如何提高焊缝质量?

焊接从母材和焊条熔化到熔池的形成、停留、结晶,其过程发生了许多的冶金化学反应,这样就影响了焊缝的化学成分、组织、力学性能(强度、硬度、韧性和疲劳极限) 、物理和化学性能,因此,焊缝的质量好坏关系到焊件的质量好坏,会影响到焊件的使用性能。所以我们应该对如何提高焊缝的质量进行分析。
一、熔焊冶金机理
1. 氧化
熔池的体积很小,受电弧加热升温很快,温度可达2000 ℃或更高。在高温下氧气发生分解,成为氧原子,这样,其化学性质非常活泼,容易与金属和碳发生氧化反应,形成大量的金属氧化物和非金属氧化物,反应方程式如下:
Fe + O = FeO Mn + O = MnO
Si + 2O = SiO2 2Cr + 3O = Cr2O3
C + O = CO
这样,Fe 、Mn、Si 、C 等元素大量烧损,使焊缝金属含氧量增加,焊缝力学性能大大下降(如低温冲击韧性明显下降,引起冷脆,使得焊件在低温条件下的安全性降低) 。当焊缝凝固冷却后,FeO 转变为Fe3O4 ,它使焊缝金属的屈服极限、冲击韧度、疲劳极限。SiO2 、MnO 如果没有充足的时间上浮,则成为夹杂物。CO如果没有析出,则成为焊缝中气孔。这些夹杂物和气孔都会降低焊缝的性能。焊接高碳钢和铸铁时容易发生CO 气孔;焊接灰口铸铁时,由于碳、硅的烧损,冷却快,焊缝会成为硬脆的白口组织。
2. 熔池吸气
(1) 吸氮。由于受到高温的影响,氮气也要发生分解,形成氮原子,溶于液态金属中,在冷却过程中要发生相变(奥氏体转变为铁素体) ,氮在固溶体中的溶解度发生突降,最后以Fe4N 析出,由于Fe4N 呈片状夹杂物,虽然使得焊缝金属的硬度增高,但塑性下降。
(2) 吸氢。焊接接头表面附着的油、铁锈所含水分、焊条药皮中配用的有机物等,经高温分解产生氢,氢以原子的形式被液态金属所吸收。当温度降低时,过饱和的氢将从液态金属中析出,成为气孔。当焊缝凝固至室温时,过饱和氢原子扩散到微孔中结合成氢
分子。在微孔中氢的压力逐渐增大,使焊缝产生裂纹。高碳钢和合金钢容易产生氢裂。
3. 焊接应力
由于焊缝不能自由收缩而引起焊接应力,焊接应力可以引起变形,降低结构的承载能力,引发焊接裂纹,甚至造成结构脆断。


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确保焊接加工质量的要素是什么?

影响焊接质量的主要和次要因素是什么,在具体的操作过程中我们需要注意点什么,那个因素才是最主要的呢。在进行焊接时,压力、时间、吸热量(熔融量)是确保焊接加工质量的三要素。
1.压力
对焊接表面施加适当的压力,焊接材料将由弹性向塑性过渡,还可以促进了分子相互扩散并挤去焊缝中的残余空气,从而增加焊接面密封性能。
2.时间
要有适当的热熔时间和足够的冷却时间。当热功率一定时,时间不够会出现虚焊,时间过长会造成焊件变形,熔渣溢出,有时还会在非焊接部位出现热斑(变色)。必须保证焊接面吸收足够的热量达到充分熔融的状态,才能保证分子间充分扩散熔合,同时必须保证足够的冷却时间使焊缝达到足够的强度。
3.熔融量
热熔时间和热功率协调调整才会得到最恰当的熔融量,保证足够的分子间融合,消除虚焊的现象。除了焊接设备和操作人员技能水平外,来之于塑料内部或外部的各种因素,对焊接质量有一定的影响,应当引起重视。本文由唐山塑料焊接加工厂提供。
以上是三种决定和影响焊接加工质量三的因素,希望大家在操作的时候一定要注意!只有注意这三项决定焊接加工质量的步骤最后生产出来的才能保证效果和长久的质量!下面我们学习其它的次要因素!除了上诉的三大主要因素外,我们学习影响焊接加工的次要因素!比如吸湿性,填充物等。

 

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埋弧焊接 II

关于商品焊剂的技术性能说明,目前在行业上的通常作法是,熔炼焊剂给出其化学成分及配一种焊丝的熔敷金属力学性能,烧结焊剂只给出其渣系构成及配一种焊丝的熔敷金属力学性能。这似乎实用性不够。很少有用户对焊剂的化学成分逐批进行化学成分分析,因为除了分析方法及设备上的难度外,其结果与用户的使用要求之间尚相距甚远。 

建议焊剂生产商在产品说明中提供含如下技术内容的信息。 

首先是焊剂的碱度,可按IIW的推荐公式来计算。在焊接低合金高强度钢用焊剂的国家标准中,对此亦有说明,参见GB12470,《低合金钢埋弧焊用焊剂》。焊剂碱度是标志焊剂冶金性能、工艺性能、电流种类及可焊钢材等级等的第一位的技术指标。其次是提供最适合于匹配使用的几种焊丝熔敷金属的力学性能,使用户选材有较大的空间。 

要特别推荐焊剂生产商提供焊剂的冶金行为图,即结构钢用焊剂对合金元素的烧损——过渡图(简指增硅量、焊丝含锰量中性点百分含量),不锈钢用焊剂的增碳倾向及铬含量的烧损——过渡图。这样,用户可根据所选用焊丝的化学成分、焊剂对含金元素的烧损——过渡影响,接头类型及焊接规范参数等因素,预测出所焊焊缝金属的化学成分及力学性能,与其待焊产品的技术要求作比较,具有直接的参考作用,就目前焊剂业生产厂家的技术能力而言,完成这样的工作确实有一定的难度,建议他们与科研单位、大型用户合作,形成能反映本企业焊剂产品特点、技术内容含量高的产品说明书。进一步说,科研单位可开发出这样的软件,供用户使用或补充已有的焊接技术计算机专家系统。 


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在焊接过程中焊芯的作用是什么?

焊芯在焊接过程中有以下几方面的作用:

一、提高电弧燃烧的稳定性。无药皮的光焊条不容易引燃电弧。即使引燃了也不能稳定地燃烧。在焊条药皮中,一般含有钾、钠、钙等电离电位低的物质,这可以提高电弧的稳定性,保证焊接过程持续进行。

二、保护焊接熔池。焊接过程中,空气中的氧、氮及水蒸气浸入焊缝,会给焊缝带来不利的影响。不仅形成气孔,而且还会降低焊缝的机械性能,甚至导致裂纹。而焊条药皮熔化后,产生的大量气体笼罩着电弧和熔池,会减少熔化的金属和空气的相互作用。焊缝冷却时,熔化后的药皮形成一层熔渣,覆盖在焊缝表面,保护焊缝金属并使之缓慢冷却、减少产生气孔的可能性。

三、保证焊缝脱氧、去硫磷杂质。焊接过程中虽然进行了保护,但仍难免有少量氧进入熔池,使金属及合金元素氧化,烧损合金元素,降低焊缝质量。因此,需要在焊条药皮中加入还原剂(如锰、硅、钛、铝等),使已进入熔池的氧化物还原。

四、为焊缝补充合金元素。由于电弧的高温作用,焊缝金属的合金元素会被蒸发烧损,使焊缝的机械性能降低。因此,必须通过药皮向焊缝加入适当的合金元素,以弥补合金元素的烧损,保证或提高焊缝的机械性能。对有些合金钢的焊接,也需要通过药皮向焊缝渗入合金,使焊缝金属能与母材金属成分相接近,机械性能赶上甚至超过基本金属。

五、提高焊接生产率,减少飞溅。焊条药皮具有使熔滴增加而减少飞溅的作用。焊条药皮的熔点稍低于焊芯的焊点,但因焊芯处于电弧的中心区,温度较高,所以焊芯先熔化,药皮稍迟一点熔化。这样,在焊条端头形成一短段药皮套管,加上电弧吹力的作用,使熔滴径直射到熔池上,使之有利于仰焊和立焊。另外,在焊芯涂了药皮后,电弧热量更集中。同时,由于减少了由飞溅引起的金属损失,提高了熔敷系数,也就提高了焊接生产率。另外,焊接过程中发尘量也会减少。


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埋弧焊接 I

埋弧焊(含埋弧堆焊及电渣堆焊等)是一种电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法。其固有的焊接质量稳定、焊接生产率高、无弧光及烟尘很少等优点,使其成为压力容器、管段制造、箱型梁柱等重要钢结构制作中的主要焊接方法。近年来,虽然先后出现了许多种高效、优质的新焊接方法,但埋弧焊的应用领域依然未受任何影响。从各种熔焊方法的熔敷金属重量所占份额的角度来看,埋弧焊约占10%左右,且多年来一直变化不大。

当焊丝确定以后(通常取决于所焊的钢种),配套用的焊剂则成为关键材料,它直接影响焊缝金属的力学性能(特别是塑性及低温韧性)、抗裂性能、焊接缺陷发生率及焊接生产率等。焊丝与焊剂的配用重量比为焊丝:焊剂=1.1~1.6,视焊接接头类型、所用焊剂种类、焊接规范参数而定。与熔炼焊剂相比,烧结焊剂用量较为节省,约可少用20%左右。 
我国采用焊剂量在5万吨左右波动,其中70%约为熔炼焊剂,余为非熔炼焊剂。欧美工业发达国家以非熔炼型焊剂为主,约在80%、90%以上,但仍然有熔炼型焊剂生产销售,熔炼焊剂这种持久的生产力与其固有的一些特点有关。 
近年来,在我国出现了一种钢筋的新的焊接方法,即竖向钢筋电弧——电渣压力焊。与以前的钢筋搭接手工电弧焊法相比,可节约钢材15%以上,生产率大大提高,焊接材料消耗费用也有所降低,确有取代后者的发展趋势,应用日益广泛。该方法主要使用熔炼焊剂,它起到维弧、电渣加热、金属凝固模体等作用。目前我国熔炼焊剂的五分之一左右用于竖向钢筋的焊接。 
我国的锰矿资源比较缺乏,特别是适于生产熔炼焊剂的品位高、磷含量低、铁含量低的锰矿就更少了。全国仅在广西、云南、湖南等省有锰矿矿脉,经过多年开采,符合生产焊剂的锰矿商品日渐紧张。为取代高锰渣系焊剂,研制、推广中锰、低锰焊剂已成为客观需要的紧迫任务。随着含适量锰焊丝的生产供应的扩大,中锰、低锰渣系焊剂应该有广阔的市场。

 


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