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焊接材料对工艺质量的影响研究艾沙江•买买提吐尔逊1

发表时间：2020/11/30 来源：《基层建设》2020年第22期作者：艾沙江•买买提吐尔逊1 帕尔哈提•

[导读] 摘要：在焊接操作过程中对各类焊接材料的运用是重要的基础部分，如果在选择焊接材料的过程中出现问题，则会较大程度威胁到整个工艺操作质量，并在焊接过程中产生各种故障和缺陷问题，甚至会导致焊接区域出现断裂现象。

        1中油（新疆）石油工程有限公司油建分公司新疆 834000；
        2克拉玛依广陆物业服务有限公司新疆 834000
        摘要：在焊接操作过程中对各类焊接材料的运用是重要的基础部分，如果在选择焊接材料的过程中出现问题，则会较大程度威胁到整个工艺操作质量，并在焊接过程中产生各种故障和缺陷问题，甚至会导致焊接区域出现断裂现象。因此焊接材料的合理选择和焊接工艺的控制对工艺质量起着决定性作用，相关部门应该在控制焊接工艺质量过程中高度重视焊接材料的选择。
        关键词：焊接材料；工艺质量；影响
        1焊接材料的选用原则
        1.1重视母材的要求
        为使焊接材料的应用效果得到提升，母材发挥着重要的基础作用，因此需保证母材充分匹配焊接材料。在此过程中需详细分析母材的化学成分，保证母材和焊接材料所含化学成分一致；还需精准检测母材的力学和焊接性能，保证选择的焊接材料的操作性较强，使其在焊接过程中和母材产生的化学反应更加理想。如在焊接各类压力容器时，对于强度等级不同的钢的焊接，应该选择强度等级较低的焊接材料，而对于点固焊或厚板的第一道焊等强度要求较高的特殊情况，应保证选择的焊接材料强度等级较高。
        1.2重视设备的应用需求
        在选择焊接材料的过程中还应对焊接设备的基本需求加强关注，主要是对焊接设备的基本操作和应用条件需求进行明确，保证在具体应用相关设备时与焊接材料更加匹配，避免相互间有明显的缺陷和矛盾。另外还应综合考虑使用的焊接方法，根据焊接实际需求，确定和选择科学的焊接方法与匹配的焊接设备，根据上述要求合理选择焊接材料，以期顺利进行焊接操作，有效提升焊接工艺质量。
        1.3重视焊接材料的性能
        在具体应用焊接材料时，应该严格分析焊接材料的性能，保证焊接材料达到理想的应用效果，可使不合理使用焊接材料的各种问题得到有效避免，因此不管是焊丝、焊条、焊剂等都需全面分析其性能和质量效果后，再进行合理的选择。
        2焊缝的组织与性能
        焊缝金属主要是焊接材料金属和部分母材融合凝固的结果，在这种凝固和融合变化的过程中会产生两次组织变化，第一次组织变化是由液态向结晶凝固的过程，第二次组织变化是焊缝金属温度比相变后的结晶低的过程，焊缝金属的性能和金属组织有密切联系。1）焊缝金属的第一次结晶。第一次结晶是在热源离开之后出现的，熔池金属凝固的结晶开始沿着熔合导热相反的方向凝固，在此过程中晶体也逐渐变大，所以会呈现出以下变化特征：熔池的冷却速度较快；此时金属的状态过热；熔池的边缘和中心存在较大的温度梯度；该结晶是在运动状态下的具有周期性的结晶。可以采用以下方法改善：通过对焊接工艺的充分利用使焊缝结晶得到改善，做相应的质变处理、振动结晶等。2）焊缝金属的第二次结晶。焊缝金属是在第一次结晶之后通过冷却变化最终形成的组织，焊缝金属结晶组织包括多种材料，如高强度低合金钢焊缝组织、低碳钢焊缝组织、不锈钢的焊缝组织等。对该焊缝金属结晶改善的方法包括对焊道表面进行锤击、增加焊接层次、焊后进行热处理等。
        3焊接工艺
        3.1二氧化碳气体保护焊技术
        二氧化碳的生产成本较低，因此能够有效降低焊接成本。同时，在该技术下加工组装零部件的效率较高。此外，其可以对零部件的全部位置进行焊接，不受零部件焊接部位厚度的影响，操作较为简单。另外，焊接质量较高，焊缝具有较强的抗裂能力。最后，焊接后，焊缝部位不易变形，焊接过程所产生的化学及物理污染较小并可控。在焊接过程中，需要选择合适的工艺参数，主要包括焊丝直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度等。例如，在平焊和横角部位施焊时，需要根据焊接的厚度选择焊丝的直径。如果零部件厚度超过十毫米时，则需要选择细颗粒过渡形式，焊丝直径在2-2.5毫米之间。由于二氧化碳气体特殊的物理性质，如果在焊接中使用常规的电源，则会产生较多的飞溅，因此需要使用质量较好、性能较优的焊机，以减少焊接过程中的物理污染。

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同时，需要在室内或无风的环境下使用二氧化碳气体保护焊技术。
        3.2复合激光焊接技术
        相对于传统的激光焊接技术，复合激光焊接技术具有更好的稳定性，并且能够满足零部件加工组装中长焊缝的质量需求。同时，采用复合激光焊接技术无需进行过多的焊接准备以及焊接后零部件焊缝的处理，焊接工序较少，焊接效率较高。此外，复合激光焊接技术适用于不同材料之间的焊接以及复杂结构之间的焊接，应用范围较广泛，普适性较强。复合激光焊接技术为铝合金零部件加工组装带来了新的方式，在延长焊缝长度的同时保证了焊接的质量。但要符合激光焊接技术的应用，则需要专门的电源设备，此类设备价格昂贵。同时，在使用复合激光焊接技术前需要做好试焊工作，调整焊炬热源的夹角，降低夹角的误差。如果试焊工作不到位，则会导致焊缝过宽等情况的发生。
        4焊接材料对工艺质量的影响
        4.1焊缝金属的合金化
        在焊接工艺中，焊缝金属的合金化发挥着重要的作用，也是整体焊接质量有效提升的关键部分，特别是在合理选择和应用焊接材料的过程中，更应该对焊接材料的合金化要求予以重视，为焊接工艺质量的提升提供保障。焊接金属合金化处理的目的是通过焊接材料对合金元素的有效过渡，保证焊缝金属可以增加金属元素，进而通过改善其力学性能，使其达到理想的优化效果，也是提升其焊接工艺的较重要保障。在对焊接金属进行合金化处理过程中，涉及的处理方式较多，主要如下：1）有效应用合金焊丝，通过在焊丝材料中添加有效的合金元素，可使后续焊接过程中焊缝金属所需的合金元素实现有效过渡，保证其合金化效果更加理想，进而在合金化处理焊丝的过程中具有更高的可靠性能，可使焊接材料的损失进一步减少，但是其操作过程比较复杂。2）合理应用合金药皮，利用合金药皮对其进行有效的处理，可使焊缝金属实现合金化，保证焊接过程中合金材料和药皮材料实现合理的过渡，该种处理方式便于操作且可节约成本，但是合金的利用率不高，还可能导致有不均匀的情况出现。3）合理应用药芯焊条，在焊条表面利用外皮合金材料进行有效的处理，可使焊条的合金材料实现有效的过渡，但在对该种方法进行应用的过程中应该对其配比进行合理的掌握，而且该种焊接方式会花费较多成本。4）利用合金粉末。这也是一种重要的焊缝金属合金化的方式，这种方式也需要科学配比焊缝金属所需的合金材料，进而保证其过渡效果更加理想，促使焊材料实现其较高的应用价值。
        4.2焊接材料的有害物质对工艺质量的影响
        在焊接工艺的实际操作过程中，如果焊接材料在质量方面存在相关问题，或所含的有害元素较多，则会较大程度影响后续的焊接工艺质量。焊接材料中存在的如硫元素、磷元素、氮元素等有害物质会对焊接工艺质量造成严重的影响。这些常见的有害物质的影响主要如下：1）硫元素的影响。焊接材料中硫元素所造成的危害较大，如果焊接材料中含有过多的硫元素，会在焊接操作过程中增加其形成共晶体的可能性。而共晶体一般情况熔点都不高，所以可能导致产生的开裂现象比较明显，降低了金属材料的应用性能。2）磷元素的影响。如果焊接材料中所含的磷元素大于标准要求，焊接工艺的质量则会受到直接影响，主要原因是磷元素的固溶强化能力较强，可使焊接金属的强度得到较大的提升，还会因此降低其韧性和塑性，进而影响金属设备的使用效果。3）氮元素的影响。如果焊接材料中所含的氮元素较多，会降低焊接金属的溶解度，其在外界温度出现变化时，则会导致出现相应的溶解性问题，对其性能造成较大影响，如产生时效脆性问题后会具有较大的威胁性。
        5结语
        焊接材料的选择和焊接工艺控制等对工艺质量有直接影响，对产品焊接质量的控制即是对焊接材料的选择和焊接工艺进行有效控制，焊接工艺和材料之间相辅相成的关系是提升焊接质量的重要条件。为使整体焊接工艺质量效果得到有效的提升，需在选择和应用焊接材料方面引起高度重视，通过其有效合金化效果的实现和对各种不利元素的威胁的规避，为其焊接工艺质量水平的提升奠定坚实基础。
        参考文献：
        [1]蒋六保.研究焊接材料对工艺质量的影响[J].当代化工研究，2017（12）：84-85.
        [2]文进.桥梁钢结构焊接材料的实践以及前景[J].南方农机，2018，49（16）：75.
        [3]王铎云.浅述合金焊接材料的选择与焊接工艺技术[J].世界有色金属，2019（4）：324-325.