焊缝缺陷的种类和原因 | 法钢特种钢材(上海)有限公司-凯发体育官网

  焊接是机械制造中普遍应用的重要工艺。焊接对技术要求较高,掌握不好,容易出现各类缺陷。现就焊接中常见的缺陷种类及原因进行分析,旨在对焊接工艺的制订和操作予以指导,从而尽可能地避免缺陷的出现。

  先了解一下焊缝的组成结构,焊接接头一般有三个区块:焊缝、熔合区、热影响区。焊缝区指在焊接发生熔化凝固的区域,它由熔化的母材和填充金属组成。熔合区是焊接接头中焊缝金属与热影响区的交界处,熔合区一般很窄,宽度为0.1~0.4mm。熔合区由于化学成分不均匀,机械性能常常是焊缝中最差的。在填充金属与母材之间有一条界线,称为熔合线。热影响区指焊接时母材金属受热的影响(但未熔化),而发生金相组织和力学性能变化的区域。

  在机械设计时,有时会需要选择焊缝系数,即焊接接头系数。它是指对接焊接接头强度与母材强度之比值,用以反映由于焊接材料、焊接缺陷和焊接残余应力等因素使焊接接头强度被削弱的程度,是焊接接头力学性能的综合反映。如焊缝系数为1时,代表焊缝的强度与母材强度一致。

  焊缝的常见缺陷有裂纹、气孔、焊瘤等。

  一、裂纹

  裂纹端部形状尖锐,应力集中严重,对承受交变和冲击载荷、静拉力影响较大,是焊接过程中最危险的缺陷。按其产生的原因可分冷裂纹、热裂纹和再热裂纹等。

  a、冷裂纹指在200℃以下产生的裂纹,它与氢有密切关系,其产生的主要原因是:

  1、对大厚工件选用的预热温度和焊后缓冷措施不合适。
  2、焊材选用不合适。
  3、焊接接头刚性大、工艺不合理。
  4、焊缝及其附近产生硬脆组织。
  5、焊接规范选择不当。

  当焊缝为铸铁型时,较易出现冷裂纹。当采用异质焊接材料焊接,使焊缝成为奥氏体、铁素体或铜基焊缝时,由于焊缝金属有较好的塑性,配合采用合理的冷焊工艺,焊缝金属不易出现冷裂纹。避免产生冷裂纹的措施:对焊件进行整体加热(550~700℃),使温差减小,降低焊接应力;采用加热减应区法降低补焊处所受的应力。

  热影响区的冷裂纹:该种裂纹多数发生在含有较多渗碳体及马氏体的热影响区,在某些情况下也可能发生在离熔合线稍远的热影响区。避免产生冷裂纹的措施:对焊件进行整体预热,使温差减小,降低焊接应力;

  b、热裂纹指在300℃以上产生的裂纹(主要是凝固裂纹),其产生的主要原因是:

  1、成份的影响。焊接纯奥氏体钢、某些高镍合金钢和有色金属时易出现。
  2、焊缝中含有较多的硫等有害杂质元素。
  3、焊接条件及接头形状选择不当。

  当采用低碳钢与镍基铸铁焊条冷焊时,焊缝较易出现属于热裂纹的结晶裂纹。避免热裂纹的措施:

  (1)通过调整焊缝化学成分,使其脆性温度区间缩小;
  (2)加入稀土元素,增强脱s、p反应,以及使晶粒细化等途径,以提高焊缝的抗热裂纹性
  (3)采用正确的冷焊工艺,使焊接应力降低;
  (4)使母材中的有害杂质较少熔入焊缝。

  c、再热裂纹即消除应力退火裂纹。指在高强度钢的焊接区,由于焊后热处理或在高温下使用,在热影响区产生的晶界裂纹,其产生的主要原因是:

  1、消除应力退火的热处理条件不当。
  2、合金成分的影响。如铬、钼、钒、铌、硼等元素具有增大再热裂纹的倾向。
  3、焊材、焊接规范选择不当。
  4、结构设计不合理造成大的应力集中。

  裂纹方向有纵向和横向两种。

  焊缝的纵向是指为形成一定长度的焊缝,焊接时焊条(或焊丝)的移动方向。 焊缝出现纵向裂纹,原因如下:

  1.焊接技术不合格。
  2.焊接材料不合格。如:焊条质量,焊条种类选材不对,焊条受潮等。
  3.焊接件不堪受力后产生裂纹,竖向裂缝为剪切力弯曲力所产生。

  焊缝的横向是指为形成一定宽度的焊缝,焊接时焊条的摆动方向。

  二、气孔

  在焊接过程中,因气体来不及及时逸出而在焊缝金属内部或表面所形成的空穴。其产生的原因是:

  1、焊条、焊剂烘干不够。
  2、焊接工艺不够稳定,电弧电压偏高,电弧过长,焊速过快和电流过小。
  3、填充金属和母材表面油、锈等未清除干净。
  4、未采用后退法熔化引弧点。
  5、预热温度过低。
  6、未将引弧和熄弧的位置错开。
  7、焊接区保护不良,熔池面积过大。
  8、交流电源易出现气孔,直流焊接的气孔倾向较小。

  三、焊瘤

  在焊接过程中,熔化金属流到焊缝外未熔化的母材上所形成的金属瘤,它改变了焊缝的横截面,对动载不利。其产生的原因是:

  1、电弧过长、底层施焊电流过大。
  2、立焊时电流过大、焊条摆动不当。
  3、焊缝装配间隙过大。

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