为了保证焊缝质量，需要什么措施？

焊接从母材和焊条熔化到熔池的形成、停留、结晶，其过程发生了许多的冶金化学反应，这样就影响了焊缝的化学成分、组织、力学性能(强度、硬度、韧性和疲劳极限) 、物理和化学性能，因此，焊缝的质量好坏关系到焊件的质量好坏，会影响到焊件的使用性能。所以我们应该对如何提高焊缝的质量进行分析。

一、熔焊冶金机理

1 氧化

熔池的体积很小，受电弧加热升温很快，温度可达2000 ℃或更高。在高温下氧气发生分解，成为氧原子，这样，其化学性质非常活泼，容易与金属和碳发生氧化反应，形成大量的金属氧化物和非金属氧化物，反应方程式如下:

Fe + O = FeO Mn + O = MnO

Si + 2O = SiO2 2Cr + 3O = Cr2O3

C + O = CO

这样，Fe 、Mn、Si 、C 等元素大量烧损，使焊缝金属含氧量增加，焊缝力学性能大大下降(如低温冲击韧性明显下降，引起冷脆，使得焊件在低温条件下的安全性降低) 。当焊缝凝固冷却后，FeO 转变为Fe3O4 ，它使焊缝金属的屈服极限、冲击韧度、疲劳极限。SiO2 、MnO 如果没有充足的时间上浮，则成为夹杂物。CO如果没有析出，则成为焊缝中气孔。这些夹杂物和气孔都会降低焊缝的性能。焊接高碳钢和铸铁时容易发生CO 气孔;焊接灰口铸铁时，由于碳、硅的烧损，冷却快，焊缝会成为硬脆的白口组织。

2 熔池吸气

(1) 吸氮。由于受到高温的影响，氮气也要发生分解，形成氮原子，溶于液态金属中，在冷却过程中要发生相变(奥氏体转变为铁素体) ，氮在固溶体中的溶解度发生突降，最后以Fe4N 析出，由于Fe4N 呈片状夹杂物，虽然使得焊缝金属的硬度增高，但塑性下降。

(2) 吸氢。焊接接头表面附着的油、铁锈所含水分、焊条药皮中配用的有机物等，经高温分解产生氢，氢以原子的形式被液态金属所吸收。当温度降低时，过饱和的氢将从液态金属中析出，成为气孔。当焊缝凝固至室温时，过饱和氢原子扩散到微孔中结合成氢

分子。在微孔中氢的压力逐渐增大，使焊缝产生裂纹。高碳钢和合金钢容易产生氢裂。

3 焊接应力

由于焊缝不能自由收缩而引起焊接应力，焊接应力可以引起变形，降低结构的承载能力，引发焊接裂纹，甚至造成结构脆断。

二、提高焊缝质量措施

为了保证焊接质量，在焊接过程中，通常采取下列措施:

1脱氧及掺合金。为了补偿烧损的合金，提高焊缝的力学性能和物理化学性能，在焊条药皮中加入锰铁合金等进行脱氧、脱硫、脱磷、去氢、渗合金等，从而保证焊缝的性能。

Mn + FeO = MnO + Fe Si + 2FeO = SiO2 + 2Fe

MnO + FeS = MnS + FeO CaO + FeS = CaS + FeO

2Fe3P + 5FeO = P2O5 + 11Fe

生成的MnS、CaS、硅酸盐MnO SiO2 和稳定的复合物(CaO) 3&8226;P2O5 不溶于金属，进入焊渣，最终被清理掉。

2 焊前进行清理。对坡口以及焊缝两侧的油、锈及其它杂物进行清理;对焊条、焊剂进行烘干，可降低吸氢现象。

3 合理的焊接顺序和焊接方向。先焊收缩量大的焊缝，以保证焊缝能够自由收缩;拼板时，先焊错开的短焊缝，后焊通直的长焊缝。另外，焊前预热、焊后锤击焊缝金属，使之延伸，可以减少焊接应力。

4 形成保护气氛( 如CO2 、氩气等) ，限制空气侵入。

5 控制电弧长度。因为电弧越长， 侵入的氧越多。

61 对于重要的焊接结构，若焊接接头的组织和性能不能满足要求时，可采取焊后热处理(退火、回火、淬火) 改善焊接接头的组织和性能，同时也可以消除或减少焊接应力。

通过以上措施，可以提高焊缝的质量，同时也使得焊件的质量得到保证。

首先要确定母材的焊接方式，其次是看出现焊接不良的几率，如果普通422不可以，那就选用别的焊条，以及预热，用气焊枪就可以局部预热，并可进行焊后热处理进行应力消除，振动时效和超声冲击处理效果也不错，尤其超声冲击，应力消除率可大100%，就是投入大点，估计要15W左右吧！！！

荷载弯矩效应产生正应力；拉伸效应产生正应力；扭矩、剪切效应产生剪应力。焊缝根据其受力状况按规范规定计算正应力或剪应力。角焊缝既存在弯矩又存在扭矩情况下，既要计算正应力，又要计算剪应力，还要计算由正应力与剪应力合成的主拉应力。

所谓弧力调节，应该指电弧焊施焊时电弧吹力调节；

电弧吹力小，则保护不好，电弧吹力过大，容易烧穿。

调节焊接电流大小，调节电弧长短（调节焊条或焊丝与工件的距离），都可以调节电弧吹力。

1mm的薄板焊接，当然电弧吹力不能大，否则很容易烧穿。

具体用多大电流，还要看你是用手工电弧焊还是钨极氩弧焊，以及你的1mm板是什么材质，是碳钢还是不锈钢，如果是不锈钢板，电流更要小一些，因为不锈钢传热差。

如果是碳钢板一般用手工电弧焊，可选用25mm规格J422焊条，电流60A足够。

在对一个焊接组件进行受力分析的时候，个人认为有两种方法： 

第一种方法：假定焊缝的强度够用，不对焊缝进行受力分析。此时对整个组件使用mechanica的实体单元进行网格划分。因为在mechanica中会把组件中有接触面的零件均视为一个零件，组件实际上就变成了一个零件，载荷和约束已可以在零件之间传递了。此时组件的受力分析与零件的受力分析在步骤上就没有什么区别了。 

这种方法缺点是因为没有使用理想化，所以速度较慢。而且焊缝的强度也没有校核。优点是不用对焊接组件进行调整。 

第二种方法：因为焊接件多数是标准板材、型材等，在分析时使用壳理想化可以大大加快解算速度。这时就产生了一个问题：板材理想化后在板子的中心位置生成

midsurface。

而这个midsurface多数无法与别的midsurface相连，于是造成了载荷与约束无法在零件间传递。 

a)此时应使用mechanica提供的一个功能connections中的端焊、周焊或点焊将零件（midsurface

)

在焊缝处“连接”起来再进行受力分析。有的资料中提过结果中如果在焊缝处显示了高应力，那就必须专门对焊缝进行受力分析。但是因为在

connections的焊缝设定过程中，并无焊缝材料、焊缝宽度、焊接工艺的选项。所以稳妥起见，要做下面的焊缝实体的受力分析 

b)人工建立焊缝的实体模型并装配到组件 

为了避免载荷和约束在贴合的零件面上传递，这里应人工的把零件分开一个微小的距离，使后期在mechanica分析中零件间的载荷和约束完全通过焊缝来传递  

进入mechanica，改用实体单元进行网格划分  

最后只需观察焊缝处的应力情况即可。

根据焊缝强度计算公式：最大剪应力=1414F/(K(l1+l2))

个人认为出现差异的原因可能因为焊缝的金相组织非常复杂，而简单地用一种材料来对焊缝的模拟不能准确地反映材料特性，同时母材料的受热区组织也有变化，材料特性也有一定的改变，所以最终计算结果与经验公式差别比较大。如果在模拟焊缝实体使用多层结构，每层结构的材料特性均有所调整，对母材受热区的材料也做适当的调整，那最终结果应该就更准确了。

对于对接焊缝，焊缝与作用力间的夹角越小，越容易承受作用力。

当作用力施加在焊缝的正方向时，角度较小的焊缝可以更好地分担载荷，从而降低了焊缝所受的应力和变形。相反，如果焊缝与作用力的夹角较大，就会导致焊缝所受的应力集中在较小的区域上，可能会导致焊接部位发生拉伸、剪切等损伤，从而导致结构的破坏。

对接焊缝是指两个焊接材料的边缘沿轴向靠近彼此并用焊接材料连接在一起的焊缝。对接焊缝通常用于连接较厚的金属板或管道，是广泛应用于船舶、桥梁、建筑、航空航天和汽车制造等领域的一种常用焊接方法。

在对接焊缝的焊接过程中，首先需要准确地准备焊接材料和接头。然后为了控制焊接质量，通常需要在准备工作之后，对接缝位置进行预压或定位，以保证焊接时两个接头的位置相对稳定。接着将焊条或焊丝加热熔化，形成熔池，然后将熔池与接头表面结合在一起。最后，冷却焊缝形成一个坚固的连接。

对接焊缝的安全点

焊接结构中对接焊缝的强度设计值（安全载荷）与所需的载荷和应力的比值，也称为安全系数。安全点的设计取决于焊接应用的具体要求和使用条件，通常在15到3之间。

在对接焊缝的设计以及焊接过程中，需要考虑到材料的强度、载荷的大小、变化和影响因素等多方面因素，以确保焊接结构的安全和可靠性。在实际焊接过程中，还需要采取一系列措施来保证焊接质量，例如适当的预热、焊接参数的正确设置、合适的焊接位置等。

焊接后，还需要进行可靠的检验和测试，以确保焊缝和焊接结构符合设计要求和安全要求。对接焊缝的安全点是一个重要的设计指标和考虑因素，需要综合考虑材料、结构、质量、使用条件等多方面因素，并采取相应的措施来确保焊接结构的安全和可靠性。