油污等有機(jī)污染物殘留對(duì)焊接的影響

案例簡(jiǎn)介

焊接的方法很多，金屬焊接方法有40種以上，按焊接過(guò)程的特點(diǎn)不同可分為：熔焊、壓焊和釬焊三大類(lèi)。母材或稱(chēng)基本金屬上殘留的油污、脂、蠟等有機(jī)污染物對(duì)焊接效果的影響是毋庸置疑的。

詳細(xì)介紹

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　　焊接過(guò)程中的因油污清潔度不良造成的常見(jiàn)缺陷：

　　1. 氣孔：焊件表面焊前清理不良，藥皮受潮，焊接電流過(guò)小或焊接速度過(guò)快，使氣體來(lái)不及逸出熔池。

　　2. 夾渣：接頭清理不良、焊接電流過(guò)小，運(yùn)條不適和多層焊時(shí)前道焊縫的熔渣未清除干凈等易產(chǎn)生夾渣。

　　3. 未焊透：焊接電流過(guò)小，焊接速度太快、坡口角度太小或裝配間隙太小、電弧過(guò)長(zhǎng)等易形成未焊透。

　　4. 裂縫：不正確的預(yù)熱和冷卻，不合理的焊接工藝(如焊接次序)、鋼的含硫量過(guò)高、氣孔與夾渣的誘發(fā)等均會(huì)形成裂縫。

　　總的來(lái)說(shuō)，母材清潔度不良會(huì)導(dǎo)致接頭處會(huì)產(chǎn)生裂紋、氣孔、未焊透、夾渣等缺陷而引起應(yīng)力集中，降低承載能力，甚至造成脆斷。

　　因此，幾乎每種焊接方法，都要求焊前將油污清理干凈。

　　絕大多數(shù)油污都是有機(jī)類(lèi)化合物，有機(jī)類(lèi)化合物在高溫下會(huì)分解出水、氫等，水和氫易使焊接頭產(chǎn)生氣孔和氫脆、裂紋。這些化合物對(duì)焊接熔池的影響也遠(yuǎn)遠(yuǎn)比表面的銹蝕、雜質(zhì)等大;焊接過(guò)程中，也是金屬內(nèi)部鐵碳相變的過(guò)程，有機(jī)物經(jīng)高溫分解，對(duì)金屬內(nèi)部的金相產(chǎn)生非常大的影響。下面介紹了有機(jī)物中的各類(lèi)元素對(duì)焊接的影響。

　　油污等有機(jī)化合物的主要元素為C、H、O。

　　H是鋼中有害的元素，鋼中含H將是鋼材變脆，稱(chēng)為氫脆。H還會(huì)使鋼中出現(xiàn)白點(diǎn)等缺陷，這種現(xiàn)象在合金鋼中尤為嚴(yán)重。

　　焊接時(shí)H主要來(lái)源與焊接材料中的水分、母材的油污等。

　　O在焊接時(shí)主要以金屬氧化物夾雜形式存在與焊縫中，氧化物夾雜對(duì)于鋼的力學(xué)性能(尤其是疲勞強(qiáng)度)有嚴(yán)重的影響，會(huì)造成鋼的熱脆性。

　　對(duì)于焊接前油污等有害雜質(zhì)的控制，主要從工藝措施(清洗污染物)和焊前清潔度檢測(cè)兩方面入手。首先通過(guò)清洗工藝清除焊件和焊接材料附著的油污等有機(jī)污染物，再通過(guò)SITA Cleanospector表面清潔度儀作為焊接前母材表面清潔度的監(jiān)控，以此來(lái)預(yù)防氣孔、裂縫和脫焊等焊接缺陷，從而大大提升并穩(wěn)定一次焊合率。

表面清潔度儀

　　德國(guó)SITA公司研發(fā)的SITACleanospector表面清潔度儀采用的熒光激發(fā)法測(cè)油污清潔度是目前世界上可以量化輸出清潔度的技術(shù)，其利用油、脂、蠟等有機(jī)污染物在紫外光照射下會(huì)發(fā)生熒光反應(yīng)的特性，通過(guò)共焦法原理，檢測(cè)金屬、陶瓷和玻璃底材上的有機(jī)污染物，測(cè)量結(jié)果不會(huì)受到工件的表面粗糙度差異影響。SITA Cleanospector表面清潔度儀輸出的數(shù)值可作為判定工件表面清潔程度的標(biāo)準(zhǔn)，從而作為焊接前的質(zhì)檢標(biāo)準(zhǔn)，穩(wěn)定焊接前母材及焊接材料的清潔度，避免氣孔、裂縫和脫焊等焊接缺陷。

　　附表：對(duì)表面清潔度要求較高的焊接工藝及其特點(diǎn)：

焊接方法		原理特點(diǎn)	應(yīng)用范圍
焊接方法		原理特點(diǎn)	被焊材料	板厚/mm	接頭類(lèi)型	特點(diǎn)	備注
熔焊	氣焊	利用乙炔和氧氣等可燃?xì)怏w燃燒發(fā)熱來(lái)熔化焊件及焊條進(jìn)行焊接。焊件變形大、焊接質(zhì)量不高、生產(chǎn)率較低	碳鋼	≤3	對(duì)接	用于載荷不大的結(jié)構(gòu)	常用于焊接薄鋼板、黃銅和焊補(bǔ)鑄鐵件；也可作為釬焊、熱處理等的加熱熱源
			鑄鐵	—
			鋁、銅及其合金	≤14
	手工鎢極氬弧焊	利用電弧加熱、氬氣保護(hù)進(jìn)行焊接。焊接質(zhì)量好、焊接變形小、限室內(nèi)焊接	不銹鋼、耐熱鋼、鋁、銅、鈦及其合金	0.25～8	對(duì)接、搭接、丁字接、角接、	用于載荷不大的結(jié)構(gòu)，致密性、耐蝕性和耐熱性較好	適宜焊接活潑易氧化的金屬，焊前需仔細(xì)清理工件表面
	熔化極氬弧焊	利用電弧加熱、氬氣保護(hù)進(jìn)行焊接。焊接質(zhì)量好、焊接變形小、限室內(nèi)焊接	不銹鋼、耐熱鋼、鋁、銅、鈦及其合金	8～25	對(duì)接、搭接、丁字接、角接、	用于載荷不大的結(jié)構(gòu)，致密性、耐蝕性和耐熱性較好	適宜焊接活潑易氧化的金屬，焊前需仔細(xì)清理工件表面
	電子束焊	利用在真空中電子轟擊金屬表面產(chǎn)生的熱量來(lái)熔化金屬。金屬不氧化、無(wú)污染、焊縫表面平滑、熔合好、無(wú)缺陷	低合金鋼、不銹鋼、高強(qiáng)度鋼、鋁、鈦、鋯、鉬、鈹、鉭、也可焊接異種金屬	0.1～200	對(duì)接、搭接、丁字接	適用于焊接要求變形小的經(jīng)過(guò)精加工的零件或貴重零件的補(bǔ)焊，且焊后不需再加工	含鋅高的鋁合金、黃銅、未脫氧的低碳鋼等不能焊。焊件尺寸受真空室限制，用于原子能、航空、航天等部門(mén)
	激光焊	用激光能來(lái)熔化金屬進(jìn)行焊接。被焊材料不易氧化、生產(chǎn)率高	不銹鋼、銅、鎳、鉬、鎢、鉭、也可焊接異種金屬	線(xiàn)材、薄板	對(duì)接、搭接、丁字接	適用于微型、精密零件和對(duì)焊接質(zhì)量要求較高的場(chǎng)合	裝置復(fù)雜、適用于電子、儀表業(yè)的微型件焊接、可實(shí)現(xiàn)薄片、薄膜、絲與絲及異種金屬的焊接
壓力焊	對(duì)焊	利用低電壓大電流在焊件接觸處產(chǎn)生電阻熱加熱金屬，在壓力下完成焊接。焊接過(guò)程不需填充金屬與焊劑，生產(chǎn)率高、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，焊前表面需要清理	碳鋼、合金鋼、不銹鋼、鋁、銅及異種金屬焊接	截面積由0.1～20000mm²線(xiàn)材、管材和板材	對(duì)接	要求堅(jiān)固的焊縫	設(shè)備復(fù)雜、耗電量大
	點(diǎn)焊		碳鋼、合金鋼、耐熱鋼及鈦、鋁、銅及其合金	0.05～6	搭接		適用于薄板、沖壓件及鋼筋
	縫焊		低碳鋼、不銹鋼及銅合金	＞3	搭接	要求堅(jiān)固、緊密的焊縫	適用于要求氣密性的焊縫
釬焊	利用熔融釬料的粘著力或熔合力把焊件表面粘合起來(lái)。工件變形小、接頭光滑、尺寸精確，但接頭強(qiáng)度低	各種金屬及異種金屬		搭接	用于其他焊接方法難于焊接的工件，并對(duì)強(qiáng)度要求不高的場(chǎng)合	焊接中變形小、可以制造復(fù)雜的工件