焊接技巧：如何預防裂紋和夾渣的產生
在金屬焊接工藝中，熱裂紋與冷裂紋、非金屬夾渣等缺陷作為典型焊接質量問題頻繁出現，其形成機制具有多維復雜性。這些缺陷不僅直接削弱焊縫的致密性和力學性能，更因應力集中效應成為結構服役期間潛在的脆性斷裂源，對整體構件的承載安全性和疲勞壽命構成重大威脅。下面就給大家來分享一些方法來改善這些問題。
一、焊接裂紋的預防
（一）熱裂紋
- 控制焊接電流和速度：電流過大、焊接速度過慢，會使焊縫金屬過熱，增加熱裂紋產生的幾率。例如，在焊接較薄板材時，若使用較大電流，焊縫金屬在快速冷卻過程中容易因收縮應力而產生裂紋。一般來說，根據板材厚度和材質，選擇合適的電流和焊接速度，薄板材焊接時電流可控制在 50 - 80A，焊接速度保持在 3 - 5mm/s。
- 調整焊接順序：合理的焊接順序能減少焊接應力。對于復雜結構，采用對稱焊接順序，使焊縫的收縮應力相互抵消一部分。如焊接 H 型鋼，先焊接翼緣板的對接焊縫，再焊接腹板與翼緣板的角焊縫，且兩側角焊縫應同步對稱焊接。
- 選用低雜質的焊接材料：焊接材料中的硫、磷等雜質是產生熱裂紋的重要因素。選擇質量可靠、雜質含量低的焊條、焊絲等，如堿性焊條，相比酸性焊條，對硫、磷的控制更好，能有效降低熱裂紋傾向。
（二）冷裂紋
- 預熱與后熱：對于一些易產生冷裂紋的鋼材，如低合金高強鋼，焊前預熱能降低焊接接頭的冷卻速度，減少淬硬組織的產生。預熱溫度根據鋼材種類和板厚確定，一般低合金高強鋼的預熱溫度在 100 - 200℃。焊后及時進行后熱，能促使氫的逸出，防止氫致裂紋。后熱溫度通常在 200 - 350℃，保溫時間根據板厚計算，每 25mm 板厚保溫 1 小時。
- 控制氫含量：氫是導致冷裂紋的關鍵因素之一。使用低氫型焊接材料，且嚴格按照要求烘干，如堿性焊條烘干溫度為 350 - 400℃，保溫 1 - 2 小時。同時，清理焊件表面的油污、鐵銹等雜質，因為這些雜質在焊接過程中會產生氫。
- 改善焊接接頭的應力狀態：避免在焊縫根部產生尖銳的缺口，保證焊接接頭的過渡平滑。例如，在開坡口時，將坡口角度控制在合適范圍，一般 V 形坡口角度為 60 - 70°，這樣能減少應力集中，降低冷裂紋產生的可能性。
二、焊接夾渣的預防
（一）正確選擇焊接參數
- 電流和電壓匹配：電流過小，熔渣不易浮出；電壓過高，會使電弧拉長，保護效果變差，導致空氣中的雜質進入焊縫形成夾渣。以常見的碳鋼焊接為例，焊接電流為 120 - 150A 時，焊接電壓應在 20 - 22V 之間，這樣能保證良好的熔池流動性，使熔渣順利浮出。
- 焊接速度適中：焊接速度過快，熔池停留時間短，熔渣來不及浮出就被覆蓋在焊縫中。一般焊接速度控制在 4 - 6mm/s，確保熔渣有足夠時間與液態金屬分離。
（二）加強焊件清理
- 去除表面雜質：焊件表面的鐵銹、油污、氧化皮等雜質在焊接過程中會進入熔池形成夾渣。在焊接前，使用砂紙、鋼絲刷等工具將焊件待焊部位清理干凈，露出金屬光澤。對于油污嚴重的焊件，可先用有機溶劑清洗。
- 清理坡口：坡口內的雜質同樣會導致夾渣。在開坡口后，仔細清理坡口邊緣及內部，確保無雜質殘留。對于多層多道焊，每焊完一層，都要清理層間的熔渣，可使用敲渣錘、鋼絲刷等工具。
（三）正確的操作手法
- 運條方式：采用合適的運條方式，如鋸齒形、月牙形運條，能使熔池攪拌均勻，促進熔渣上浮。在運條過程中，要注意擺動幅度適中，保證兩側母材充分熔化，同時避免熔渣超前流入熔池。
- 注意焊條角度：焊條與焊件的角度應保持在合適范圍，一般為 60 - 80°。角度不當會影響電弧對熔池的保護和熔渣的上浮。例如，焊條角度過小，電弧吹力不能有效將熔渣吹向后方，容易造成夾渣。
總之，要避免焊接時出現裂紋和夾渣，需要從焊接工藝的各個環節入手，嚴格控制焊接參數、做好焊件清理、掌握正確的操作手法，這樣才能確保焊接質量，打造出高質量的焊接結構。希望這些經驗能對大家在實際焊接工作中有所幫助。
注：本篇文章源自焊接研習社
