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随着生产的发展和科学技术的进步,焊接已成为一门]独立的学科,并广泛应用于宇航、航空、核工业、造船、建筑及机械制造等工业部门,在我国的国民经济发展中,尤其是制造业发展中,焊接技术是一种不可缺少的加工手段。


那么,常见的焊接工艺有哪些呢?常见的问题该如何处理?


六大常见的焊接工艺

1、激光焊接


激光焊接:激光辐射加热待加工表面,表面热量通过热传导向内部扩散,通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰功率和重复频率等激光参数,使工件熔化,形成特定的熔池。


激光焊接可以采用连续或脉冲激光束加以实现,激光焊接的原理可分为热传导型焊接和激光深熔焊接。功率密度小于10~10 W/cm为热传导焊,此时熔深浅、焊接速度慢;功率密度大于10~10 W/cm时,金属表面受热作用下凹成"孔穴",形成深熔焊,具有焊接速度快、深宽比大的特点。


激光焊接技术广泛被应运在汽车、轮船、飞机、高铁等高精制造领域,给人们的生活质量带来了重大提升,更是引领家电行业进入了精工时代。



特别是在大众汽车创造的42米无缝焊接技术,大大提高了车身整体性和稳定性之后,家电领头企业海尔集团隆重推出首款采用激光无缝焊接技术生产的洗衣机,先进的激光技术可以为人民的生活带来巨大的改变。


2、激光复合焊接


激光复合焊接是激光束焊接与MIG焊接技术相结合,获得最佳焊接效果,快速和焊缝搭桥能力,是当前最先进的焊接方法。


激光复合焊的优点是:速度快,热变形小,热影响区域小,并且确保了焊缝的金属结构与机械属性。


激光复合焊除了汽车薄板结构件的焊接,还适用于很多其它应用。例如将这项技术应用于混凝土泵和移动式起重机臂架的生产,这些工艺需对高强度钢进行加工,传统技术往往会因为需要其它辅助工艺(如预热)而导致成本的增加。


再则,该技术也可应用于轨道车辆的制造及常规钢结构(如桥梁,油箱等)。


3、搅拌摩擦焊


搅拌摩擦焊是利用摩擦热与塑性变形热作为焊接热源。搅拌摩擦焊焊接过程是由一个圆柱体或其他形状(如带螺纹圆柱体)的搅拌针伸入工件的接缝处,通过焊头的高速旋转,使其与焊接工件材料摩擦,从而使连接部位的材料温度升高软化。


搅拌摩擦焊在焊接过程中工件要刚性固定在背垫上,焊头边高速旋转,边沿工件的接缝与工件相对移动。


焊头的突出段伸进材料内部进行摩擦和搅拌,焊头的肩部与工件表面摩擦生热,并用于防止塑性状态材料的溢出,同时可以起到清除表面氧化膜的作用。


搅拌摩擦焊缝结束时在终端留下个匙孔。通常这个匙孔可以切除掉,也可以用其它焊接方法封焊住。


搅拌摩擦焊可实现异种材料间焊接,如金属、陶瓷、塑料等。搅拌摩擦焊焊接质量高,不易产生缺陷,容易实现机械化、自动化、质量稳定、成本低效率高。


4、电子束焊接


电子束焊是利用加速和聚焦的电子束轰击置于真空或非真空中的焊件所产生的热能进行焊接的方法。


电子束焊接因具有不用焊条、不易氧化、工艺重复性好及热变形量小的优点而广泛应用于航空航天、原子能、国防及军工、汽车和电气电工仪表等众多行业。


电子从电子枪中的发射体(阴极)逸出,在加速电压作用下,电子被加速至光速的0.3~0.7倍,具有一定的动能。再经电子枪中静电透镜和电磁透镜的作用,会聚成功率密度很高的电子束流。


这种电子束流撞击工件表面,电子动能转变为热能而使金属迅速熔化和蒸发。在高压金属蒸气作用下,工件表面被迅速“钻”出一个小孔,也称之为“匙孔”,随着电子束与工件的相对移动,液态金属沿小孔周围流向熔池后部,并冷却凝固形成焊缝。


电子束焊接的主要特点:


电子束穿透能力强,功率密度极高,焊缝深宽比大,可达到50:1,可实现大厚度材料一次成形,最大焊接厚度达到300mm。


焊接可达性好,焊接速度快,一般在1m/min以上,热影响区小,焊接变形小,焊接结构精度高。


电子束能量可以调节,被焊金属厚度可以从薄至0.05mm到厚至300mm,不开坡口,一次焊接成形,这是其他焊接方法无法达到的。


能采用电子束焊接的材料范围较大,特别适用于活性金属、难熔金属和质量要求高的工件的焊接。


5、超声波金属焊接


超声波金属焊接是利用超声频率的机械振动能量,连接同种金属或异种金属的一种特殊方法。


金属在进行超声波焊接时,既不向工件输送电流,也不向工件施以高温热源,只是在静压力之下,将框框振动能量转变为工作间的摩擦功、形变能及有限的温升。接头间的冶金结合是母材不发生熔化的情况下实现的一种固态焊接。


它有效地克服了电阻焊接时所产生的飞溅和氧化等现象,超声金属焊机能对铜、银、铝、镍等有色金属的细丝或薄片材料进行单点焊接、多点焊接和短条状焊接。可广泛应用于可控硅引线、熔断器片、电器引线、锂电池极片、极耳的焊接。


超声波金属焊接利用高频振动波传递到需焊接的金属表面,在加压的情况下,使两个金属表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合。


超声波金属焊接优点在于快速、节能、熔合强度高、导电性好、无火花、接近冷态加工;缺点是所焊接金属件不能太厚(一般小于或等于5mm)、焊点位不能太大、需要加压。


6、闪光对焊


闪光对焊的原理是利用对焊机使两端金属接触,通过低电压的强电流,待金属被加热到一定温度变软后,进行轴向加压顶锻,形成对焊接头。


两个焊件未接触前被两个夹钳电极夹紧并连接电源,移动可动夹具,两焊件端面轻轻接触即通电加热,接触点因加热形成液态金属发生爆破,喷射火花形成闪光,连续移动可动夹具,连续发生闪光,焊件两端获得加热,达到一定温度后,挤压俩工件端面,切断焊接电源,牢固的焊接在一起。


利用电阻加热焊件接头使接触点产生闪光,熔化焊件端面金属,迅速施加顶端力完成焊接。


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钢筋闪光对焊是将两根钢筋安装放成对接形式,利用焊接电流通过两根钢筋接触点产生的电阻热,使接触点金属熔化,产生强烈飞溅,形成闪光,伴有 *** 性气味,释放微量分子,迅速施加顶锻力完成的一种压焊方法。


焊接过程中的八大常见缺陷


焊接工程上存在的质量缺陷主要包括以下几个方面:凡是肉眼或低倍放大镜能看到的且位于焊缝表面的缺陷,如咬边(咬肉)、焊瘤、弧坑、表面气孔、夹渣、表面裂纹、焊缝位置不合理等称为外部缺陷而必须用破坏性试验或专门的无损检测方法才能发现的内部气孔、夹渣、内部裂纹、未焊透、未溶合等称为内部缺陷。但常见的多是焊后不清理焊渣和飞溅物以及不清理的焊疤。


一、焊缝尺寸不符规范要求



现象:焊缝在检查中焊缝的高度过大或过小;或焊缝的宽度太宽或太窄,以及焊缝和母材之间的过渡部位不平滑、表面粗糙、焊缝纵、横向不整齐,还有在角焊缝部位焊缝的下凹量过大。


原因:焊缝坡口加工的平直度较差,坡口的角度不当或装配间隙大小不均等而引起的。 焊接中电流过大,使焊条熔化过快,控制焊缝成形困难,电流过小,在焊接引弧时会使焊条产生“粘合现象”,造成焊不透或焊瘤。 焊工操作熟练程不够,运条方法不当,如过快或过慢,以及焊条角度不正确。 埋弧自动焊过程,焊接工艺参数选择不当。


防治措施: 按设计要求和焊接规范的规定加工焊缝坡口,尽量选用机械加工以使坡口角度和坡口边缘的直线度和坡口边缘的直线度达到要求,避免用人工气割、手工铲削加工坡口。在组对时,保证焊缝间隙的均匀一致,为保证焊接质量打下基础。 通过焊接工艺评定,选择合适的焊接工艺参数。 焊工要持证上岗,经过培训的焊工有一定的理论基础和操作技能。 多层焊缝在焊接表面最后一层焊缝是,在保证和底层熔合的条件下,应采用比各层间焊接电流较小,并用小直径(φ2.0mm~3.0mm)的焊条覆面焊。运条速度要求均匀,有节奏地向纵向推进,并作一定宽度的横向摆动,可使焊缝表面整齐美观。


二、咬边(咬肉)


现象:焊接时的电弧将焊缝边缘熔出的凹陷或沟槽没有得到熔化金属的补充而留下缺口。过深的咬边会使焊接接头的强度减弱,造成局部应力集中,承载后会在咬边处产生裂纹。


原因:主要是焊接电流过大,电弧过长,焊条角度掌握不合适和运条的速度不当以及焊接终了焊条留置长度太短等而形成咬边。一般在立焊、横焊、仰焊时是一种常见缺陷。


防治措施:焊接时电流不宜过大,电弧不要拉得过长或过短,尽量采用短弧焊。 掌握合适的焊条角度和熟练的运条手法,焊条摆动到边缘时应稍慢,使熔化的焊条金属填满边缘,而在中间则要稍快些。 焊缝咬边的深度应小于0.5mm,长度小于焊缝全长的10%,且连续长度小于10mm。一旦出现深度或产度超过上述允差,应将缺陷处清理干净,采用直径较小、牌号相同的焊条,焊接电流比正常的稍偏大,进行补焊填满。


三、裂纹


现象:在焊接过程或焊接之后,在焊接区域内出现金属破裂,它产生在焊缝内部或外部,也可能发生在热影响区,按其产生的部位可分为纵向裂纹、横向裂纹,弧坑裂纹、根部裂纹等,又可分热裂纹、冷裂纹和再热裂纹。


原因:焊缝热影响区收缩后产生大的应力。 母材含淬硬组织较多,冷却后易生裂纹。 焊缝中有相当高的氢浓度。及其他有害元素杂质等,易产生冷、热裂纹。


防治措施:主要从消除应力和正确使用焊接材料以及完善的操作工艺入手解决。注意焊接接头坡口形式,消除焊缝不均匀受热和冷却因热应力而产生的裂纹。如不同厚度的钢板对焊时,对厚钢板就要做削薄处理。 选用材料一定要符合设计图样的要求,严格控制氢的来源,焊条使用前应进行烘干,并认真清理坡口的油污、水分等杂质。 焊接中,选择合理的焊接参数,使输入热量控制在800~3000℃的冷却温度之间,以改善焊缝及热影响区的组织状态。 在焊接环境温度较低、材料较薄,除提高操作环境温度外,还应在焊前预热。焊接结束要设法保温缓冷和焊后热处理,以消除焊缝残余应力在冷却过程中产生的延迟性裂纹。


四、弧坑



现象:弧坑是焊缝收尾处产生下滑现象,不但减弱焊缝强度,还会在冷却过程产生裂纹。


原因:主要是在焊接终了时熄弧时间过短,或在焊薄板时使用的电流过大。


防治措施:焊缝收尾时,使焊条做短时间的停留或做几次环形运条,不要突然停弧以使有足够的金属填充熔池。焊接时保证适当电流,主要构件可加引弧板把弧坑引出到焊件外。


五、夹渣


现象:焊缝中经无损检测发现有非金属夹杂物如氧化物、氮化物、硫化物、磷化物等,形成多种多样不规则形状,常见的有锥形、针形等夹渣物。金属焊缝夹渣会降低金属结构的塑、韧性,还会增加应力,导致冷、热脆性易产生裂纹,使构件被破坏。


原因:焊缝母材清理不干净,焊接电流过小,使熔化金属凝固过快,熔渣来不及浮出。 焊接母材和焊条的化学成分不纯,如焊接时熔池内有氧、氮、硫、磷、硅等多种成分,则易形成非金属夹渣物。 焊工操作不熟练,运条方法不当,使熔渣与铁水混在一起分离不开,阻碍熔渣上浮。 焊口坡口角度小,焊条药皮成块脱落未被电弧熔化;多层焊时,熔渣清理不干净,操作时未将熔渣及时拨出都是造成夹渣的原因。


防治措施:采用只有良好焊接工艺性能的焊条,所焊钢材必须符合设计文件要求。 通过焊接工艺评定选择合理的焊接工艺参数。注意焊接坡口及边缘范围的清理,焊条坡口不宜过小;对多层焊缝要认真清除每层焊缝的焊渣。 采用酸性焊条时,必须使熔渣在熔池的后面;在使用碱性焊条焊立角缝时,除了正确选择焊接电流外还需采用短弧焊接,同时运条要正确,使焊条适当摆动,以使熔渣浮出表面。 采用焊前预热,焊接过程加热,并在焊后保温,使其缓慢冷却,以减少夹渣。


六、气孔


现象:在焊接过程熔化的焊缝金属中所吸收的气体在冷却前来不及从熔池中排出,而残留在焊缝内部形成孔穴。根据气孔产生的部位可分内、外气孔;按分部情况及形状的气孔缺陷,气孔在焊缝中的存在会减低焊缝强度,也产生应力集中,增加了低温脆性,热裂倾向等。


原因:焊条本身低劣,焊条受潮未按规定要求烘干;焊条药皮变质或剥落;焊芯锈蚀等。 母材冶炼中存在残留的气体;焊条及焊件上沾有铁锈、油污等杂质,在焊接过程中,因高温气化产生气体。 焊工操作技术不熟练,或视力差对熔化铁水和药皮分辨不清,使药皮中的气体与金属溶液混杂在一起。焊接电流过大使焊条发红二降低保护效果;电弧长度过长;电源电压波动过大,造成电弧不稳定燃烧等。


防治措施:选用合格的焊条,不得使用药皮开裂、剥落、变质、偏心或焊芯严重锈蚀的焊条,应对焊口附近及焊条表面的油污、锈斑等清理干净。选择电流的大小要是适宜,控制好焊接速度。焊前将工件预热,焊接终了或中途停顿时,电弧要缓慢撤离,有利于减慢熔池冷却速度和熔池内气体的排出,避免出现气孔缺陷。 减少焊接操作地点的湿度,提高操作环境的温度。在室外焊接时,如风速达8m/s 、降雨、露、雪等,应采取挡风、搭雨棚等有效措施后,方能焊接操作。


七、焊后不清理飞溅和焊渣



现象:这是最常见的一种通病,既不美观、危害性还很大。溶合性飞溅会增加用材表面的淬硬组织,易产生硬化及局部腐蚀等缺陷。


原因: 焊材在保存中药皮受潮变质,或所选用的焊条与母材不相匹配。 焊接设备选择不符合要求,交、直流焊接设备与焊材不符合,焊接二次线极性接法不正确、施焊电流大、焊缝坡口边缘有杂物及油垢污染、焊接环境不符合焊接要求等。操作者技术不熟练,未按规程操作和防护。


防治措施:根据焊接母材选择合适的焊接设备。 焊条要有干燥恒温设备,在干燥室有去湿机、空调机、距地、墙不小于300mm,建立焊条收发、使用、保管等制度(特别是对压力容器)。焊口边缘进行清理排出水分、油污及杂物锈蚀。冬雨季施工搭接防护棚保证施焊环境。 对有色金属和不锈钢施焊前,可在焊缝两侧线母材上涂以防护涂料做为保护。还可选择焊条和薄药皮焊条及氩气保护等方法,消除飞溅物和减少熔渣。 焊工操作要求及时清理焊渣和防护。


八、弧疤


现象:由于操作不慎使焊条或焊把与焊件接触,或地线与工件接触不良短时地引起电弧,而在工件表面留下弧疤。


原因:电焊操作者粗心大意,未采取防护措施和对工具的维护。


防治措施:焊工要经常对使用的电焊把线和接地线的绝缘情况进行检查,发现破损要及时包扎好。装设接地线要牢固可靠。焊接时不要在焊道外引弧。焊钳放置要与母材隔离或适当挂起。不焊时及时切断电源。发现电弧擦伤,必须用电砂轮及时打磨。因为在不锈钢等有耐腐蚀性能要求的工件上,弧疤会成为腐蚀的起始点,降低材料的性能,


来源:焊接技术weld,世界先进制造技术论坛,虎振技工



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