淺析焊縫氣孔缺陷的主要成因及防治措施

摘 要：焊接制造技術具有比較強的理論性、綜合性和實踐性。本文在簡要分析焊縫氣孔的類型以及缺陷主要成因的基礎上，著重論述了焊縫氣孔缺陷的主要防治措施。

關鍵詞：氣孔類型；缺陷；成因；防治措施

焊接制造實際上是一門實踐性、理論性和綜合性都比較強的技術，而在焊接過程中出現的缺陷會對整個焊接質量造成很大的影響，嚴重時甚至會致使焊接件直接報廢。因此，要正確分析好造成缺陷的主要原因，并根據這些原因采取有效的防治措施。目前在金屬的焊接過程中最常出現的就是焊縫氣孔這一缺陷，而這一缺陷主要是由兩種情況造成的：一是在熔池內產生的一氧化碳和和水等冶金反應產物；二是氫氣和氮氣等來自外部的溶解度非常有限的氣體。氣泡主要是由于焊接的熔池里面吸收的氣體出現飽和而形成，而這些氣泡因為在焊接過程中不能及時地排出去而殘留在焊縫里面，最終形成了氣孔缺陷。

1 焊縫氣孔的類型

焊縫氣孔會根據不同的特征分為不同的類型。例如，根據氣孔的分布區域可以把它們分為勻布狀氣孔和孤立氣孔；再比如，根據氣孔的形態的不同又可以把它們分為條形氣孔和球形氣孔。而本文在此主要是根據它的氣體類型的聯系進行區分的，具體可分為應用型氣孔和反應型氣孔。

2 焊縫氣孔的形成原因

氣孔的形成主要是由于氣體的存在造成的，這兩者具有了必然的聯系。而氣孔實際上就是氣泡在金屬凝固的時候不能及時排除而殘留在金屬中造成的。而形成氣泡的過程主要包括兩個方面，即形核和穩定成長。而在這兩個過程中，焊縫最終是否會形成氣孔，主要是由金屬凝固速度和氣孔的逸出速度兩者間的對比關系所決定的，并且當氣泡逸出的速度小于金屬的凝固速度時，焊縫就會比較容易產生氣孔。而影響這兩者的速度比例的具體又可以分為以下這些因素。

2.1 影響氣泡浮出速度的因素

2.1.1 氣泡的尺寸

氣泡尺寸的大小會影響氣泡的浮出速度進而影響到焊縫氣孔的產生。氣泡的半徑越大，則氣體浮出的速度就會變快。也就是說，當原始的氣體數量很多卻可以讓氣泡的半徑不斷增大直至完全逸出的時候，產生氣泡的可能性相對會比較小，而當原始氣體的數量很少無法增大氣泡的半徑時，那么產生氣孔的可能性反而比較大。例如，剛被涂壓過后但還沒有被烘干的焊條，在進行焊接的時候焊縫產生氣孔的可能性很小，而在烘干這道程序上，如果沒有完全烘干，則焊縫很容易就會產生氣孔。

2.1.2 金屬的密度

因為液體金屬的密度遠大于氣泡的密度，因此氣泡的逸出速度并不是取決于氣泡的密度而是取決于金屬的密度。氣泡逸出的速度會隨著液體金屬密度的大小而不同。當金屬的密度越大時，氣體逸出的速度會越快，反之，當金屬的密度越小，氣體逸出的速度則會越慢。因此，一般情況下，重金屬在焊接時不容易產生氣孔，而輕金屬就會很容易產生氣孔。

2.1.3 金屬的粘度

金屬的粘度對焊縫氣孔產生的影響也很大。在金屬的凝固階段中，液體金屬的粘度會急劇增大，致使氣泡很難在短時間內迅速浮出，從而殘留在金屬里面形成了氣孔。尤其是在焊縫的比較深的地方，氣泡浮出的難度會更加加大，從而很容易在它的根部形成氣孔。

2.2 焊接工藝的條件對氣孔產生的影響

焊接條件的正常與否會直接影響到電弧的穩定性，當它的條件不穩定時，就會使得電弧失去了正常的保護作用，從而致使熔融金屬里會融入大量的外在氣體，造成氣孔的產生。如仰焊或橫焊條件不利于對氣體的排出，因此相對于平焊條件下仰焊和橫焊產生氣孔的可能性會更大。此外，立焊條件下氣孔產生的可能性也會隨著立焊傾向的變化而變化，當向下立焊時，產生氣孔的可能性比較大，反之，向上立焊時產生氣體的可能性會比較小。

2.3 焊接材料對氣孔產生的影響

從金屬冶煉性能的角度上看，焊接材料的還原性和氧化性能否平衡會影響到焊縫氣孔的產生。不同的焊接材料對氣孔的敏感程度不同，有的會對氣孔敏感性很低，有的會對氣孔敏感性很強。如氧化鐵類的焊接條會具有很好的抗銹性能，而低青類的焊條在抗銹性能方面就會比較差，容易致使焊縫氣孔的產生。

3 焊縫氣孔的主要防止措施

3.1 控制好金屬焊接的條件

正常的焊接條件不僅可以保證焊槍、電源、焊柜等焊接設備的正常工作狀態，而且可以有效控制好焊接工藝的正常參數。在焊接的過程中，可以通過對焊接條件的控制來對電弧外圍的氣體進行限制以及為熔池中氣體能夠快速逸出創造有利的條件。首先就反應性氣體而言，只有創造出有助于氣體逸出而限制外在氣體融入的條件才能把焊縫氣孔產生的可能性降低。對于不同焊接方式會影響到氣泡產生的這一情況，我們可以在焊接的過程中增加脈沖，從而減少氣體的產生。

3.2 嚴格選用焊接的材料

在選用焊接材料方面，必須要選用與焊接金屬物體相匹配的材料，盡量選取抗銹性能比較好的焊接材料。如可以選用鋼條的焊接材料，在鋼條的焊接過程中，可以選取合適的惰性氣體作為保護氣，并在惰性氣體中添加進少量氧、二氧化碳等活性氣體，從而通過降低氫的分壓去限制氫氣的融入，同時還能使液體金屬表面的張力降低以及活動性能的增大，從而有利于促進氣體的排出。

3.3 抑制外來氣體的融入

首先是要清理好焊接材料的表面，因為焊絲和工件表面的油污、鐵銹或氧化膜在焊接的過程中均可以向熔池提供氧和氫，從而造成了焊縫氣孔的產生，因此在進行焊接時，焊絲表面不能帶有油污或者鐵銹等等。而對于鐵銹的清理方法，一般可以采用鋼絲刷或機械砂輪打磨的方式進行清理，而針對有色金屬的氧化膜，則可讓機械清理和化學清洗兩種清理方式結合使用。并且在清洗過后，要及時進行焊接。其次是要注意焊接材料的防潮，要把烘干的焊條放到特定的保溫箱或烘干箱中保管好。再次是要對焊條加強防護，防止空氣入侵熔池。

4 結束語

焊接過程中會由于許多因素的影響而造成焊縫氣孔的產生，氣孔的產生一方面會跟氣泡自身的特性有關，也跟金屬自身的密度有關，此外選用焊接材料的不同也會影響到焊縫氣孔的產生。因此，我們要正確分析好影響氣孔缺陷產生的這些因素，并作出有效的防治措施，如保持焊接的正常條件、選用適用的焊接材料，加強對焊接條的清理和防護。

參考文獻

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