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焊接缺陷及产生原因

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焊接缺陷产生原因及防止措施
焊接缺陷定义
焊接接头的不完整性称为焊接缺陷，主要有焊接裂纹、未焊透、夹渣、气孔和焊缝外观缺陷等。这些缺陷减少焊缝截面积，降低承载能力，产生应力集中，引起裂纹；降低疲劳强度，易引起焊件破裂导致脆断。其中危害最大的是焊接裂纹和气孔。

焊接缺陷的分类
焊接生产中产生焊接缺陷的种类是多种多样的，按其在焊接接头中所处的位置和表现形式的不同，可以把焊接缺陷大致分为两类：一类是外部缺陷；另一类是内部缺陷。焊接缺陷的详细分类如图1所示。

图1焊接缺陷分类图
焊接缺陷示意图如图2所示：

（a）裂纹（b）焊瘤（c）焊穿

（d）弧坑（e）气孔（f）夹渣

（g）咬边（h）未融合（i）未焊透

图2焊接缺陷示意图
影响焊接缺陷的因素
1.材料因素
所谓材料因素是指被焊的母材和所使用的焊接材料，如焊丝、焊条、焊剂及保护气体等。这些材料在焊接时都直接参与熔池或熔合区的物理化学反应，其中，母材本身的材质对热影响区的性能起着决定性的作用，当然，所采用的焊接材料对焊缝金属的成分和性能也是关键因素。如果焊材与母材匹配不当，不仅可能引起焊接区内的裂纹、气孔等各种缺陷，也可能引起脆化、软化等性能变化。所以，为了保证得到良好的焊接接头，必须对材料因素予以重视。
2.工艺因素
同一种母材，在采用不同的焊接方法和工艺措施的条件下，其焊接质量会表现出很大的差别。
焊接方法对焊接质量的影响主要在两个方面：首先是焊接热源的特点，其可以直接改变焊接热循环的各项参数，如线能量、高温停留时间、冷却速度等；其次是对熔池和接头附近区域的保护方式，如渣保护、气保护等。焊接热过程和冶金过程必然对接头的质量和性能会有决定性的影响。
3.结构因素
焊接接头的结构设计影响其受力状态，其既可能影响焊接时是否发生缺陷，又可能影响焊后接头的力学性能。设计焊接结构时，应尽量使接头处于拘束度较小、能自由伸缩的状态，这样有利于防止焊接裂纹的产生。
4.使用条件
焊接结构必须符合使用条件的要求，如载荷的性质、工作温度的高低、工作介质有无腐蚀性等，其必然会影响到接头的使用性能。
例如，焊接接头在高温下承载，必须考虑到合金元素的扩散整个结构发生蠕变的问题；承受冲击载荷或在低温下使用时，要考虑到脆性断裂的可能性；接头如需在腐蚀介质中工作时，又要考虑应力腐蚀的问题……。
综上所述，影响焊接缺陷的因素是多方面的，如材料、工艺、结构和使用条件等，必须综合考虑上述因素的影响。
不同焊接方法产生焊接缺陷的原因及防止措施
焊接，通常是指金属的焊接。金属焊接方法的主要功能在于提供适当的物理化学过程，使两个分离的固态金属产生原子或分子间结合力而连接成一体。
由于不同的金属焊接方法具有不同的焊接工艺特点，因此产生焊接缺陷的原因也各具特殊性，以下是针对几种常用的焊接方法中常见焊接缺陷的防止措施的论述。
1.手工电弧焊
手工电弧焊，简称手弧焊。它是以焊条和工件作为两个电极，利用电弧放电时产生的热量，熔化焊条和焊件的一种手工操作的焊接方法，由于其有设备简单、操作灵活等特点，因此它是目前焊接生产中使用最广泛的一种焊接方法。
手弧焊常见的焊接缺陷有：咬边、未熔合、未焊透、焊瘤、夹渣、气孔和裂纹等，以下是手弧焊常见缺陷的产生及防止。
（1）咬边
产生咬边的主要原因是由于焊接时选用了过大的焊接电流，电弧拉得过长以及焊条角度不当引起的，属于操作技术不良而产生的缺陷，大多出现在立、横、仰焊，较少出现在平焊中。
防止措施：
1）选择合适的焊接规范焊接电流和电弧电压对产生咬边有重要影响，电流过大，或者电弧电压增大，都容易产生咬边。焊接电流的大小主要是根据焊条直径和焊缝位置确定的，表1给出了焊接低碳钢时各种直径电焊条使用电流的参考；
表1低碳钢焊接时各种直径电焊条使用电流的参考
焊条直径（mm）焊接电流（A）焊条直径（mm）焊接电流（A）1.625-404.0160-2102.040-655.0200-2702.550-605.8260-3003.2100-130
2）采用正确的运条方法为避免产生咬边，正确的运条方法是，焊条摆动时在坡口边缘运条稍慢些，停留时间稍长，在中间运条速度要快些；
3）适当的焊条角度焊接时应根据不同的焊缝位置、板厚等来选择适当的焊条角度，以避免咬边缺陷。
①角焊焊接时使焊条与两板成45°夹角，并向焊接方向倾斜呈70~80°左右夹角，见图3，如板厚不等时，将焊条角度调整，使电弧偏向厚板一侧，让两板受热均匀，避免咬边；

图3角焊时焊条角度
②立焊焊条与两边夹角相等，与水平表面夹角呈15~30°如图4所示；

图4立焊时焊条角度
③横焊焊条向下倾斜与水平面呈15°夹角，与焊缝呈70°左右夹角，如图5所示；

图5横焊时焊条