焊接过程的基本问题

各类的焊接方法都是为适应生产的需要而发展起来的。随着现代科学技术的发展,还将继续不断地出现新的焊接方法,现有的焊接方法也将取得改进和应用。无论何种焊接方法都存在一些基本问题。

1.能量输入

对于每种焊接成形方法,最重要的是需供给焊接部位某种形式的能量,如通过加热和加压输入能量。除钎焊外几乎所有的焊接方式都是局部加热,特别是熔化焊,是以集中移动热源的方式加热和熔化金属的。因此焊件的温度分布不均、不稳定,常产生焊接的物理化学冶金过程不平衡,焊接应力变形等。

2.清除表面污染

两个被焊接表面在无氧化物或其他污染的情况下,才能形成满意的焊接接头。虽然在焊接之前进行清理是有益的,但往往是不够的,而每种焊接成形的特点是使污染表面熔解或消散。这可由焊剂的化学反应、电弧飞溅或机械方式来完成。必须从焊接表面清除的三种污染物质有极薄膜层、吸附的气体和氧化物。

3.组织性能不均匀

在熔化焊接过程中,随着加热过程的进行,在焊接熔池将伴随着极不平衡的冶金过程。焊接熔池的冶金和结晶过程均不同于炼钢和铸造时的金属冶炼和结晶过程。虽然被焊材料在成分及性能上已满足了产品的设计和使用要求,但由于焊接接头部位的冶金作用,所形成的焊缝的化学性能和组织性能,往往与母材金属有相当明显的差别。在焊缝进行冶金过程的同时焊缝两侧的不同位置也经历着不同的热循环,离焊缝边界越近,其加热的峰值温度越高而且加热速率和冷却速率也越大。因此,在这些区域事实上进行着一个特殊的热处理过程,在整个受热影响的区域引起不均匀的组织变化。这种性能的不均匀性,对整个结构的强度和断裂行为会产生明显的影响。

4.残余应力和残余变形

焊接过程是一个局部加热过程,因此焊件上温度极端不均匀。这一不均匀的温度场使焊接结构存在很大的残余应力和残余变形。

5.焊接缺陷及检测

在焊接过程中,通常会产生诸如裂纹、未焊透、气孔、夹渣等缺陷,而这些缺陷往往是焊接结构产生破坏的根源。因此,对焊接缺陷的形成原因及检测方法的研究是焊接过程的基本问题之一。重要的焊接结构在制造及使用过程中,一般都必须进行无损检测,以确定缺陷的性质及形貌。