焊縫氣孔缺陷的形成原因及防治措施--技師論文

1、焊縫氣孔缺陷的形成原因及防治措施姓名： 單位： 地址： 電話： 郵編：一 摘要 (2)二關(guān)鍵詞 (2)二 前 言 (3)四1、焊縫氣孔的類(lèi)型及形成條件(3)2、焊縫氣孔的防治措施 (6)(10)五 結(jié)束語(yǔ)【摘 要】焊接制造技術(shù)是一門(mén)理論性和實(shí)踐性較強(qiáng)的綜合性技術(shù)。論述焊縫氣孔缺陷的類(lèi)型及形成條件，如何限制熔池溶入或產(chǎn)生氣體以及排除熔池中存在的氣體，選用與母材匹配的焊接材料，制定并控制焊接工藝條 件，可以有效的控制焊接工程中的氣孔缺陷的產(chǎn)生?！娟P(guān)鍵詞】氣孔；氣孔類(lèi)型；防治措施；工藝條件焊縫氣孔缺陷的形成原因及防治措施焊接制造技術(shù)是一門(mén)理論性和實(shí)踐性較強(qiáng)的綜合性技術(shù)，焊接施工中焊接質(zhì)量始終與缺陷有

2、聯(lián)系，焊接缺陷往往影響焊接產(chǎn)品的質(zhì) 量。嚴(yán)重的會(huì)造成焊接件報(bào)廢，所以須根據(jù)焊接連接特點(diǎn)來(lái)分析焊接 過(guò)程中缺陷出現(xiàn)的條件及防治對(duì)策。防治焊接缺陷首要的條件是掌握 缺陷的形成條件及其影響因素，以制定合理的焊接工藝，并在生產(chǎn)制 造中嚴(yán)格工藝要求，認(rèn)真貫徹執(zhí)行。焊縫氣孔是典型的焊接冶金缺陷，氣體的存在是形成氣孔的先決 條件。形成氣孔的氣體有二類(lèi)：來(lái)自外部的溶解度有限的氣體（H、N）和熔池內(nèi)產(chǎn)生的冶金反應(yīng)產(chǎn)物（CO、H20等）。焊接熔池吸收的氣體 因過(guò)飽和以致形成氣泡，又不能及時(shí)排除而殘留于焊縫之中， 即為氣 孔。1焊縫氣孔的類(lèi)型及形成條件。1. 1氣孔形成的一般條件氣孔的形成必然與氣體有聯(lián)系。氣孔實(shí)質(zhì)

3、是在金屬凝固期間未能及時(shí)浮出而殘留于金屬中的氣泡。氣泡的形成包括形核與穩(wěn)定成長(zhǎng)兩個(gè)過(guò)程，其穩(wěn)定存在的條件為：PgP.+rc式中F召一氣泡中各氣體分壓的總和；P.大汽壓力；a一金屬與吒泡間的界面張力； r氣翹峪界半徑。分析可知：(1)R對(duì)氣孔的產(chǎn)生有很大影響。在其他條件一定的情況下， 凝固速度R越大，越不利于氣泡浮出.因而越易于產(chǎn)生氣孔。材料 一定時(shí)，R主要受焊接工藝條件所制約。金屬導(dǎo)熱性能好或焊接速度 快，均可造成接頭具有大的冷卻速度，即焊縫具有大的凝固速度。金屬粘度八對(duì)氣孔影響也大。液體金屬迅速進(jìn)入凝固階段后， 由于i急劇增大，氣泡浮出困難，易于造成氣孔。特別是焊縫根部(由 其大熔深時(shí)),氣

4、泡更難浮出，常易在焊縫根部形成氣孔。(3) 由于氣泡密度宀。遠(yuǎn)小于液體金屬的密度，因而氣泡的浮 出速度主要取決于液體金屬的密度 門(mén),fl越小，則氣泡浮出速度 Ve 越小。所以.輕金屬(A1 Mg)焊接時(shí)最易于產(chǎn)生氣孔。(4) 氣泡尺寸也影響氣泡浮出速度。 氣泡半徑r越大，越有利于氣 泡浮出。換言之.原始?xì)怏w數(shù)量不足以使氣泡半徑增大時(shí)，產(chǎn)生氣孔 的傾向可能很大；而原始?xì)怏w數(shù)量多，但可以使氣泡半徑增大到足以 完全浮出時(shí)，反而可能不產(chǎn)生氣孔。例如，剛剛涂壓出來(lái)尚未烘干的 焊條，焊接時(shí)并不一定產(chǎn)生氣孔，而如烘干不足卻會(huì)形成氣孔。(5) 如能造成VeR的條件，即氣泡可以完全排出的條件，或者增大Ve或是降

5、低R(預(yù)熱或者降低焊接速度)，可以完全消除氣孔。若-I；。即氣泡浮出外逸速度幾乎與金屬凝固速度相等，會(huì)形成外表 可見(jiàn)的“外氣孔”；若VevR,即金屬凝固速度超過(guò)氣泡浮出外逸速度， 必然形成“內(nèi)氣孔”。所以，是否形成內(nèi)氣孔或外氣孔，取決于 Ve 與R的對(duì)比關(guān)系。而與氣體種類(lèi)無(wú)關(guān)。在特定條件下得到的“ CO造 成內(nèi)氣孔，氫造成外氣孔”的看法，不能視為普遍結(jié)論。(6) 從根本上考慮，應(yīng)盡可能減少金屬吸收氣體的數(shù)量和降低熔 池金屬中氣體的過(guò)飽合度，以使氣泡難以形成，即使形成氣泡也不易 達(dá)到臨界尺寸：這樣可以從根本上防止產(chǎn)生氣孔。1. 2氣孔類(lèi)型及特征 氣孔可按不同特征區(qū)分為不同的類(lèi)型，如按其形態(tài)區(qū)分為

6、球形氣孔和條形氣孔，按其分布區(qū)分為孤立狀氣孔和均 布狀氣孔等。如與形成氣孔的氣體類(lèi)型相聯(lián)系，可區(qū)分為析出型氣孔 和反應(yīng)型氣孔。(1)析出型氣孔因溶解度差而造成過(guò)飽和狀態(tài)氣體的析出所形成的氣孔，稱(chēng)為析 出型氣孔。這類(lèi)氣體主要是由外部侵入熔池的氫和氮。 對(duì)于大多數(shù)金 屬來(lái)說(shuō)，易于溶解的氫最易在焊縫中形成氣孔。氮的惟一來(lái)源是空氣， 如果采取正確防護(hù)措施，氮不應(yīng)是氣孔的主要原因。就氫的影響而言，因溶解度變化特性不同，在不同金屬中對(duì)氣孔的影響會(huì)有較大差別。(2)反應(yīng)型氣孔熔池中除外部入侵的氣體氫或氮之外， 還會(huì)由于冶金反應(yīng)而生成 反應(yīng)性氣體，這類(lèi)氣體主要是 CO、H20,均為根本不溶于金屬的氣 體。由于

7、這類(lèi)反應(yīng)性氣體造成的氣孔，稱(chēng)為反應(yīng)型氣孔。焊接時(shí)典型 的反應(yīng)性氣體為CO 這一反應(yīng)必須是在熔池內(nèi)部發(fā)生時(shí)方可促使形成氣孔。這類(lèi)氧化反應(yīng)的前提條件是熔池 金屬存在氧化物。所以，為了防止產(chǎn)生氣孔必須設(shè)法消除這類(lèi)氧化物， 或使之轉(zhuǎn)化為不具氧化能力的其它穩(wěn)定氧化物。2. 焊縫氣孔的防治措施根本上來(lái)說(shuō).防止焊縫氣孔缺陷的措施在于限制熔池溶入或產(chǎn)生 氣體以及排除熔池中存在的氣體。2. 1消除氣體來(lái)源(1) 表面清理：工件及焊絲表面的氧化膜或鐵銹以及油污等，均可在 焊接過(guò)程中向熔池提供氫和氧，常是焊縫氣孔的重要原因。鐵銹可寫(xiě) 成*-，不僅直接提供水分，而成為氫的來(lái)源，也可提供 而促使形成CO反應(yīng)。所以鐵銹是

8、氣孔的重要影響因素。必須在焊前 徹底清除焊件坡31及附近表面的鐵銹。焊絲表面不得有銹或油污。對(duì)于鐵銹一般采用機(jī)械砂輪打磨和鋼絲刷清理的機(jī)械清理方法。對(duì)于有色金屬的氧化膜采用化學(xué)清洗和機(jī)械清理并用的方法?；瘜W(xué)清洗分脫脂去油和除去氧化膜。值得注意的是清洗后到焊接前的間隔時(shí)間對(duì)氣孔的產(chǎn)生也有影響。清洗后最好能及時(shí)施焊存，放時(shí)間不要超過(guò) 24小時(shí)，最好在清 洗后2 3小時(shí)以內(nèi)進(jìn)行焊接。焊絲清洗后最好放在 150 200C烘干箱中。隨取隨用大型構(gòu)件清洗后做不到立即焊接時(shí)，臨焊接前可用刮刀刮削坡口 端面為宜。將坡口下端(根部)刮去一個(gè)倒角(成為倒v形小坡口)，對(duì) 防止根部氧化膜引起的氣孔比較有效。(2)

9、焊接材料防潮與烘干焊條焊劑必須防潮，烘干后放在專(zhuān)用烘 干箱或保溫筒中保管隨，用隨取。尤其低氫焊條對(duì)吸潮很敏感，吸潮 量超過(guò)1.4%就會(huì)明顯產(chǎn)生氣孔。(3) 加強(qiáng)防護(hù)空氣入侵熔池是氣孔原因之一.主要是氮的作用。 引弧不正常時(shí)。不能獲得正常保護(hù)。低氫焊條收弧時(shí)易產(chǎn)生氣孔，就 是因藥皮中造氣物質(zhì)1 ：|，未能及時(shí)分解，以致產(chǎn)生的 CO2不足以 形成充分的氣體保護(hù)所致。為了解決這一問(wèn)題.曾將低氫焊條焊芯端 部磨尖，目的是增大電流密度以提高發(fā)熱量， 而加快藥皮升溫和促使，分解。不能破壞正常的防護(hù)條件。如藥皮不得脫落，焊劑或保護(hù)氣體不 能中斷給送。破壞了正常保護(hù)時(shí)焊得的一段焊縫表面看得見(jiàn)氣孔， 但 如隨后

10、再覆蓋一道正常焊道.則可看到焊縫會(huì)是完全蜂窩狀.有集群 氣孔。氣體保護(hù)焊時(shí)必須防風(fēng)。焊槍噴嘴前端保護(hù)氣體的流速一般為 2m/s左右所，以，風(fēng)速如果超過(guò)此值，保護(hù)氣體不能穩(wěn)定而成為紊 流狀態(tài)。失去保護(hù)作用。正常條件下，保護(hù)氣體的流量也影響保護(hù)效 果，這與焊絲直徑、坡口形狀、接頭形式、噴嘴形狀以及噴嘴距焊件 距離等因素有關(guān)。保護(hù)氣體的純度也須控制。2. 2.正確選用焊接材料 焊接材料的選用非常重要，必須考慮與母 材的匹配要求。從冶金性能上看，焊接材料的氧化性與還原性的平衡 情況，對(duì)焊縫氣孔有很顯著的影響。選用的焊接材料有的具有很大的 氣孔敏感性，而有的則對(duì)氣孔不敏感。例如低氫焊條抗銹性很差，有銹時(shí)

11、很容易產(chǎn)生氣孔；而氧化鐵型焊條卻有很好抗銹性。(1) 熔渣堿度的影響鋼焊接時(shí)，熔渣堿度不同，對(duì)鐵銹的敏感性不同。因鐵銹為其作用可使熔池增氧和增氫。增氧的情況取決于熔渣中(FeO)的活度。堿性焊條其堿度正好促使(FeO)的活度增大，熔池增氧 的結(jié)果促使CO的生成反應(yīng)加強(qiáng)，從而增大氣孔傾向。增氫情況取決于渣中l(wèi)的活度或(FeO)的活度。一般堿性焊條由于l具有最大的活 度。對(duì)鐵銹有很大的敏感性，顯然必須提高對(duì)除銹的要求。高堿度燒 結(jié)焊劑乃活度已降低，不同于常用堿性焊條，對(duì)鐵銹敏感性顯著減 少。(2) 保護(hù)氣氛性質(zhì)的影響鋼材焊接時(shí)，保護(hù)氣本有單一 “ 及-混合氣體兩大類(lèi)。有 色金屬焊接時(shí).主要采用惰性

12、氣體 Ar或He,偶爾會(huì)在Ar中添加少 許活性氣體匕或。從氣孔角度考慮，活性氣體優(yōu)于惰性氣體。因 為活性氣體上或均可促使降低氫的分壓而限制溶氫，同時(shí)還能降 低液體金屬的表面張力和增大其活動(dòng)性能，有利于氣體排出。有色金屬焊接時(shí)，為克制氫的有害作用，在Ar中添加氧化性氣體心七或有 一定效果。（3）焊絲組成的影響焊絲組成是否能適應(yīng)母材的匹配要求. 還必須考慮與這相組合的 焊劑（埋弧焊）或保護(hù)氣體（氣體保護(hù)焊）的成分。在許多情況下，希望 形成充分脫氧條件，以抑制反應(yīng)性氣體的生成。為防止生成CO.焊絲或熔融金屬中應(yīng)有足夠的脫氧元素 Mn、Si等。如心氣體保護(hù)焊 時(shí)，N2已不起作用，引起氣孔的主要原因是C

13、O,所以須充分脫氧。因此, 雖然是焊接低碳鋼也必須采用合金鋼焊絲或山宀有色 金屬焊接時(shí)，脫氧要求更是最基本的要求，以防止溶人的氫被氧化為2. 3控制焊接工藝條件 控制焊接工藝條件的目的是創(chuàng)造熔池中氣 體逸出的有利條件，同時(shí)也應(yīng)有利于限制電弧外圍氣體向熔融金屬中 的溶人。焊接工藝條件不正常，以致電弧不穩(wěn)定或失去正常保護(hù)作用， 均 促使增大外在氣體的溶人。熔池金屬在液態(tài)存在的時(shí)間對(duì)氣體的溶人 與排出有明顯的影響。存在時(shí)間長(zhǎng)有利于氣體排出，但也有利于氣體 溶人。顯然存在著矛盾。所以焊接工藝參數(shù)的影響必然比較復(fù)雜。實(shí) 際上不同焊接位置以及熔深大小， 也均會(huì)影響氣體的排出條件，必須 具體分析。對(duì)于反應(yīng)性氣體而言.只有氣體逸出條件比氣體溶人條件更有 利。才有減少氣孔的可能性。由此可見(jiàn)，焊接工藝參數(shù)應(yīng)有最佳值，而不是簡(jiǎn)單地增大或減小問(wèn)題橫焊或仰焊條件下將比平焊時(shí)更易產(chǎn)生氣孔， 因?yàn)闅怏w排出條件 不利。立焊時(shí)的氣孔傾向與向上或向下施焊有關(guān)。 向上立焊的氣孔較 少，向下立焊的氣孔則較多因，為向下立焊時(shí)熔融金屬易向下墜落， 不但不利于氣體排出.且有卷入空氣的可能.在這種情況下，焊接參 數(shù)的影響就比較復(fù)雜。焊接過(guò)程中加脈沖可顯著減少氣孔的生成。正常的焊接工藝條件。不僅是控制正常的焊接工藝參數(shù)， 還應(yīng)保 證所用焊接