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金属材料的焊接工艺探讨

发表时间：2021/3/26 来源：《电力设备》2020年第32期作者：张刚

[导读] 摘要：改革开放以来，经济快速发展，伴随着我国经济发展水平的提高和工业化发展的需要，金属在各行各业中被应用得越来越广泛，其作为一种工业原材料的重要性也越来越凸显。

        （大唐国际发电股份有限公司下花园发电厂河北张家口 075000）
        摘要：改革开放以来，经济快速发展，伴随着我国经济发展水平的提高和工业化发展的需要，金属在各行各业中被应用得越来越广泛，其作为一种工业原材料的重要性也越来越凸显。同时工业生产对工程质量与安全性、人们对生活质量要求的提高，也促使着各行各业逐渐重视金属焊接工艺的质量。本文针对当前金属材料焊接过程中存在的问题，提出针对性的解决措施，希望能够为相关的业内人士提供一定的参考和借鉴。
        关键词：金属材料；焊接；工艺
        引言
        金属材料焊接是我国工业或建筑行业施工中的一项重要工作，直接影响着各零部件材料的使用效果，具有重要作用，必须高度重视。现阶段，在进行金属材料焊接成型检测过程中，发现因焊接缺陷而导致成品质量有问题的现象较为常见，据统计此影响率可达百分之四十。由于我国金属材料焊接技术的发展历史不长，起步较晚，在技术研发和实践应用上还存在着一定的问题，有待进一步解决。为改善金属材料焊接成型质量，充分发挥金属材料焊接成型技术，提高金属材料焊接效率，必须加强金属材料焊接成型工作的管理，对金属材料焊接成型中的主要缺陷进行详细分析，找到问题所在，以实施具有针对性的措施来加以解决。
        1金属焊接的特点
        在各种加工制造行业中，采用铝合金与钢为基本材料的金属构件已经成为了一种主流，铝合金具有质量轻、耐腐蚀性强、塑性好等特点，钢则是目前机械加工行业最常见的金属材料之一。常见的二者连接方式一般分为两种，第一种是采用粘结的方式，这种方式接头的机械强度非常有限，无法满足高强度的焊接要求，因此使用的情况比较少。另外一种就是机械连接，机械连接虽然能够实现高强度的连接，但是无法保证连接的气密性，而且进行机械连接会留下连接痕迹，影响美观。因此焊接成为了异种金属的连接中最常用的连接手段，由于铝与钢的物理性能存在较大的差异，所以给焊接过程带来了一定的难度，具体包括以下几点：①熔点不同，众所周知，不同金属的熔点不同，铝材料的金属熔点低于钢。这就导致在两者进行焊接时，铝材料已经完全融化，整体呈现液态，而钢仍处于固态。②密度不同，二者之间的密度也不同，由于液态的铝水比钢水的密度小，所以尽管二者同时融化，那么也会出现铝水浮在钢水上的现象，这样就会导致在进行冷却、定型时，容易出现金属之间融合不均匀的现象，导致整个金属接头性能不理想。③热导率不同，由于二者之间的密度和热导率都不相同，加上线膨胀系数存在很大差别，因此在进行焊接的时候，就会造成焊接接头的变形，如果变形十分严重的话，还会产生焊接金属裂纹。
        2金属材料的焊接工艺探讨
        2.1普遍的工艺措施层面
        工艺措施层面首先应该注意选择焊接工艺参数的正确性，前文提到的余高尺寸不合适和咬边、烧穿等问题，或多或少都与焊接工艺参数的选择相关。焊接工艺参数的选择决定着焊接的具体操作是否准确，决定着焊接的最终质量，因此为了最大程度防止或减少焊接缺陷的产生，工作人员在焊接前一定要综合所有因素选择最合适正确的焊接工艺参数。在同样的情况下，焊接的电流越大，焊接的速度就会越低，接口背面的余高就会越大；同样的，如果电弧或电压太高，那么平焊时背面的余高就有可能变大。因此，为了避免余高尺寸不合适的问题，工作人员在进行电焊工作前，必须根据现有的金属材料、环境和技术条件选择合适的电流和电压。为了避免产生烧穿的问题，工作人员要提前设计好焊接坡口处的尺寸，从而提高装配的质量。其次操作工人需要具备娴熟的焊接工艺技能，金属工艺是一个在长期多次的实践中才能获得不断进步与提升的工作。操作工人在进行电焊工作时一定要保持高度的谨慎和小心，稳扎稳打，注意焊接工作的每一个细小的实行。例如在电焊开始前要注意清除焊件坡口和两侧可能存在的一些水、锈迹、底漆和油污等等，通过这种方法可以有效的避免气孔的产生。并且需要多次的实践，使操作工人在反复多次的练习中熟练、稳固地掌握工艺技术。

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        2.2热、冷裂缝的控制
        金属材料焊接成型中热裂缝与冷裂缝缺陷的控制可以采取以下措施。对于金属材料焊接成型中的热裂缝缺陷，首先，在焊接开始前，要对所焊接的金属材料本身承受力和焊接环境进行基本的判断，并严格按照施工要求选择焊接材料。其次，要严格控制金属材料焊接的工艺技术标准，使焊接工作能够按照相关规范进行，防止因工艺流程缺失而产生焊接裂缝。另外，要做好焊接缺陷的提前应对准备工作，并根据实际情况进行焊接环境的最大优化，严格管控各种焊接参数，避免焊接过程中杂质的产生，从整体上提高焊接的质量。对于金属材料焊接成型中的冷裂缝缺陷，要从焊接技术和工艺的角度出发，选用低氢含量的焊条，以从源头上减少焊接过程中所产生的氢气量。其次，要选择高质量的材料，并根据焊接母材的承受能力控制焊接工艺，以平衡母材承受力与焊接压力的平衡。最后，要对焊接环境的空气湿度进行控制，创造一个良好的焊接冷却环境，并做好材料的清洁、防腐、保存工作，避免外力作用对焊接成果的破坏。
        2.3焊接方法的选择
        在选择焊接方法的时候，要根据材料的特性进行方式选择，满足焊接性和工艺焊接性。比如如果是铝和钢的压焊的话，那么一般采用滚焊或爆炸复合的方式。但是需要注意的是，采用上述方法，会导致铝和钢之间产生硬度较高的化合物，加上金属之间的物理性质不一致，就容易造成压焊过程金属发生高塑性变形，产生高硬度的化合物，从而导致复合板性能下降。因此可以采用压轮的方法进行焊接，该方式可以有效提高铝合金与钢板的接触力度，并且可以提升二者之间的热传递速率，该技术的使用也能够有效延展金属的强度，采用激光压力焊的方式，可以选择不同功率的激光，产生不同等级的压力，因而可以最大程度地提高接头的强度。
        2.4跟踪监督和管控金属材料焊接全过程
        金属材料焊接的过程十分重要，过程中的每一次焊接都会对最终成型质量造成影响，为保障金属材料焊接效果，必须对焊接全过程进行严格而实时的监督和控制，不可忽视焊接中的每一个环节和操作。在全过程监控金属材料焊接时，可基于当前焊接中易出现的主要缺陷来进行严格监管，例如基于焊接气孔缺陷，在实施金属材料焊接的时候，应当清理干净坡口，去除多余水分和油污，使其保持洁净，可利用烘烤的方式来蒸发其水分，使其具备干燥性，所使用的焊丝要满足焊接需求，而焊条质量要有所保障。进行焊接时需控制好电弧长度，找准焊条角度，使用现代化运条方式，以规避焊接缺陷。2.5凹陷与焊瘤的控制金属材料焊接成型中凹陷的控制可以通过焊接位置（水平）的调整、有电流衰减系统焊机的选用来实现，此外也要进行焊接规范和技术的跟进，如在焊接成型时对焊条进行短暂的停留处理、焊接过程中对不慎熔化的母材进行充分的熔敷金属补充等。此外，在用焊角焊缝时，以交流焊代替直流焊也能有效地防止咬边产生的凹陷。焊瘤的控制可以采用控制焊条质量（选用无偏芯焊条）、严格关注液态金属流向，防止其从焊缝溢出、规范焊接姿势等措施。
        结语
        随着工业技术的不断发展，以及工业施工要求的不断提高，金属材料焊接过程中存在的一些缺陷也逐渐显现出来。如何运用工艺规范、技术手段来控制和避免金属材料焊接成型中的缺陷，成为了焊接工业领域必须要思考的问题。对于金属材料焊接成型中主要缺陷控制措施的思考，既要从工艺技术的角度出发，又要从施工相关规范的角度出发。通过施工人员、焊接准备、技术工艺、工后防范等多个环节相结合，将有利于更加全面的实现对金属材料焊接成型中主要缺陷的控制。
        参考文献
        [1]吴龙.探究金属材料焊接中的缺陷及防治措施[J].农家参谋,2020(13):183.
        [2]叶占春.金属材料焊接成型的主要缺陷及措施[J].中国金属通报,2020(03):96+98.
        [3]王代国.异种金属焊接问题及焊接工艺分析[J].技术与市场,2019,26(06):193.