金屬材料的焊接技術(shù)

于存喜

摘 要：金屬材料相互之間存在著巨大差別，這就導(dǎo)致了對(duì)于各種金屬材料所運(yùn)用的焊接手法也不盡相同。基于此，本文逐一列舉了碳鋼的焊接技術(shù)、不銹鋼的焊接技術(shù)、低合金鋼的焊接技術(shù)、鑄鐵的焊接技術(shù)和鋁及銅的焊接技術(shù)與各種類型金屬焊接技術(shù)的具體運(yùn)用方法，同時(shí)根據(jù)不同使用情況對(duì)焊接技術(shù)進(jìn)行了相應(yīng)分類并做出了系統(tǒng)的闡釋和說(shuō)明。

關(guān)鍵詞：金屬材料；焊接技術(shù)；不銹鋼

中圖分類號(hào)：TG456.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）04-0074-02

金屬材料的可焊接性指的是金屬在一定的焊接技術(shù)條件下取得良好焊接接頭的難易程度，而一般金屬材料也都具有可焊接性。由于焊接技術(shù)分成很多不同種類，而且對(duì)于不同金屬材料所使用的焊接方法也不一樣，需要區(qū)別對(duì)待，因此下面將根據(jù)不同金屬材料所使用的各種焊接技術(shù)依次來(lái)進(jìn)行介紹。

1 碳鋼的焊接技術(shù)

碳鋼所具有的焊接性是受含碳量的高低所決定的，碳鋼按照其含碳量的高低分為低碳鋼、中碳鋼及高碳鋼，不同碳鋼有不同的焊接方法，各自的焊接方法如下：

（1）低碳鋼，低碳鋼具有含碳量低、合金元素含量低、鋼強(qiáng)度較差和可塑性較好的特點(diǎn)。這使其具備了良好的焊接性，基本上任何焊接方法都可以對(duì)低碳鋼進(jìn)行焊接，且使用一般焊接方法對(duì)低碳鋼進(jìn)行焊接就能取得很好地焊接接頭效果。在對(duì)低碳鋼進(jìn)行焊接前一般不需要對(duì)其進(jìn)行加熱處理，只有在周邊環(huán)境出現(xiàn)較低溫度的情況或所焊接材料結(jié)構(gòu)剛性過(guò)強(qiáng)時(shí)，才需要考慮在焊接前對(duì)其進(jìn)行加熱處理。其中低碳鋼中的沸騰鋼由于包含了大量的磷和硫等礦物質(zhì)，并且這些礦物質(zhì)的分布很不均勻，這樣就導(dǎo)致在焊接時(shí)沸騰鋼鋼身易出現(xiàn)許多裂縫。在進(jìn)行厚板焊接時(shí)也容易出現(xiàn)層狀撕裂的情況，因此在一般關(guān)鍵構(gòu)造上不使用沸騰鋼，而是使用鎮(zhèn)靜鋼進(jìn)行焊接；

（2）中碳鋼，中碳鋼的碳含量一般在0.25%-0.45%之間，比較低碳鋼來(lái)說(shuō)，中碳鋼具有強(qiáng)度大，容易出現(xiàn)淬硬的特點(diǎn)，這導(dǎo)致中碳鋼的焊接難度較大。故此對(duì)中碳鋼的焊接標(biāo)準(zhǔn)必須要嚴(yán)格進(jìn)行制定，同時(shí)還需要降低焊接后的溫度。在必要情況下，還需要在焊接前對(duì)中碳鋼進(jìn)行預(yù)熱處理，以保證其加熱溫度控制在150-250攝氏度之間。此外由于中碳鋼具有構(gòu)造較厚的特點(diǎn)，一般在對(duì)其進(jìn)行焊接時(shí)需要將預(yù)熱溫度再提高一些；

（3）高碳鋼，高碳鋼的碳含量比較高，通常都在0.6%以上，故此對(duì)其進(jìn)行焊接操作后易有淬硬現(xiàn)象出現(xiàn)。在焊接時(shí)產(chǎn)生的殘余應(yīng)力和焊接應(yīng)力會(huì)在鋼身上產(chǎn)生裂紋，導(dǎo)致其焊接性變差。因此通常情況下焊接構(gòu)造是不選擇高碳鋼為焊接材料的，高碳鋼一般只是零散的被用來(lái)對(duì)局部損壞器件進(jìn)行修補(bǔ)[1]。

2 不銹鋼的焊接技術(shù)

根據(jù)空氣冷卻后室內(nèi)溫度的區(qū)別，通常將不銹鋼分成奧氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼和馬氏體不銹鋼三類。對(duì)以上三類不銹鋼的具體焊接方法介紹如下：

（1）奧氏體不銹鋼，奧氏體不銹鋼是在日常生產(chǎn)中得到最普遍應(yīng)用的不銹鋼。其中18-8型奧氏不銹鋼其中得到應(yīng)用最多的一種。盡管其包含較多的鉻元素和鎳元素，但其存在著含碳量低的優(yōu)點(diǎn)，這也讓其具備了良好的可焊性，一般不需要采用特殊的焊接方法就可以對(duì)其進(jìn)行焊接操作。在實(shí)際生產(chǎn)中，一般選用電弧焊、鎢極氬弧焊、埋弧焊和等離子弧焊等方式對(duì)其進(jìn)行焊接操作。

（2）鐵素體不銹鋼，在對(duì)鐵素體不銹鋼進(jìn)行焊接操作時(shí)，熱影響區(qū)里所含有的鐵素體顆粒容易在高溫的影響下漸漸變得粗糙化，導(dǎo)致短時(shí)間內(nèi)焊接接頭的韌性和可塑性大大下降，甚至造成接頭處斷裂。故此，在對(duì)鐵素體不銹鋼開(kāi)展焊接操作時(shí)，預(yù)熱溫度必須保持在150攝氏度以下，同時(shí)要通過(guò)較小的電流進(jìn)行快速焊接操作，這樣可以在最大程度上避免鐵素體顆粒粗糙化的情況發(fā)生；

（3）馬氏體不銹鋼，在對(duì)馬氏體不銹鋼進(jìn)行焊接操作時(shí)，在空氣逐漸冷卻后，焊縫可能會(huì)轉(zhuǎn)化成馬氏體組織，這樣在焊接后特別容易發(fā)生淬硬現(xiàn)象導(dǎo)致冷裂紋的出現(xiàn)，含碳量越高的馬氏體不銹鋼越容易出現(xiàn)冷裂紋和淬硬現(xiàn)象。故此，焊接前的預(yù)熱溫度一定要保持在200—400攝氏度之間，在焊接完成后再開(kāi)展熱處理操作。

3 低合金鋼的焊接技術(shù)

低合金鋼的含碳量不超過(guò)0.25%，故此低合金鋼具有可塑性好的特點(diǎn)，這導(dǎo)致其在焊接時(shí)不會(huì)出現(xiàn)淬硬現(xiàn)象，使其具備了很強(qiáng)的可焊性。低合金鋼的焊接技術(shù)具備以下幾種特點(diǎn)：

（1）低合金鋼的可焊性由其化學(xué)成分中的合金元素和強(qiáng)度等級(jí)決定，低合金鋼中合金元素和含碳量越少，其可焊性越高，反之低合金鋼中合金元素和含碳量越多，那么其可焊性反而會(huì)越低；

（2）其中得到最普遍使用的具有低強(qiáng)度等級(jí)的低合金構(gòu)造鋼，其焊接標(biāo)準(zhǔn)與低碳鋼的焊接標(biāo)準(zhǔn)相類似。在含碳量越多的情況下，低合金鋼在焊接時(shí)就越容易出現(xiàn)淬硬和裂紋的現(xiàn)象，同時(shí)隨著鋼強(qiáng)度的不斷增加其發(fā)生冷裂的可能性也越來(lái)越高。故此在對(duì)低合金鋼開(kāi)展焊接操作之前必須要對(duì)其進(jìn)行預(yù)熱；

（3）通常低合金鋼的焊接方法有焊條焊、電弧焊、埋弧焊和二氧化碳保護(hù)焊等。一般情況下，在被要求為全焊透的管狀工件做打底焊操作時(shí)，采取的工作方法是鎢極電弧焊。在焊接厚板工件例如厚壁壓力容器時(shí)，可以采取的工作方法是電渣焊[2]。

4 鑄鐵的焊接技術(shù)

由于鑄鐵含碳量高，硫磷等雜質(zhì)較多，同時(shí)存在組織不均勻的情況，導(dǎo)致了鑄鐵的可塑性和焊接性都比較差。在對(duì)鑄鐵進(jìn)行焊接時(shí)，容易出現(xiàn)以下問(wèn)題：焊后易出現(xiàn)白口組織，還容易發(fā)生裂縫、氣孔和夾渣等現(xiàn)象，導(dǎo)致難以進(jìn)一步做切削加工操作。故此鑄鐵焊接在主要的生產(chǎn)中是不被用來(lái)作焊接材料的，只是用來(lái)焊補(bǔ)生產(chǎn)過(guò)程中可能出現(xiàn)的鑄鐵件構(gòu)造缺失或局部缺陷的情況。依照鑄鐵件的特點(diǎn)通常采用以下兩種方式使用鑄鐵進(jìn)行焊接操作：

（1）熱焊法，在進(jìn)行焊接操作前先將鑄鐵件全體或部分加熱到600-700攝氏度的高溫，同時(shí)在焊接時(shí)要保持預(yù)熱溫度不發(fā)生變化。在焊接完成之后再讓溫度慢慢降低。采用熱焊法可以讓焊件受熱均勻，而減慢其冷卻速度還可以防止接口出現(xiàn)白口組織或裂紋的情況。

（2）冷焊法，在進(jìn)行焊接操作前不進(jìn)行預(yù)熱處理，或采用400攝氏度以下的溫度進(jìn)行預(yù)熱處理的一種焊接技術(shù)。因?yàn)殍T鐵金屬材料很容易發(fā)生裂縫和白口的情況，故此必須要通過(guò)改變其焊縫化學(xué)成分的方法來(lái)防止裂縫和白口的出現(xiàn)。冷焊法在操作時(shí)需要運(yùn)用窄焊縫、斷電弧和小電流來(lái)降低熔深，要控制好焊接長(zhǎng)度，通常每次焊接的長(zhǎng)度為0-50毫米，同時(shí)在焊接之后要及時(shí)輕擊焊縫，這樣可以讓焊接應(yīng)力下降，從而盡可能地減少焊縫開(kāi)裂的可能。

5 鋁及銅的焊接技術(shù)

除了以上四種鐵金屬的焊接技術(shù)外，還有鋁和銅也會(huì)在生產(chǎn)中出現(xiàn)焊接情況，二者焊接方法如下：

（1）鋁或鋁合金的焊接方法，鋁在焊接時(shí)容易氧化變成氧化鋁，故此在焊縫中常產(chǎn)生鋁殘?jiān)@時(shí)就需要采用一些特殊的焊接辦法。一般焊接鋁或鋁合金時(shí)常用的方法有氣焊，電阻焊、釬焊及氬弧焊等。其中氬弧焊效果最好，這是因?yàn)闅寤『改茏詣?dòng)去掉鋁表面的氧化膜，這樣可以對(duì)焊縫起到很好的保護(hù)作用；

（2）銅或銅合金的焊接方法，與鋁的焊接方法類似，在對(duì)銅或銅合金進(jìn)行焊接時(shí)，焊縫在凝固時(shí)不能及時(shí)排出的氫氣容易形成氣孔。由此可以推斷，對(duì)銅或銅合金也需要采用一些特殊的焊接辦法，針對(duì)銅或銅合金通常采用氣焊、電弧焊、釬焊及氬弧焊等焊接方法，其中以氬弧焊的效果最佳[3]。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文集中探討了不同種類金屬的焊接技術(shù)和應(yīng)用方法。對(duì)碳鋼、不銹鋼、低合金鋼、鑄鐵和鋁及銅運(yùn)用科學(xué)合理的焊接方法能夠很好的增強(qiáng)其可焊接性，還能避免出現(xiàn)白口、淬硬和冷裂等焊接錯(cuò)誤，保證焊接接口牢固不出問(wèn)題。希望本文的研究可以更好的提升行業(yè)內(nèi)金屬材料的焊接技術(shù)水平，為我國(guó)工業(yè)科技領(lǐng)域取得更大的進(jìn)步作出一些貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭繼水.談幾種金屬材料的焊接[J].價(jià)值工程，2010，29（33）：266.

[2]薛廣鵬.幾種金屬材料焊接方法的探究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012，（24）：77.

[3]白濤，劉磊.對(duì)幾種金屬材料焊接探討[J].科技視界，2016，（05）：143.