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機器人焊接熱裂紋形成的原因及預防措施

焊接裂紋是焊接缺陷中非常嚴重的缺陷,嚴重影響焊接結構的使用性能和安全可靠性。許多焊接結構的損傷事故都是由焊接裂紋引起的。裂紋不僅降低了焊接接頭的強度,而且由于裂紋端部的間隙較大,還會引起嚴重的應力集中,從而促進了裂紋的發展和焊接結構的損傷。根據焊接裂紋形成的溫度,可分為熱裂紋和冷裂紋。根據裂紋的位置,可分為焊縫金屬裂紋和熱效應裂紋。

熱裂

焊接機器人在焊接過程中,焊縫金屬和熱影響區冷卻到固相線附近的高溫區時,會產生焊接裂紋。

1、熱裂紋的形成

焊縫金屬的熱裂紋也稱為凝固裂紋。由于大部分焊接材料為合金,合金的凝固從開始到結束都在一定的溫度范圍內進行,這是熱裂紋產生的根本原因。焊縫金屬中許多雜質的凝固溫度低于焊縫金屬的凝固溫度。首先,凝固焊縫金屬將熔點較低的雜質推入凝固結晶晶界,形成一層液膜。由于熔池在焊接過程中的冷卻速度非常高,導致焊縫金屬在冷卻過程中發生收縮,導致焊縫金屬產生拉應力。當凝固的焊縫金屬沿晶界被拉時,沒有足夠的液態金屬來補充,就會產生細小的裂紋。隨著溫度的不斷降低,拉應力不斷增大,裂紋不斷擴展,稱為  凝固裂紋。

當焊縫金屬中存在大量低熔點雜質時,焊縫金屬容易產生凝固裂紋,在母材和焊接材料中發現有害雜質,特別是硫。硫與鐵結合在鋼中形成硫化亞鐵(FeS)。FeS與鐵反應形成共晶物質。鋼的凝固溫度遠低于988℃的鋼。因此,硫足是引起鋼焊縫金屬凝固裂紋的最主要因素。此外,鋼中含碳量高有利于晶界處的富硫,這也是促進凝固裂紋形成的原因,所以使用含碳量低的焊接材料有利于防止凝固裂紋的形成。

熱影響區熔合線附近的熱裂紋稱為液化裂紋或熱撕裂。在多層焊接中,前一層的一部分是后一層的熱影響區,因此在熔接線附近也可能發生液化裂紋。液化裂縫的成因與凝固裂縫的成因基本相似。這種裂紋可能是冷裂紋的裂紋源,因此是有害的。

熱裂紋的顯著特征是截面呈藍黑色,即金屬在高溫下氧化的顏色。有些是熱裂紋流入礦渣的痕跡。此外,大多數孤立坑裂縫是熱裂縫。

2、防止熱裂紋的措施

錳具有脫硫作用。在錳含量不足、碗狀體和碳含量高的情況下,基材和路堤材料容易產生熱裂紋。一般情況下,賤金屬、焊條、焊絲的硫含量不應超過0.04%。一般情況下,低碳鋼和低合金網狀焊條和焊絲的含碳量不應超過0.12%。正確選擇電極類型,選用合格的優質電極是防止電極電弧焊熱裂紋的重要措施。

1對于高水合肼性能的焊接件,由于焊接過程中垂直變形小,焊接應力增大,產生熱裂紋。為減少焊接應力,應選擇合適的焊接規范,必要時應采取預熱和冷卻措施,并將焊接正交和焊接順序安排在一起。

2調整焊縫金屬的合金成分,如焊接鉻鎳不銹鋼,適當增加焊縫金屬的鉻含量,可顯著提高蠟燭金屬的熱裂紋抗力。焊接金屬時加入鑷子、釩、鐵、鈮、斷口、鋁等元素,可消除濃液膜,有效防止熱裂。

3熱裂紋板易在孤立坑中產生,即電弧坑裂紋。用電極電弧焊時,必須注意電弧坑的填充。


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