日常工作中常常要用到电焊,若焊接操作不当,会形成夹渣、气孔、裂纹等问题,大大降低焊接效果,甚至造成焊接件报废,必须加强防范。
一、夹渣
夹渣是焊接后残留在焊缝中的熔渣凝结形成的,与夹杂物不同。夹杂物是焊接后冶金反应形成的非金属杂质,残留在焊缝金属中。它们体积小且分散。夹渣体尺寸大且不规则。焊缝中残留的夹渣会引起应力集中,降低焊缝的塑性和韧性,甚至产生焊缝裂纹。
1、夹渣原因
当熔渣不能浮到熔池表面时,会形成夹渣。原因如下:
(1) 焊件坡口边缘有杂质。特别是在定位焊和多层焊中,如果不清理底渣,会产生夹渣。
(2) 坡口太小,焊条直径太粗,焊接电流太小,由于热量不足,熔融金属和熔渣流动性差,不易漂浮。或者因为冷却速度太快,熔渣没有时间浮出水面。
(3) 电极角度和运输棒的方法不当,熔渣和熔融金属不区分,熔渣和熔融金属混合在一起。
(4) 电极涂层呈块状脱落,未熔化,电极偏心,电弧无吹扫力,或产生偏磁吹扫。
2、防止夹渣
(1) 正确选择母材和焊接材料,调整焊条药皮或焊剂的化学成分,降低熔渣的熔点和粘度。
(2) 仔细清理焊件坡口和焊层之间的熔渣,将凹凸部分找平,然后施焊。
(3) 根据熔化状态随时调整电极的角度和运输电极的方法。焊条的横向摆动不应太大,以保持清晰的熔池并促进熔渣漂浮。
(4) 适当增加焊接电流,或缩短电弧,增加电弧停留时间,防止熔融金属冷却过快,以利于渣金属分离。
二、气孔
气孔是由于熔池中的气泡在凝固前无法逸出而留下的空洞。气孔可能会在焊缝表面产生或隐藏在焊缝深处。它不仅破坏了焊缝的致密性,容易泄漏,而且在气孔处产生应力集中,从而降低了焊缝的韧性。
1、气孔的成因
主要原因是焊接过程中有大量气体(氢、氧、氮等)从熔池中溢出。
(1) 焊缝处有湿气和油污。
(2) 焊条涂层受潮、变质、剥落、焊芯锈蚀或焊条偏心。
(3) 焊接不当,如焊接电流过大、焊条过热、涂层过早分解和失去保护;焊接速度过快和电弧断裂。
2.气孔的预防
(1) 选择合格的焊条并保持焊条干燥。如果是湿的,就应该烘干。对于酸性电极,涂层的含水量应小于4%,对于低氢碱性电极,涂层的含水量应小于0.1%。
(2) 焊接前,清除焊件坡口及两侧的水渍、锈斑、油污和防腐底漆。
(3) 焊前预热,焊后保温,减缓熔池冷却速度,便于气体溢出。
(4) 焊接电流不宜过大,焊接速度不宜过快,焊接过程中不得中断电弧。
(5) 焊接复杂工件时,应避免风、雨等外部因素。
三、咬边
咬边是由于熔池过热,熔池沿焊趾母材燃烧,导致凹槽或凹陷。咬边将减少母材的有效截面,并降低焊接接头的强度。同时,咬边处可能出现应力集中,导致裂纹和断裂。
1、咬边原因
主要是焊接参数选择不当或操作工艺不当导致熔池过热。
2.防止咬边
(1) 适当减小焊接电流。
(2) 正确焊接。不要将电弧拉得太长,并使电极保持一定的倾斜角度。
四、焊瘤
焊瘤是由于熔池过热,熔化的金属流到焊缝之外未熔化的母材上,形成金属疤瘤。焊瘤不但影响了焊缝的美观,而且焊瘤下常有虚焊,易产生应力集中。对于管道接头,管内焊瘤会使管内有效截面减小,造成管道堵塞。
焊瘤的成因及预防措施与咬边相同。
五、烧穿
烧穿是由于熔化的金属自焊缝切坡口背面流出,形成穿孔所致。烧穿会导致焊接强度大大降低,甚至报废。
1.烧穿的成因
(1)焊接电流过大,或焊接速度过慢。
(2)装配间隙过大,或钝边过薄。
2.烧穿的预防
(1)正确设计焊接坡口。单面焊可采用加垫铜板或垫焊剂等办法防止熔化金属下塌及烧穿。
(2)选用适当的焊接工艺参数。手工电弧焊接薄板时,可采用跳弧焊接法或断续灭弧焊接法。
六、虚焊
虚焊是由于焊缝熔池温度不足,底部未完全熔透所致。虚焊通常出现在单面焊的根部和双面焊的中部。虚焊不仅会降低焊缝的机械性能,而且在虚焊处还会形成应力集中,产生裂纹。
1.虚焊的成因
主要是焊接电流过小,运条速度太快,焊条角度过小或电弧发生偏吹,坡口角度或对口间隙过小,焊件散热过快,氧化物和熔渣阻碍了金属间的充分融合等。
2.虚焊的预防
(1)清除坡口两侧和焊层间的污物及熔渣,正确选择坡口形状和装配间隙。
(2)正确施焊。选用适当的焊接电流和焊接速度,控制焊条角度,使焊缝金属和母材金属得到充分融合。
(3)对导热快、散热面积大的焊件,采取焊前预热、焊后保温等措施。
七、裂缝
焊接裂纹是一种致命的缺陷,它不仅降低了焊接件的性能,而且严重威胁着零件的安全。
1.裂缝产生的原因
(1) 熔池中的杂质比熔融金属凝固和收缩得更快,形成拉应力。
(2) 焊接冷却时会产生残余应力。
2、防裂
(1) 焊前预热和焊后冷却。氢不仅可以降低焊接区的热应力,而且可以降低焊接区的热应力。
(2) 仔细清除槽周围的水、油、锈和其他杂质;选择合适的焊接材料,如碱性低氢型焊条。电极在使用前应干燥。
(3) 选择合适的焊接工艺。尤其要控制好焊接速度。如果速度过快,将形成淬火组织,如果速度过慢,热影响区将加宽,从而导致裂纹。焊接时,应选择合理的装配和焊接顺序,以减少焊接残余应力。
(4) 手工电弧焊时,注意填充弧坑。在无填充焊丝的钨极氩弧焊中,电弧末端的焊接电流应逐渐减小,当熔池体积减小到非常小时,应切断焊接电流。焊接难以消除弧坑裂纹的材料时,应使用引弧板填充弧坑。
(5) 对于刚度高的焊接件,焊接变形小,容易引起应力集中和裂纹。此时应采取预热和缓冷措施,合理安排焊接方向和焊接顺序,以降低焊接应力。
八、层流撕裂
层状撕裂主要发生在厚板的T型接头或L型接头上,这是一种沿钢板轧制层形成的阶梯状裂纹。焊接件的层状撕裂通常会导致零件报废。
1.层状撕裂的原因
客观原因是母材中含有硫化物、硅酸盐等杂质,在轧制过程中呈片状分布。主观原因是焊接工艺不规范,焊接结构设计不合理。
2.防止层状撕裂
(1) 选择合理的焊接工艺。缩小装配间隙,选用扩散氢含量低的焊接材料,在T型接头腹板上堆焊一层或两层塑性好的过渡层,T型接头采用对称焊接;多层焊接时,应逐个改变焊接方向,并不断锤击焊道表面。
(2) 设计合理的焊接结构。应避免将多个构件集中焊接在一起,以减小钢板在板厚方向上的拉应力。在焊接接头的设计和坡口类型的选择中,焊缝熔合线不得与钢的轧制平面平行。
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