我們知道，焊接是一種採用不同技術將兩個部分或完全斷裂的金屬零件連接起來的方法。這是世界各地的常見做法。然而，在某些情況下，該過程可能會使金屬留下某些缺陷。如果發生這種情況，則無需丟棄該材料。可以解決或避免這些問題以保持金屬的完整性。
本文將討論最常見的焊接缺陷。我們將重點介紹主要原因以及如何預防它們。
什麼是焊接缺陷？
焊接缺陷定義為銲接件中的不規則或不一致。有時，這些缺陷可能很嚴重並導致產品失敗。錯誤的焊接方法或人為錯誤可能會導致該問題。
焊接缺陷可以呈現各種形狀和尺寸。此外，缺陷的程度可能會根據焊接工藝和執行該過程時施加的應力而變化。
根據缺陷的位置，這些缺陷被分為外部或內部。
外部焊接缺陷：這些是母材外表面上可見的不規則現象。它們的尺寸可以很小也可以很大。
內部焊接缺陷： 顧名思義，這些發生在母體金屬內部或深處。雖然它們是肉眼看不見的，但我們不能破壞它們的存在或破壞產品功能的重要性。
焊接缺陷的類型
裂紋
焊接裂紋是迄今為止最不希望出現的缺陷。這些缺陷以表面、焊接金屬或受到最大衝擊的區域破裂的形式可見。詳細地說，極熱或極冷會在裂紋尖端產生應力，導致斷裂。
焊接裂紋有多種形式，例如：
- 分枝
- 火山口
- 散熱
- 縱向
- 橫
產生的裂紋類型取決於焊接過程中施加的溫度。這些有兩種類型：
熱裂紋
也稱為凝固裂紋，當液態焊縫金屬的數量不足以填充間隙時就會發生這種情況。當焊縫金屬在手術後凝固時，這會導致收縮的形成。有時，裂縫在手術後立即變得明顯，而在其他情況下，裂縫在焊接操作時就可見。
這些可以進一步分類為：
- 凝固裂紋（SC）：焊接金屬中形成裂紋
- 液化裂紋 (LC)：在熱影響區形成裂紋。
造成熱裂紋的因素有：
- 熔池受力較大
- 存在雜質
- 焊接液供應堵塞
- 高熱影響（溫度高於攝氏1200度）
對抗熱裂紋的補救措施是：
- 減少熱量
- 降低金屬上的應變
- 選擇合適的材料
- 選擇正確的焊接工藝。另外，請事先檢查參數。
冷裂紋
在攝氏200度或以下發生的裂痕是冷裂紋。焊接幾個小時或幾天後即可看到。因此，它也被稱為延遲裂紋。所有鐵素體和馬氏體鋼都容易產生冷裂紋。這些可能包括 碳鋼、低合金鋼和高合金鋼。
冷裂紋可以有多種類型：
- 趾裂紋：它們始於焊接邊緣，尺寸發生變化，也是應力聚集的地方。
- 根部裂紋：根部裂紋的發生是因為應力集中在角接縫的尖角。
冷裂紋產生的因素
- 焊縫延展性低
- 焊縫中的擴散氫
- 殘餘應力
對抗冷裂紋的補救措施包括
- 在開始該過程之前，請務必先加熱基底金屬。這降低了焊縫的冷卻速率並防止焊縫變脆。它還可以消除焊縫中的氫。
- 停止焊接中的任何中斷，以防止應力累積。
- 選擇含氫量低的焊接材料，以減少焊縫中可移動氫的量。
孔隙率
當因氣泡無法排出而在熔池中形成孔洞時，就會出現孔隙。當使用保護氣體時，例如在 TIG 和焊條焊接中，肯定會遇到這些問題。使用過多、過少或不使用保護氣體都會導致金屬污染，最終使金屬變得脆弱。
同時，當大量氣泡被捕獲時，極端形式的孔隙度會以氣孔或凹坑的形式顯現出來。微小氣體分子與焊接金屬的混合會使化合物變得不純。
不同類型的孔隙率
- 表面孔隙率
一種看起來像瑞士起司的孔隙焊接缺陷。珠子頂面上的孔是可見的。它們要么均勻分佈，要么分散在整個珠子上。 - 地下孔隙度
這種孔隙率可能位於珠子表面下方，很難了解。在某些罕見的情況下，它可能會以小氣泡的形式出現。了解它們的唯一方法是 X 光或磨床。
- 蟲洞
這些細長的毛孔看起來像蠕蟲，因此得名。只有從珠子中除去爐渣後，您才能知道蟲孔孔隙的存在。
- 彈坑
它是珠子末端的一個小凹陷。換句話說，縮孔是重力和熔融金屬凝固時收縮的綜合作用。
氣孔產生的原因
- 電極選擇錯誤
- 焊接表面不乾淨，如表面有氧化皮、鐵鏽、油污、油脂等
- 保護氣瓶損壞
- 很少或沒有保護氣體
- 焊接電流極低或過高
- 行駛速度快
補救措施
- 始終保持焊接表面清潔
- 設定氣體流速以確保足夠的屏蔽。
- 在開始焊接過程之前預熱金屬。
- 檢查保護氣瓶是否受潮。
- 微調焊接電流和行駛速度設定。
底切
由於多種原因，可能會出現底切。第一個涉及使用極端電流，使接頭邊緣熔化並流入焊接處。造成這種缺陷的另一個原因是焊接處填充金屬的沉積不充分。
這會導致橫截面減小，沿著焊接形成凹口或凹槽。人們可以看到焊縫趾部附近的底切。在多道焊接中，可以在熔合面中看到它。不僅如此，凹槽還容易積聚水和污垢，從而加劇已經受損區域的腐蝕。
底切的原因
- 錯誤使用角度會導致自由邊緣處過度受熱。
- 高焊接速度
- 母材和填充材料具有不同的熱性能。
- 電極尺寸不正確
- 錯誤的保護氣體
補救措施
- 在整個焊接過程中保持電弧的穩定性
- 如果發現焊接不一致，請減少電流
- 使用相容的母材和填充材料
- 使用提供同等能量的電極，因為這樣可以均勻地沉積材料。
- 選擇正確的氣體混合物以實現最佳的焊接品質和性能。
重疊
顧名思義，該缺陷是由於填充材料與金屬重疊而沒有連接在一起造成的。可以看到多餘的金屬從接頭周圍露出來，並形成一個小於銳角的角度。通常，當使用錯誤的焊接技術時就會發生這種情況。
重疊的原因
- 目前使用過量
- 沉積速度低，導致堆積。
- 錯誤的角度並形成皇冠狀結構。
- 大電極。
- 邊緣對齊不當
- 賤金屬污染
補救措施
- 使用適量的電流。閃亮的金屬意味著電流過高。
- 確保速度足以移動焊接材料，並且不要太高或太低。
- 使用較小的電極
- 預先準備好你的金屬。確保基盤金屬正確對齊
- 焊接前務必清潔金屬
不完全滲透
滲透度可以表示為熔融金屬（填充金屬和母材）混合形成堅固且統一的接頭的深度。當根部間隙太窄且填充不完全時，就會發生不完全滲透。這會產生焊接材料未填充的空間。因此，我們稱之為不完全滲透。
造成滲透缺陷的原因
- 用於焊接的金屬之間的間隙太多。
- 高焊道速度可以防止足夠的金屬聚集在接頭中。
- 低電流設定不足以實現足夠的熔化深度
- 關節不正確
- 電極放置在不正確的位置。
- 使用較厚的電極
補救措施
- 確保關節正確對齊
- 保持電弧行進速度足以移動焊接金屬。
- 選擇適中的焊接速度
- 使用正確的接頭設計
- 保持正確的電極位置
- 根據焊接需要選擇電極直徑。
濺
當液體填充材料在焊接過程中飛濺或散落時，就會出現這種難看的缺陷。這些在焊道周圍以微小的液滴形式可見。這些最常見於電弧焊、氣體焊接或 點焊。在極少數情況下，這種情況可能會發生在 MIG 焊接中。
當這些小球聚集在噴嘴中時，就變得令人擔憂。如果他們離開這裡，他們可以
損壞焊縫。如果焊接過程中產生尖銳的飛濺物，即使是焊工也可能會受傷。它們可能會導致操作人員燒傷或嚴重受傷。
飛濺產生的原因
- 金屬表面被污染
- 電極工作角度剛性
- 高電流和低電壓設定
- 使用濕電極
- 使用更大的弧線
補救措施
- 將金屬清理作為焊接準備工作的一部分
- 減少電弧長度並增加電極角度
- 透過正確對準調整焊接交流和直流
- 請勿使用潮濕的電極
失真
它作為賤金屬出現；當加熱和冷卻時，焊接會膨脹和收縮。這本質上意味著焊接零件無法保持其幾何形狀，從而導致彎曲、收縮和角落運動。
變形的主要原因是過熱。溫度在焊接過程中和焊接後起著關鍵作用，因為它會改變板的尺寸和位置。請記住，這些最常見於較薄的焊接板。
變形的原因
- 申請錯誤焊接訂單
- 使用直徑較小的焊條進行過多焊道
- 待焊金屬殘餘應力高
- 低電弧移動速度
- 不使用測量設備
- 焊接過程耗時太長
補救措施
- 採用正確的焊接順序
- 優化您的設計以獲得正確的遍數
- 僅使用適量的焊接金屬。這將減少焊接過程後的收縮
- 使用最佳電弧行進速度。
- 使用測量設備以獲得準確的尺寸
- 在更短的時間內完成焊接過程，防止金屬膨脹
筆記： 每分鐘 10 至 20 英吋的電弧行進速度被認為對於旋轉工件來說是完美的。然而，軌道焊接設備所需的焊接速度為每分鐘 4 至 10 英吋。
燒穿
由於基底金屬熔化，出現了不必要的孔。當焊接到達焊根時就會發生這種情況，這也許就是為什麼它也被稱為熔穿缺陷的原因。通常，這種焊接缺陷在焊接附近或焊接上可見。較薄的材料和工件也容易出現燒穿焊接缺陷。
燒穿會降低接頭強度，使其變得脆弱，更容易破裂和變形。美學也混亂，因此可能面臨拒絕。
燒穿的原因
- 對於厚金屬庫存，焊接機設定較高
- 金屬件之間存在巨大間隙
- 割炬移動速度過慢
- 使用錯誤的金屬尺寸
- 避免充分的金屬夾緊和下降
補救措施
- 請勿使用大電流進行焊接
- 金屬之間不要有任何間隙
- 使用足以執行焊接程序的行進速度。避免高熔化速度。
- 使用正確的電線尺寸
- 確保有足夠的金屬壓緊和夾緊
筆記： 改變焊接技術時也改變焊接速度。每分鐘 14 至 19 英吋最適合 MIG 焊接，而 4 至 10 IPM 則最適合軌道焊接設備。
層狀撕裂
它是一種在焊接金屬件內部深處產生的裂紋，就在各層相交的地方。這些缺陷具有階梯狀外觀，因此可以與其他缺陷區分開來。它們主要是鋼板熱收縮的結果。您也可以在受高溫影響的區域附近找到它們。
板材的低延展性和高熱應力導致焊接過程中出現這種缺陷。
層狀撕裂的原因
- 焊縫金屬堆積在最高連接處
- 材料選擇和金屬取向不正確
補救措施
- 在金屬製造結束時進行焊接
- 選擇正確的材料和焊接方向
夾渣
當非金屬物質滯留在焊接金屬或焊接表面時，就會產生缺陷。這就是夾渣。渣這個字是指外來顆粒。根據焊接技術的不同，它們是焊絲焊、藥芯電弧焊、焊條焊、埋弧焊等產生的廢料。
這些在藥芯焊絲電弧焊和焊條焊等基於焊劑的焊接方法中更為普遍。它們可以透過具有針孔或細線的玻璃狀外觀來區分，有時肉眼可見，而在其他情況下，需要超音波或 X 射線才能定位它們。
夾渣的原因
- 使用了錯誤的材料
- 使用低焊接電流
- 沒有足夠的空間容納熔化的焊接金屬
- 快速冷卻
- 焊接開始前未清理母材
- 焊接速度快
補救措施
- 使用相容材料
- 提高電流密度，防止爐渣過早凝固
- 重新設計接頭以確保熔化的焊接金屬有足夠的空間
- 減少快速冷卻
- 在施加下一個焊接層之前，用鋼絲刷清潔表面
- 保持焊接速度
不完全融合
這是焊接中的缺陷，其中填充材料未與母材完美融合。這可能發生在以下情況：
- 焊縫根部的不完全熔合會阻礙焊縫金屬與母材完全結合。
- 焊縫金屬未與側壁上的母材金屬完全熔合。
- 相鄰焊縫金屬層之間的多道焊接中會出現道間熔合問題。
融合不完全的原因
- 使用低熱量熔化
- 電極直徑對於材料厚度不正確
- 電極角度錯誤
- 使用高行駛速度
- 熔池對於電弧的移動來說太大
- 金屬表面不乾淨
補救措施
- 將熱量調整至焊接的最佳水平
- 根據材料厚度選擇電極
- 確保角度適合特定金屬焊接
- 降低電弧速度
- 根據電弧運動使用適當的熔池
機械損壞
由於修整、搬運、準備和焊接過程中的一些損壞，母材表面會形成凹陷處。這些都是機械性損傷。
機械損壞的原因
- 金屬碎裂時用力過大
- 電極處理不當
- 粉碎機使用效率低下
- 無法將電弧引向母材
補救措施
- 正確使用焊接設備
- 焊接後，不要讓其他部件落在新焊接的金屬上。
- 以適度的速度進行錘擊
- 開始焊接前引弧
筆記： 正確處理工件和焊接設備足以避免機械損壞。
過度強化
焊縫加固是一種常用於加強焊縫的額外材料。當使用的材料多於所需時，就會導致過多的加固缺陷。因此，表面顯得不平整且磨損。
鋼筋過量的原因
- 過度使用助焊劑或移動送絲太快或不均勻
- 超出所需的熱量和電流
- 電壓不一致，大多偏低
- 在焊接金屬件之間留出空間
補救措施
- 確保割炬以最佳速度運行
- 正確預設溫度。確保金屬不會過熱
- 調整電壓，使其保持在設定水平並且不會太低
- 對齊部件時留下盡可能小的空間
鬍鬚
這些是指穿過焊接處突出的電極絲小段。您可以在關節起始的一側看到它們。當焊絲被推到熔池最前端之外時，就會發生這種情況。
雖然它們會損害金屬的美觀價值，但它們也會影響金屬的機械性質。
產生鬍鬚的原因
- 採用高進給速度
- 行駛速度過快
補救措施
- 降低電極送絲速度
- 保持最佳行駛速度，不要走得太快
熱淚
這是當熔敷金屬中開始形成裂痕時出現的缺陷。它起源於相鄰邊緣，並隨著凝固的進行而導致裂紋擴展。
這種現象的另一個名稱是凝固裂紋，因為撕裂發生在金屬凍結之前。
熱淚的原因
- 電極厚度不正確
- 使用的焊接電流不合適
- 焊接材料選擇錯誤
補救措施
- 選擇適合母材金屬的正確電極
- 採用正確的焊接電流
- 選擇正確的焊接材料
火山口
就在焊接完成前和焊接過程之後，焊縫中會出現裂痕。這些現象的發生是由於在斷弧之前未充分填充弧坑。這導致外緣更快冷卻。
焊縫沒有足夠的體積來防止收縮，因此會出現弧坑
出現裂痕。
形成火山口的原因
- 卡特填充不正確
- 錯誤的焊接方法
- 割炬角度錯誤
補救措施
- 正確填充火山口
- 選擇合適的焊接技術
- 使用有助於降低金屬應力的割炬角度
- 使用小電極
如何辨識不同的焊接缺陷？
評估焊接缺陷的方法有很多，包括：
目視檢查： 第一種方法涉及可見的缺陷。透過這種方法，您可以觀察裂縫、底切、重疊和表面破裂的孔隙率。
無損評估：這是透過液體或染料滲透測試 (PT) 程序進行的。在此方法中，將液體滲透劑施加到測試金屬上。後者利用毛細管力來了解裂縫或孔隙，以便您可以用肉眼看到它們。
使用此方法可以檢測孔隙、裂縫、咬邊和表面未熔合等缺陷。
破壞性測試和分析：使用此方法時，使用以下方法對焊縫進行測試：
- 宏觀蝕刻測試： 從焊接區域取出樣品，然後使用弱酸進行蝕刻。
- 角焊縫斷裂試驗：檢查單側角焊縫。泰式機械測試非常適合穿透根本原因。這個測試最好的部分是它可以評估整個基體金屬的缺陷，而不僅僅是樣品。
- 橫向拉力測試：此測試的樣品是在橫截面中提取的。它還可以穿過測試金屬，例如管道或板材。透過此測試，技術人員可以測試金屬的拉伸強度、屈服強度、屈服強度、延伸率和凝固度。
- 縱向拉伸試驗：正如您可能已經猜到的，其中的樣本是從母材金屬的縱軸上移除的。有時，出於測試目的，焊縫金屬和母材金屬都會被提取。
模具製造如何做好焊接？
無論是修理還是恢復零件，模具都需要 焊接。雖然它消除了製造新零件的需要，但它也有助於降低成本 模具製造。在模具中進行良好焊接的方法之一是使用微焊接方法。它利用電流在弧隙處產生熱。熔池形成，其中添加了填充棒。整個過程由負責設備和電線的技術人員負責。
另一種可以採用的好方法是雷射焊接。透過這種方法，焊工可以到達其他方式難以到達的地方。一束光束落在焊接區域上，將其加熱。除了需要連接的相鄰點之外，這還會熔化填充棒。人們也發現這種方法更有效，因為它不會修改模具並且快速而準確。
離別的思念
焊接是各行業的關鍵工藝。無論是汽車工業、航空工業或其他工業，焊接都為他們帶來了很大的幫助。它有助於建造堅固且輕質的材料，並使這些部門保持完美運作。
為了使其適合每個人，請確保使用正確的焊接工具、技術和 參數 被應用。這將減少錯誤並實現快速、無麻煩且有效的流程。此外，您可能會考慮與 海拓工業模具設計 和 數控專業人員。他們可以幫助您用乾淨且美觀的零件建造精確的零件。
常見問題解答
什麼是焊接拉伸試驗，主要目的是什麼？
拉伸試驗是檢查金屬材料的強度和延展性的方法。此測試有助於測量破壞金屬所需的力量。
安培數如何導致焊接重疊？
電流過大會導致填充材料在焊接區域匯集。它的發生是由於材料過度熔化，導致材料錯誤地流出並凝固。
焊接時電極的角度是多少？
當您在水平位置進行焊接時，電極角度應為 5 至 10 度。但是，如果焊接處於垂直位置，請再次保持 5 至 10 度的角度。
焊接角度的重要性是什麼？
借助正確的角度和度數，您可以確保焊接清晰。此評估在準備管道或管道時也很有幫助。
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