焊缝表面缺陷分析及控制

焊缝表面缺陷分析及控制

李志朋 张爱华 袁涛

中车青岛四方机车车辆股份有限公司 山东 青岛 266000

摘要：焊接是制造业中主要的加工工艺之一，但影响焊接制造质量的因素较多，带来的结果就是产生焊接缺陷，其中表面缺陷也是出现最多的焊接制造缺陷，其也直接影响焊接质量。通过对表面缺陷产生原因分析，提出预防措施，提高焊接制造产品质量。

关键词：表面缺陷；控制

引言

表面缺陷（外观缺陷）是指不用借助于仪器，从工件表面可以发现的缺陷。常见的表面缺陷有咬边、焊瘤、凹陷及焊接变形等，有时还有表面气孔和表面裂纹，单面焊的根部未焊透等。

1 咬边

是指沿着焊趾，在母材部分形成的凹陷或沟槽，它是由于电弧将焊缝边缘的母材熔化后没有得到熔敷金属的充分补充所留下的缺口。产生咬边的主要原因：是电弧热量太高，即电流太大，运条速度太小所造成的。焊条与工件间角度不正确，摆动不合理，电弧过长，焊接次序不合理等都会造成咬边。直流焊时电弧的磁偏吹也是产生咬边的一个原因。某些焊接位置（立、横、仰）会加剧咬边。咬边减小了母材的有效截面积，降低结构的承载能力，同时还会造成应力集中，发展为裂纹源。咬边的预防：矫正操作姿势，选用合理的规范，采用良好的运条方式都会有利于消除咬边。焊角焊缝时，用交流焊代替直流焊也能有效地防止咬边。

2焊瘤

焊缝中的液态金属流到加热不足未熔化的母材上或从焊缝根部溢出，冷却后形成的未与母材熔合的金属瘤即为焊瘤。焊接规范过强、焊条熔化过快、焊条质量欠佳（如偏芯），焊接电源特性不稳定及操作姿势不当等都容易带来焊瘤。在横、立、仰位置更易形成焊瘤。焊瘤常伴有未熔合、夹渣缺陷，易导致裂纹。同时，焊瘤改变了焊缝的实际尺寸，会带来应力集中。管子内部的焊瘤减小了它的内径，可能造成流动物堵塞。防止焊瘤的措施：使焊缝处于平焊位置，正确选用规范，选用无偏芯焊条，合理操作。

3凹坑

凹坑指焊缝表面或背面局部的低于母材的部分。凹坑多是由于收弧时焊条（焊丝）未作短时间停留造成的（此时的凹坑称为弧坑），仰立、横焊时，常在焊缝背面根部产生内凹。凹坑减小了焊缝的有效截面积，弧坑常带有弧坑裂纹和弧坑缩孔。防止凹坑的措施：选用有电流衰减系统的焊机，尽量选用平焊位置，选用合适的焊接规范，收弧时让焊条在熔池内短时间停留或环形摆动，填满弧坑。

4未焊满

未焊满是指焊缝表面上连续的或断续的沟槽。填充金属不足是产生未焊满的根本原因。规范太弱，焊条过细，运条不当等会导致未焊满。未焊满同样削弱了焊缝，容易产生应力集中，同时，由于规范太弱使冷却速度增大，容易带来气孔、裂纹等。防止未焊满的措施：加大焊接电流，加焊盖面焊缝。

5烧穿

烧穿是指焊接过程中，熔深超过工件厚度，熔化金属自焊缝背面流出，形成穿孔性缺。焊接电流过大，速度太慢，电弧在焊缝处停留过久，都会产生烧穿缺陷。工件间隙太大，钝边太小也容易出现烧穿现象。烧穿是锅炉压力容器产品上不允许存在的缺陷，它完全破坏了焊缝，使接头丧失其联接飞及承载能力。防治措施：选用较小电流并配合合适的焊接速度，减小装配间隙，在焊缝背面加设垫板或药垫，使用脉冲焊，能有效地防止烧穿。

6其他表面缺陷

（1）成形不良指焊缝的外观几何尺寸不符合要求。有焊缝超高，表面不光滑，以及焊缝过宽，焊缝向母材过渡不圆滑等。一般是由焊接速度过慢或未有效焊接摆动造成，增加焊接速度，多做焊接操作练习从而改进操作。

（2）错边指两个工件在厚度方向上错开一定位置，它既可视作焊缝表面缺陷，又可视作装配成形缺陷。严格控制组装过程，特别是在组装固定焊接前进行错边检测，保证其在允许的工艺要求范围内，从而保证焊缝有效连接厚度。

（3）塌陷单面焊时由于输入热量过大，熔化金属过多而使液态金属向焊缝背面塌落，成形后焊缝背面突起，正面下塌。调节和减小焊接参数或者减小组装间隙可有效避免，但一定要注意保证背面熔透，特别实在单面焊双面成型焊缝。

（4）表面气孔及弧坑缩孔。检查保护气体，保证气体流量在工艺要求范围之内，在起弧和收弧过程中往往容易产生弧坑，不要过于着急提起焊枪，在保证焊接收弧充分的情况下在进行收弧操作，从而避免弧坑。

（5）各种焊接变形如角变形、扭曲、波浪变形等都属于焊接缺陷，角变形也属于装配成形缺陷。对于各种变形，可在焊接前采取反变形，减少焊接热输入，增加刚性固定等方法控制，焊接后也可采取退火、振动、超声等方法去除应力减少型变量，也可采取火焰矫正，压力矫正等工艺方法调节变形。

结束语

影响焊接质量的因素概括为以上五个方面，这就是从大的方面说。而每一个大因素又可分为若干小因素，每一个小因素还可以分解成更小的因素。将各种因素罗列出来并绘成一种称因果图的形式，即各种可能导致产生某种后果的原因，按主次依次排列出来，这种图形也称为鱼刺图。它就是一种进行质量分析的工具，根据长期实践经验，将影响质量的各因素都归纳于图中，一旦出现质量事故，在查找原因时可从因果图中逐一分析，逐一排除，最终总会查出造成焊接质量不合格的一个或几个原因，并在以后的焊接工作中予以纠正与排除。

参考文献

[1]王友. 工程机械焊接件的外观质量控制分析[J]. 科学与财富, 2012.