合金材料具有金属集成性的优势, 现已被广泛应用到各大行业领域中。在对合金材料进行焊接时, 为防止裂纹的产生, 技术人员应依据焊接材料和具体工作特性, 采取正确的焊接工艺进行工作, 并做好合金材料的预处理工作, 进而提升流程性焊接工艺的工作质量和效率。
合金作为一种金属混合物, 其熔点低于混合物中的任意一种金属熔点, 硬度同时也高于混合物中的任意一种金属, 依据此种特性被广泛应用到各个行业领域中。在对合金材料进行焊接时, 依据施工环境和材料用途等, 一般分为钨极氩弧焊、电阻点焊、脉冲氩弧焊、搅拌摩擦焊等。在正确的焊接工艺下, 对合金材料进行焊合, 并保证焊接材料的整体性能不变, 以满足行业领域的工作需求。
合金管材进行焊接时, 在材料性质、种类、焊接方式的影响下, 易产生焊接裂纹, 对材料结构的内应力造成影响, 同时降低材料的结构稳定性。焊接裂纹产生的主要原因是在焊接缝面的结合点受到外力的影响, 造成金属原子间无法正常结合, 进而形成裂纹, 其产生阶段也不仅限于焊接过程中, 其裂纹具有潜伏期, 在材料进行使用时, 受到外界压力和温度的变化焊缝处将产生裂纹。在焊接工艺和材料特性的影响下, 一般可分为冷裂纹、层状裂纹和热裂纹等。
焊接过程中冷裂纹的产生主要以形变式裂纹和淬火裂纹两种为主, 形变式裂纹主要是在焊接过程中拉扯力大于材料内应力, 导致发生金属塑性形变, 进而产生裂纹, 一般发生在多层焊工艺中;淬火裂纹是热影响区内, 在温度过高的情况下, 结构内部发生应变力, 致使裂纹沿着晶体产生的方向进行延伸。层状裂纹一般发生在厚板焊接中, 且材料内部混合杂质较多, 导致焊缝层面的受力不均, 材料结构应力与焊接应力未能相一致, 致使焊缝部位发生撕裂状态, 影响材料的整体性能。热裂纹作为焊接过程中常见的焊接缺陷, 其一般形成于焊缝内部, 以结晶裂纹、液化裂纹为主。在高温条件下进行焊接时, 焊缝内部的金属结晶之间一般存在液相层, 在焊接温度不均匀的情况下, 由温度变化产生的拉力大于内应力情况下, 将使晶体层破裂, 进而使焊缝产生结晶裂纹。液化裂纹产生材料附近的焊道内, 在合金接触线外侧, 由于温差的影响, 使晶粒未能完成熔化, 造成晶粒与金属黏合度不高, 在温度降低下, 材料与晶体连接处将产生合金材料富集现象, 致使焊接处发生局部断裂的现象。
在对合金材料进行焊接时, 热裂纹的发生最为普遍, 在结晶过程中, 其一般分为液固阶段、固液阶段和凝固阶段, 裂纹产生主要集中在固液阶段。其中液固阶段以液相为主, 在进行在外界拉伸力的作用下, 裂纹在产生时, 将直接由其他液态金属进行填充;固液阶段是指固态结晶含量较多, 在外界作用力的影响下, 结晶之间产生的缝隙未能及时得到流动结晶的填充, 进而增加裂纹产生的几率;凝固阶段代表金属以固态形式存在, 在凝固过程中, 内部应力处于饱和状态, 此时材料的塑性和强度达到最大值, 裂纹产生的概率降低。
在对合金管材进行焊接时, 应对材质进行分析, 依据材质的特性和使用环境进行焊接材料选取, 进而加大焊缝质量和整体材料的黏结性。为保证合金间焊缝的稳定性, 可在焊接时添加变质剂, 变质剂的选择一般以微量元素的细质颗粒为主, 以增强结晶过程中的晶粒流动性, 使其在焊接固液阶段发挥最大效用, 以提升焊缝的结构稳定性。同时在焊丝选择过程中, 应保证焊丝稳定性能和强度性能, 并采用规格较大的焊丝, 因为规格较大的焊丝产生的氧化区域较小, 在焊缝定量的情况下, 可实现均匀性送丝确保焊接过程的完整性。例如在进行7mm厚度以下的合金材料焊接时, 应选取1.2mm直径焊丝, 而在高于7mm厚度的合金材料焊接时, 应选用1.4mm焊丝, 以保证材料的利用最大化。在进行焊接前, 应对合金材料进行接口处理, 当合金材料厚度小于3mm时, 此时焊缝处不需进行坡口处理, 但在焊缝背面应进行倒角处理, 以便于焊接气体的排除, 同时可防止温度过高造成材料背部发生形变。当焊接材料较厚且坡口角度较大时, 单边坡口应保证55°, 双边坡口应保证35°, 通过坡口角度合理设置, 提升焊接精度。在对合金材料进行焊接时, 应对焊接材料的表面进行清洁工作, 去除材料表面的氧化膜, 此过程应选择钢刷或二甲基酮溶液进行清洗, 严禁用砂轮进行打磨, 因砂轮打磨将使杂质融合到材料中, 进而增加热裂纹的产生率。
在对合金管材进行焊接时, 通过材质的进行防控可减小裂纹产生几率, 但在具体操作过程中, 还应需正确的操作工艺对其进行焊接, 将材料的各项功能参数进行分析, 以保证焊接工序的完整性。首先应采取热集中焊接工艺, 对合金材料进行焊缝连接, 可有效降低材料凝固过程中产生应变型影响, 保证晶体可进行稳定性凝固, 进而提升焊接部位的抗裂性。在焊接时应采用小电流的方式, 并进行慢速均匀焊接, 防止形成液态金属熔池。
其次为降低焊缝受到的刚性, 在焊接工艺中可对合金材料进行预热, 降低材料融合过程中阻量值, 进而使焊缝处的内部应力下降, 进而减少焊接过程中固液阶段发生裂纹的几率。为保证焊缝的结构稳定性, 在利用对接焊工艺进行焊接时, 应尽量减小材料之间的缝隙, 或对合金材料进行坡口处理, 并严格按照规范流程进行焊接。
再次焊接过程中, 应对合金材料进行预热, 以降低焊接应力产生裂纹的几率, 同时在温度持续上升的过程中, 易形成恒温性区域, 减少焊缝内气孔产生。但在对合金材料厚度小于5mm的不可进行预热, 防止造成烧穿现象, 一般厚度高于5mm的材料可进行预热, 将温度控制在150～350℃之间, 且热感应区的范围应以焊缝为基准, 两侧各余出15cm。
最后在焊接作业中途停止或完成时, 应对焊接中产生的焊弧坑进行填满, 在将焊接热源移除, 防止焊接内部与外部的温差作用下产生弧坑裂纹。同时应依据合金材料的特性对保护气体进行选择, 以保证材料在高温下不会与气体发生反应, 在实际焊接过程中, 应注意焊接的方向, 对焊接平面的角度和弧度做出正确规划, 以防止焊丝对熔池的膜体造成破坏。在对合金材料焊接时, 应考虑到整体完工后, 合金材料冷却后体积的变化率, 其直接影响焊接材质的形变量和性能, 可采取敲击的方式, 对焊缝处进行点状式敲击, 使焊缝发生延伸现象, 通过厚度的变化来抵消冷却后产生的应力影响, 进而保证合金材料的性能。但在焊缝敲击过程中, 需避免对焊缝根端进行敲击, 以防止产生裂纹, 为保证内应力消除措施不受到材料和焊接方式的影响, 应针对工艺进行措施制定, 同时也可对材料进行热处理和夹装等方式进行处理, 以保证焊接后的合金材料稳定性不会受到形变影响。
综上所述, 文章对合金管材焊接工艺进行介绍, 并对合金管材焊接裂纹进行分析, 针对裂纹产生因素进行材料和工艺的防控措施研究。通过对合金材料进行预热、坡口倒角、清洁工作, 在依据规范性的技术工艺进行焊接, 并做好热处理工作, 防止焊接材料发生形变, 以提升焊缝的稳定性能。
摘要：焊接工艺作为工业生产中的重要技术之一, 依据材料对焊接方法合理选择, 可有效提升材料焊接后的性能完整性。文章对合金管材焊接工艺进行分析, 并对焊接过程中产生的裂纹种类和产生机理进行探讨, 为保证焊缝的质量和性能, 从合金材料防控和焊接工艺防控两方面对焊接作业中产生裂纹的防控因素进行研究。
关键词：合金管材,焊接作业,裂纹
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