焊縫氣孔缺陷的形成原因及防治措施技師論文講述

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：目 錄一 摘 要 （2）二 關鍵詞 （2）三 前 言 （3）四 1、焊縫氣孔的類型及形成條件（3） 2、焊縫氣孔的防治措施（6） 五 結束語（10）【摘 要】焊接制造技術是一門理論性和實踐性較強的綜合性技術。論述焊縫氣孔缺陷的類型及形成條件，如何限制熔池溶入或產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生?！娟P鍵詞】氣孔；氣孔類型；防治措施；工藝條件焊縫氣孔缺陷的形成原因及防治措施前 言焊接制造技術是一門理論性和實踐性較強的綜合性技術，焊

2、接施工中焊接質量始終與缺陷有聯(lián)系，焊接缺陷往往影響焊接產品的質量。嚴重的會造成焊接件報廢，所以須根據焊接連接特點來分析焊接過程中缺陷出現的條件及防治對策。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，并在生產制造中嚴格工藝要求，認真貫徹執(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：來自外部的溶解度有限的氣體(H、N)和熔池內產生的冶金反應產物(CO、H20等)。焊接熔池吸收的氣體因過飽和以致形成氣泡，又不能及時排除而殘留于焊縫之中，即為氣孔。1焊縫氣孔的類型及形成條件。11氣孔形成的一般條件氣孔的形成必然與氣體有聯(lián)系。

3、氣孔實質是在金屬凝固期間未能及時浮出而殘留于金屬中的氣泡。氣泡的形成包括形核與穩(wěn)定成長兩個過程，其穩(wěn)定存在的條件為：分析可知：(1)R對氣孔的產生有很大影響。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生氣孔。材料一定時，R主要受焊接工藝條件所制約。金屬導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。(2)金屬粘度對氣孔影響也大。液體金屬迅速進入凝固階段后，由于急劇增大，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)，氣泡更難浮出，常易在焊縫根部形成氣孔。(3)由于氣泡密度。遠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

4、金屬的密度，越小，則氣泡浮出速度Ve越小。所以輕金屬(A1Mg)焊接時最易于產生氣孔。(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。換言之原始氣體數量不足以使氣泡半徑增大時，產生氣孔的傾向可能很大；而原始氣體數量多，但可以使氣泡半徑增大到足以完全浮出時，反而可能不產生氣孔。例如，剛剛涂壓出來尚未烘干的焊條，焊接時并不一定產生氣孔，而如烘干不足卻會形成氣孔。(5)如能造成Ve>R的條件，即氣泡可以完全排出的條件，或者增大Ve或是降低R(預熱或者降低焊接速度)，可以完全消除氣孔。若。即氣泡浮出外逸速度幾乎與金屬凝固速度相等，會形成外表可見的“外氣孔”；若Ve<R，

5、即金屬凝固速度超過氣泡浮出外逸速度，必然形成“內氣孔”。所以，是否形成內氣孔或外氣孔，取決于Ve與R的對比關系。而與氣體種類無關。在特定條件下得到的“CO造成內氣孔，氫造成外氣孔”的看法，不能視為普遍結論。(6)從根本上考慮，應盡可能減少金屬吸收氣體的數量和降低熔池金屬中氣體的過飽合度，以使氣泡難以形成，即使形成氣泡也不易達到臨界尺寸這樣可以從根本上防止產生氣孔。12氣孔類型及特征氣孔可按不同特征區(qū)分為不同的類型，如按其形態(tài)區(qū)分為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型相聯(lián)系，可區(qū)分為析出型氣孔和反應型氣孔。(1)析出型氣孔因溶解度差而造成過飽和狀態(tài)氣

6、體的析出所形成的氣孔，稱為析出型氣孔。這類氣體主要是由外部侵入熔池的氫和氮。對于大多數金屬來說，易于溶解的氫最易在焊縫中形成氣孔。氮的惟一來源是空氣，如果采取正確防護措施，氮不應是氣孔的主要原因。就氫的影響而言，因溶解度變化特性不同，在不同金屬中對氣孔的影響會有較大差別。(2)反應型氣孔熔池中除外部入侵的氣體氫或氮之外，還會由于冶金反應而生成反應性氣體，這類氣體主要是CO、H20，均為根本不溶于金屬的氣體。由于這類反應性氣體造成的氣孔，稱為反應型氣孔。焊接時典型的反應性氣體為CO，其反應為。這一反應必須是在熔池內部發(fā)生時方可促使形成氣孔。這類氧化反應的前提條件是熔池金屬存在氧化物。所以，為了防

7、止產生氣孔必須設法消除這類氧化物，或使之轉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說防止焊縫氣孔缺陷的措施在于限制熔池溶入或產生氣體以及排除熔池中存在的氣體。21消除氣體來源(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。鐵銹可寫成，不僅直接提供水分，而成為氫的來源，也可提供而促使形成CO反應。所以鐵銹是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。對于鐵銹一般采用機械砂輪打磨和鋼絲刷清理的機械清理方法。對于有色金屬的氧化膜采用化學清洗和機械清理并用的方法。化學清

8、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間對氣孔的產生也有影響。清洗后最好能及時施焊存，放時間不要超過24小時，最好在清洗后23小時以內進行焊接。焊絲清洗后最好放在150200烘干箱中。隨取隨用。大型構件清洗后做不到立即焊接時，臨焊接前可用刮刀刮削坡口端面為宜。將坡口下端(根部)刮去一個倒角(成為倒v形小坡口)，對防止根部氧化膜引起的氣孔比較有效。(2)焊接材料防潮與烘干焊條焊劑必須防潮，烘干后放在專用烘干箱或保溫筒中保管隨，用隨取。尤其低氫焊條對吸潮很敏感，吸潮量超過1.4%就會明顯產生氣孔。(3)加強防護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。不能獲得正

9、常保護。低氫焊條收弧時易產生氣孔，就是因藥皮中造氣物質，未能及時分解，以致產生的CO2不足以形成充分的氣體保護所致。為了解決這一問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條件。如藥皮不得脫落，焊劑或保護氣體不能中斷給送。破壞了正常保護時焊得的一段焊縫表面看得見氣孔，但如隨后再覆蓋一道正常焊道則可看到焊縫會是完全蜂窩狀有集群氣孔。氣體保護焊時必須防風。焊槍噴嘴前端保護氣體的流速一般為2m/s左右所，以，風速如果超過此值，保護氣體不能穩(wěn)定而成為紊流狀態(tài)。失去保護作用。正常條件下，保護氣體的流量也影響保護效果，這與焊絲直徑、坡口形狀、

10、接頭形式、噴嘴形狀以及噴嘴距焊件距離等因素有關。保護氣體的純度也須控制。22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，而有的則對氣孔不敏感。例如低氫焊條抗銹性很差，有銹時很容易產生氣孔；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，熔渣堿度不同，對鐵銹的敏感性不同。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，熔池增氧的結果促使CO的生成反應加強，從而增大氣孔傾向。增氫

11、情況取決于渣中的活度或(FeO)的活度。一般堿性焊條由于具有最大的活度。對鐵銹有很大的敏感性，顯然必須提高對除銹的要求。高堿度燒結焊劑活度已降低，不同于常用堿性焊條，對鐵銹敏感性顯著減少。(2)保護氣氛性質的影響鋼材焊接時，保護氣本有單一及混合氣體兩大類。有色金屬焊接時主要采用惰性氣體Ar或He，偶爾會在Ar中添加少許活性氣體或。從氣孔角度考慮，活性氣體優(yōu)于惰性氣體。因為活性氣體或均可促使降低氫的分壓而限制溶氫，同時還能降低液體金屬的表面張力和增大其活動性能，有利于氣體排出。有色金屬焊接時，為克制氫的有害作用，在Ar中添加氧化性氣體或有一定效果。(3)焊絲組成的影響焊絲組成是否能適應母材的匹配

12、要求還必須考慮與這相組合的焊劑(埋弧焊)或保護氣體(氣體保護焊)的成分。在許多情況下，希望形成充分脫氧條件，以抑制反應性氣體的生成。為防止生成CO焊絲或熔融金屬中應有足夠的脫氧元素Mn、Si等。如氣體保護焊時，N2已不起作用，引起氣孔的主要原因是CO，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。有色金屬焊接時，脫氧要求更是最基本的要求，以防止溶人的氫被氧化為。23_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，同時也應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)定或失去正常保護作用，均促使增大外在氣體的溶人。熔池金屬在液態(tài)

13、存在的時間對氣體的溶人與排出有明顯的影響。存在時間長有利于氣體排出，但也有利于氣體溶人。顯然存在著矛盾。所以焊接工藝參數的影響必然比較復雜。實際上不同焊接位置以及熔深大小，也均會影響氣體的排出條件，必須具體分析。對于反應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，焊接工藝參數應有最佳值，而不是簡單地增大或減小問題。橫焊或仰焊條件下將比平焊時更易產生氣孔，因為氣體排出條件不利。立焊時的氣孔傾向與向上或向下施焊有關。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，焊接參數的影響就比較復雜。焊接過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，還應保證所用焊接設備(包括電源、焊