分保证焊接工艺的质量,除了优化操作外,还必须严格控制焊接参数。在实际焊接过程中,可以严格控制初始范围内的参数,从而有效地降低了金属材料的焊接误差率。例如,在焊接过程中不正确的电流会导致各种焊接故障。为了避免上述情况,应根据焊接工艺和金属材料的焊接性能选择最合适的焊接电流,以便在电流稳定性的基础上提高焊接质量。在焊接金属材料时,选择正确的焊接半径和焊接角度以保证质量也很重要。在实践中,必须严格遵守金属材料的焊接技术标准,规定相应的焊接参数并严格控制,以保证焊接质量。

3.3 控制汗水缺陷的策略

毛孔缺陷控制策略主要基于金属焊接原理。1)增加保护气流,及时排除影响焊接的空气。焊接过程中多余的空气含量会导致焊缝中产生大量气体,因此焊工应相应增加保护气流,以防止多余的空气进入焊缝。2)焊接部件的清洁度需要提高。焊接部件的污染严重影响了焊接质量,因此在焊接前必须对相应的焊接部件进行清洗。一方面,必须对导线进行清洗,以清洁导线机构的污染区域;另一方面,焊接部件的表面应保持清洁,特别是表面腐蚀、灰尘等。为了在焊接过程中最大限度地形成金属孔,在电弧焊时,当然会选择带有脱氧剂的电线。3)优化焊枪的角度,以刺激金属流动。

3.4焊接内部缺陷检验

焊缝内部存在的缺陷可以通过超声波和辐射检测来检测。超声波检测是通过研究超声波和样品在反射、透射和散射波上的相互作用,进行宏观缺陷监测,测量几何特性,检测和表征样品结构和力学性能的变化,然后评估其具体应用的技术。超声波穿透力强,灵敏度高,能检测出工件内部的小缺陷,但检测结果不够直观,定性和定量缺陷仍然困难重重。X射线检测主要是通过X射线或伽马射线穿过被检测物体来检测物体的光强度,以检测内部的缺陷。X射线检查可以直接反映零件内部故障的大小和形状,以确定故障的性质。然而,这种方法所需的设备,如X射线薄膜,检查进度缓慢,只有体积孔,泥浆,收缩孔,松散的缺陷等,并且不能检测到裂缝和未熔化的缺陷,如锻造和锻造的管,杆等型材。此外,辐射对人体健康有害,应注意防护。X射线摄影技术广泛应用于焊接和铸造零件,如:压力容器,锅炉,船体,石油和天然气管道,各种铸铁阀门,泵,钻井和化学品,炼油设备,精密铸造涡轮机和航空航天工业的各种铝合金铸件。

结束语

在金属材料的整个焊接过程中，需要正确分析一些最常见的可能出现的焊接缺陷的原因、条件和影响，并在此基础上制定有效的金属材料焊接质量控制策略，以提高金属材料的焊接水平和质量。

参考文献

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