焊接技巧：如何預(yù)防裂紋和夾渣的產(chǎn)生
在金屬焊接工藝中，熱裂紋與冷裂紋、非金屬夾渣等缺陷作為典型焊接質(zhì)量問題頻繁出現(xiàn)，其形成機(jī)制具有多維復(fù)雜性。這些缺陷不僅直接削弱焊縫的致密性和力學(xué)性能，更因應(yīng)力集中效應(yīng)成為結(jié)構(gòu)服役期間潛在的脆性斷裂源，對(duì)整體構(gòu)件的承載安全性和疲勞壽命構(gòu)成重大威脅。下面就給大家來分享一些方法來改善這些問題。
一、焊接裂紋的預(yù)防
（一）熱裂紋
- 控制焊接電流和速度：電流過大、焊接速度過慢，會(huì)使焊縫金屬過熱，增加熱裂紋產(chǎn)生的幾率。例如，在焊接較薄板材時(shí)，若使用較大電流，焊縫金屬在快速冷卻過程中容易因收縮應(yīng)力而產(chǎn)生裂紋。一般來說，根據(jù)板材厚度和材質(zhì)，選擇合適的電流和焊接速度，薄板材焊接時(shí)電流可控制在 50 - 80A，焊接速度保持在 3 - 5mm/s。
- 調(diào)整焊接順序：合理的焊接順序能減少焊接應(yīng)力。對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)，采用對(duì)稱焊接順序，使焊縫的收縮應(yīng)力相互抵消一部分。如焊接 H 型鋼，先焊接翼緣板的對(duì)接焊縫，再焊接腹板與翼緣板的角焊縫，且兩側(cè)角焊縫應(yīng)同步對(duì)稱焊接。
- 選用低雜質(zhì)的焊接材料：焊接材料中的硫、磷等雜質(zhì)是產(chǎn)生熱裂紋的重要因素。選擇質(zhì)量可靠、雜質(zhì)含量低的焊條、焊絲等，如堿性焊條，相比酸性焊條，對(duì)硫、磷的控制更好，能有效降低熱裂紋傾向。
（二）冷裂紋
- 預(yù)熱與后熱：對(duì)于一些易產(chǎn)生冷裂紋的鋼材，如低合金高強(qiáng)鋼，焊前預(yù)熱能降低焊接接頭的冷卻速度，減少淬硬組織的產(chǎn)生。預(yù)熱溫度根據(jù)鋼材種類和板厚確定，一般低合金高強(qiáng)鋼的預(yù)熱溫度在 100 - 200℃。焊后及時(shí)進(jìn)行后熱，能促使氫的逸出，防止氫致裂紋。后熱溫度通常在 200 - 350℃，保溫時(shí)間根據(jù)板厚計(jì)算，每 25mm 板厚保溫 1 小時(shí)。
- 控制氫含量：氫是導(dǎo)致冷裂紋的關(guān)鍵因素之一。使用低氫型焊接材料，且嚴(yán)格按照要求烘干，如堿性焊條烘干溫度為 350 - 400℃，保溫 1 - 2 小時(shí)。同時(shí)，清理焊件表面的油污、鐵銹等雜質(zhì)，因?yàn)檫@些雜質(zhì)在焊接過程中會(huì)產(chǎn)生氫。
- 改善焊接接頭的應(yīng)力狀態(tài)：避免在焊縫根部產(chǎn)生尖銳的缺口，保證焊接接頭的過渡平滑。例如，在開坡口時(shí)，將坡口角度控制在合適范圍，一般 V 形坡口角度為 60 - 70°，這樣能減少應(yīng)力集中，降低冷裂紋產(chǎn)生的可能性。
二、焊接夾渣的預(yù)防
（一）正確選擇焊接參數(shù)
- 電流和電壓匹配：電流過小，熔渣不易浮出；電壓過高，會(huì)使電弧拉長，保護(hù)效果變差，導(dǎo)致空氣中的雜質(zhì)進(jìn)入焊縫形成夾渣。以常見的碳鋼焊接為例，焊接電流為 120 - 150A 時(shí)，焊接電壓應(yīng)在 20 - 22V 之間，這樣能保證良好的熔池流動(dòng)性，使熔渣順利浮出。
- 焊接速度適中：焊接速度過快，熔池停留時(shí)間短，熔渣來不及浮出就被覆蓋在焊縫中。一般焊接速度控制在 4 - 6mm/s，確保熔渣有足夠時(shí)間與液態(tài)金屬分離。
（二）加強(qiáng)焊件清理
- 去除表面雜質(zhì)：焊件表面的鐵銹、油污、氧化皮等雜質(zhì)在焊接過程中會(huì)進(jìn)入熔池形成夾渣。在焊接前，使用砂紙、鋼絲刷等工具將焊件待焊部位清理干凈，露出金屬光澤。對(duì)于油污嚴(yán)重的焊件，可先用有機(jī)溶劑清洗。
- 清理坡口：坡口內(nèi)的雜質(zhì)同樣會(huì)導(dǎo)致夾渣。在開坡口后，仔細(xì)清理坡口邊緣及內(nèi)部，確保無雜質(zhì)殘留。對(duì)于多層多道焊，每焊完一層，都要清理層間的熔渣，可使用敲渣錘、鋼絲刷等工具。
（三）正確的操作手法
- 運(yùn)條方式：采用合適的運(yùn)條方式，如鋸齒形、月牙形運(yùn)條，能使熔池?cái)嚢杈鶆?，促進(jìn)熔渣上浮。在運(yùn)條過程中，要注意擺動(dòng)幅度適中，保證兩側(cè)母材充分熔化，同時(shí)避免熔渣超前流入熔池。
- 注意焊條角度：焊條與焊件的角度應(yīng)保持在合適范圍，一般為 60 - 80°。角度不當(dāng)會(huì)影響電弧對(duì)熔池的保護(hù)和熔渣的上浮。例如，焊條角度過小，電弧吹力不能有效將熔渣吹向后方，容易造成夾渣。
總之，要避免焊接時(shí)出現(xiàn)裂紋和夾渣，需要從焊接工藝的各個(gè)環(huán)節(jié)入手，嚴(yán)格控制焊接參數(shù)、做好焊件清理、掌握正確的操作手法，這樣才能確保焊接質(zhì)量，打造出高質(zhì)量的焊接結(jié)構(gòu)。希望這些經(jīng)驗(yàn)?zāi)軐?duì)大家在實(shí)際焊接工作中有所幫助。
注：本篇文章源自焊接研習(xí)社
