金属焊接十篇

金属焊接篇1

我们研制的是添加TiN的Ti(C，N)基金属陶瓷。由于TiC比WC具有更高的硬度和耐磨性，TiN的加入可起到细化晶粒的作用，故Ti(C，N)基金属陶瓷可表现出比WC基或TiC基硬质合金更为优越的综合性能。这种新型金属陶瓷刀具材料的广泛应用是以其成功的连接技术为前提的，国内外对陶瓷与金属的连接开展了不少的研究，但对于金属陶瓷与金属连接的技术研究较少，以致于限制了Ti(C，N)基金属陶瓷材料在工业生产中的广泛应用。常用的连接陶瓷与金属的焊接方法有真空电子束焊、激光焊、真空扩散焊和钎焊等。在这些连接方法中，钎焊、扩散焊连接方法比较成熟、应用较广泛，过渡液相连接等新的连接方法和工艺正在研究开发中。本文在总结各种陶瓷与金属焊接方法的基础上，对金属陶瓷与金属的焊接技术进行初步探讨，在介绍各种适用于金属陶瓷与金属焊接技术方法的同时，指出其优缺点和有待研究解决的问题，以期推动金属陶瓷与金属焊接技术的研究，进而推广这种先进工具材料在工业领域的应用。

Ti(C，N)基金属陶瓷性能特点及应用现状

Ti(C，N)基金属陶瓷是在TiC基金属陶瓷基础上发展起来的一类新型工模具材料。按其组成和性能不同可分为：①成分为TiCNiMo的TiC基合金；②添加其它碳化物(如WC、TaC等)和金属(如Co)的强韧TiC基合金；③添加TiN的TiCTiN(或TiCN)基合金；④以TiN为主要成分的TiN基合金。

Ti(C，N)基金属陶瓷的性能特点如下：

(1)高硬度，一般可达HRA91～93.5，有些可达HRA94～95，即达到非金属陶瓷刀具硬度水平。

(2)有很高的耐磨性和理想的抗月牙洼磨损能力，在高速切削钢料时磨损率极低，其耐磨性可比WC基硬质合金高3～4倍。

(3)有较高的抗氧化能力，一般硬质合金月牙洼磨损开始产生温度为850～900℃，而Ti(C，N)基金属陶瓷为1100～1200℃，高出200～300℃。TiC氧化形成的TiO2有作用，所以氧化程度较WC基合金低约10%。

(4)有较高的耐热性，Ti(C，N)基金属陶瓷的高温硬度、高温强度与高温耐磨性都比较好，在1100～1300℃高温下尚能进行切削。一般切削速度可比WC基硬质合金高2～3倍，可达200～400m/min。

(5)化学稳定好，Ti(C，N)基金属陶瓷刀具切削时，在刀具与切屑、工件接触面上会形成Mo2O3、镍钼酸盐和氧化钛薄膜，它们都可以作为干剂来减少摩擦。Ti(C，N)基合金与钢不易产生粘结，在700～900℃时也未发现粘结情况，即不易产生积屑瘤，加工表面粗糙度值较低。

Ti(C，N)基金属陶瓷在具有良好综合性能的同时还可以节约普通硬质合金所必需的Co、Ta、W等贵重稀有金属材料。随着人类节约资源推行“绿色工业”进程的加快，Ti(C，N)基金属陶瓷必会成为一种大有前途的工具材料。目前，Ti(C，N)基金属陶瓷材料得到世界各国尤其是日本的广泛深入研究，一些国家已在积极应用和推广这种刀具材料，世界各主要硬质合金生产厂家都推出了商品牌号的含氮金属陶瓷。如日本三菱综合材料公司开发的NX2525牌号超细微粒金属陶瓷的硬度达到92.2HRA，抗弯强度达2.0GPa，兼具高硬度和高韧性。我国在“八五”期间也成功研制出多种牌号的Ti(C，N)基金属陶瓷刀具，并批量上市，现已发展成为独立系列的一类刀具材料。

金属陶瓷与金属焊接的技术方法

在工业加工生产中，切削加工刀具的刀片与刀杆的连接方式有两种：焊接式和机夹式。刀具的刀片和刀杆连接的好坏直接影响刀具的使用寿命。宋立秋等通过实验研究表明：选用焊接式连接刀片和刀杆时，刀具耐用度高；选用机夹式时，刀具耐用度低。由于Ti(C，N)基金属陶瓷属于脆性材料，熔点比金属高，其线膨胀系数与金属相差较大，使得Ti(C，N)基金属陶瓷刀片与刀杆焊后接头中的残余应力很高，加之与金属的相容性较差，使得金属陶瓷与金属的焊接性较差，一般焊接方法和工艺很难获得满意的焊接接头，目前，采用钎焊和扩散焊对金属陶瓷与金属进行连接已获得成功。随着研究的不断深入，又出现了许多新方法及工艺，以下在介绍各种适用于金属陶瓷与金属焊接技术方法的同时，指出其优缺点和研究方向。

1熔化焊

熔化焊是应用最广泛的焊接方法，该方法利用一定的热源，使连接部位局部熔化成液体，然后再冷却结晶成一体。焊接热源有电弧、激光束和电子束等。目前Ti(C，N)基金属陶瓷熔化焊主要存在以下两个问题有待解决：一是随着熔化温度的升高，流动性降低，有可能促进基体和增强相之间化学反应(界面反应)的发生，降低了焊接接头的强度；另一问题是缺乏专门研制的金属陶瓷熔化焊填充材料。

1)电弧焊

电弧焊是熔化焊中目前应用最广泛的一种焊接方法。其优点是应用灵活、方便、适用性强，而且设备简单。但该方法对陶瓷与金属进行焊接时极易引起基体和增强相之间的化学反应(界面反应)。由于Ti(C，N)基金属陶瓷具有导电性，可以直接焊接，对Ti(C，N)基金属陶瓷与金属电弧焊的试验研究表明是可行的，但需要解决诸如界面反应、焊接缺陷(裂纹等)和焊接接头强度低等问题。

2)激光焊

激光焊是特殊及难焊材料焊接的一种重要焊接方法。由于激光束的能量密度大，因此激光焊具有熔深大、熔宽小、焊接热影响区小、降低焊件焊接后的残余应力和变形小的特点，能够制造高温下稳定的连接接头，可以对产品的焊接质量进行精确控制。激光焊接技术已经成功应用于真空中烧结的粉末冶金材料。据报道，Mittweida激光应用中心开发了一种双激光束焊接方法。它用两束激光工作，一束激光承担工件的预热，另一束激光用于焊接。用这种双激光束焊接方法可以实现各种几何体的连接，并且不会降低原材料的强度和高温性能，焊接时间仅需数分钟。该方法可有效防止焊接过程中热影响区裂纹的产生，适用于Ti(C，N)基金属陶瓷与金属的焊接，但对工装夹具、配合精度及焊前准备工作要求较高，设备投资昂贵，运行成本较高，需要进一步提高其工艺重复性和可靠性。

3)电子束焊

电子束焊是一种利用高能密度的电子束轰击焊件使其局部加热和熔化而焊接起来的方法。真空电子束焊是金属陶瓷与金属焊接的有效焊接方法，它具有许多优点，由于是在真空条件下，能防止空气中的氧、氮等的污染；电子束经聚焦能形成很细小的直径，可小到Φ0.1～1.0mm的范围，其功率密度可提高到107～109W/cm2。因此电子束焊具有加热面积小、焊缝熔宽小、熔深大、焊接热影响区小等优点。但这种方法的缺点是设备复杂，对焊接工艺要求较严，生产成本较高。目前针对Ti(C，N)基金属陶瓷与金属的电子束焊接技术还处于实验阶段。

2钎焊

钎焊是把材料加热到适当的温度，同时应用钎料而使材料产生结合的一种焊接方法。钎焊方法通常按热源或加热方法来分类。目前具有工业应用价值的钎焊方法有：(1)火焰钎焊；(2)炉中钎焊；(3)感应钎焊；(4)电阻钎焊；(5)浸渍钎焊；(6)红外线钎焊。钎焊是Ti(C，N)基金属陶瓷与金属连接的一种主要焊接方法，钎焊接头的质量主要取决于选用合适的钎料和钎焊工艺。李先芬等对Ti(C，N)基金属陶瓷与45号钢采用铜基、银基钎料分别进行了火焰钎焊试验和在氩气保护炉中钎焊试验。火焰钎焊条件下，以H62为钎料的接头的平均剪切强度为37MPa，以BAg10CuZn为钎料的接头的剪切强度达114MPa，以BCuZnMn为钎料的接头的平均剪切强度49MPa；在氩气保护炉焊条件下，以H62为钎料的接头的平均剪切强度为37MPa，以Ag72Cu28为钎料的接头的平均剪切强度为51MPa。通过观察和分析钎焊接头的结合情况及剪切试验，表明Ti(C，N)基金属陶瓷具有较好的钎焊性。但由于接头界面处金属陶瓷中存在残余应力，导致剪切试验时均断在金属陶瓷上，且钎焊接头的剪切强度不高。张丽霞等采用AgCuZn钎料实现了TiC基金属陶瓷与铸铁的钎焊连接。近年来还利用非晶技术研制成功了新的含钛合金系，如CuTi、NiTi合金，可以直接用来钎焊陶瓷与金属，其接头的工作温度比用银铜钎料钎焊的要高得多。目前，金属陶瓷钎焊需要解决如何降低或消除界面处金属陶瓷中的残余应力和提高接头强度的问题。

3压焊

压焊时基体金属通常并不熔化，焊接温度低于金属的熔点，有的也加热至熔化状态，仍以固相结合而形成接头，所以可以减少高温对母材的有害影响，提高金属陶瓷与金属的焊接质量。

1)扩散焊

扩散焊是压焊的一种，它是指在相互接触的表面，在高温压力的作用下，被连接表面相互靠近，局部发生塑性变形，经一定时间后结合层原子间相互扩散而形成整体的可靠连接过程。扩散焊包括没有中间层的扩散焊和有中间层的扩散焊，有中间层的扩散焊是普遍采用的方法。使用中间层合金可以降低焊接温度和压力，降低焊接接头中的总应力水平，从而改善接头的强度性能。另外，为降低接头应力，除采用多层中间层外，还可使用低模数的补偿中间层，这种中间层是由纤维金属所组成，实际上是一块烧结的纤维金属垫片，孔隙度最高可达90%，可有效降低金属与陶瓷焊接时产生的应力。扩散焊的主要优点是连接强度高，尺寸容易控制，适合于连接异种材料。关德慧等对金属陶瓷刀刃与40Cr刀体的高温真空扩散焊接实验表明，金属陶瓷与40Cr焊接后，两种材料焊合相当好，再对40Cr进行调质处理，界面具有相当高的强度，焊接界面的抗拉强度达650MPa，剪切强度达到550MPa。扩散焊主要的不足是扩散温度高、时间长且在真空下连接、设备昂贵、成本高。近年来不断开发出了一些新的扩散焊接方法，如高压电场下的扩散焊，该方法借助于高压电场(1000V以上)及温度的共同作用，使陶瓷内电介质电离，在与金属邻近的陶瓷材料内形成了一薄层充满负离子的极化区。此外，由于材料表面的显微不平度，陶瓷与金属间只有个别小点相接触，大部分地区形成微米级的间隙。集结在微小间隙两侧的离子使这些地区的电场急剧升高，此外加电场可增加3～4个数量级。由于异性电荷相吸，使被连接的两种材料相邻界面达到紧密接触(其间距小于原子间距)，随后借助于扩散作用，使金属与陶瓷得以连接。

2)摩擦焊

摩擦焊是在轴向压力与扭矩作用下，利用焊接接触端面之间的相对运动及塑性流动所产生的摩擦热及塑性变形热，使接触面及其近区达到粘塑性状态并产生适当的宏观塑性变形，然后迅速顶锻而完成焊接的一种压焊方法。摩擦焊广泛用于同类和异种金属的连接，对于不同类材料陶瓷与金属连接的摩擦焊尚属起步阶段。

3)超声波焊

超声波焊是通过超声波振动和加压实现常温下金属与陶瓷接合的一种有效方法。用此方法焊接铝与各类陶瓷均获得成功，而且接合时间仅需几秒钟。由于此方法的接合能是利用超声波振动，结合面不需要进行表面处理，设备较简单，缩短了焊接时间，其成本比钎焊法大幅度降低。该方法应用于金属陶瓷与金属的焊接还有待于进一步研究。

4中性原子束照射法

中性原子束照射法利用中性原子束照射金属与陶瓷的接合面，使接合面的原子“活化”。物质清洁的表面具有极佳的活性，然而物质表面往往沾有污物或覆盖着一层极薄的氧化膜，使其活性降低。该方法主要是对接合面照射氩等惰性气体的1000～1800eV的低能原子束，从表面除去20nm左右的薄层，使表面活化，然后加压，利用表面优异的反应度进行常温状态下接合，此方法可用于氮化硅等高强度陶瓷与金属的接合。

5自蔓延高温合成焊接法

自蔓延高温合成(SelfpropagatingHightemperatureSynthesis，缩写SHS)技术也称为燃烧合成(CombustionSynthesis，缩写CS)技术，是由制造难熔化合物(碳化物、氮化物和硅化物)的方法发展而来的。在这种方法中，首先在陶瓷与金属之间放置能够燃烧并放出大量生成热的固体粉末，然后用电弧或辐射将粉末局部点燃而开始反应，并由反应所放出的热量自发地推动反应继续向前发展，最终由反应所生成的产物将陶瓷与金属牢固地连接在一起。该方法的显著特点是能耗低，生产效率高，对母材的热影响作用小，通过设计成分梯度变化的焊缝来连接异种材料，可以克服由于热膨胀系数差异而造成的焊接残余应力。但燃烧时可能产生气相反应和有害杂质的侵入，从而使接头产生气孔和接头强度降低。因此，连接最好在保护气氛中进行，并对陶瓷与金属的两端加压。日本的Miyamoto等首次利用SHS焊接技术，研究了金属Mo与TiB2和TiC陶瓷的焊接，试验利用Ti+B或Ti+C粉末作为反应原料，预压成坯后加在两个Mo片之间，利用石墨套通电发热来引发反应，成功地获得了界面结合完整的焊接接头。何代华等采用燃烧合成技术成功地制取了TiB2陶瓷/金属Fe试样，且焊接界面结合良好，中间焊料层Fe的质量百分含量较高时，界面结合优于Fe质量百分含量低的界面结合情况。孙德超等以FGM焊料(功能梯度材料)成功实现了SiC陶瓷与GH4146合金的SHS焊接。目前SHS机理研究尚未成熟，设备开发和应用投资颇大，所以SHS焊接尚未工程化。

6液相过渡焊接法

金属焊接篇2

关键词：异质金属材料；钎焊；钎料

一 前言

随着现在工业的发展和科学技术的进步，焊接结构件除了满足通常的力学性能之外，还要满足高温强度，耐磨性，耐腐蚀性，低温韧性，磁性，导电性，导热性等方面的要求[1]。在这种情况下，任何一种金属材料都不可能完全满足整体焊件结构的使用要求。所以现在工程结构中不仅需要对同质材料进行焊接，也需要对异质材料进行焊接。异质材料的结构件能够最大限度地利用材料的各自优点在现代工程中应用越来越广。但是，由于异质材料的物理化学性能的差异直接影响它们的焊接性，异质材料的焊接要比同质材料的困难。钎焊方法在异质材料的焊接中应用越来越广。

二 钎焊的特点

钎焊是采用比母材熔点低的材料作为钎料，将钎料和焊件加热到高于钎料而低于母材熔点的温度，利用钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材互相扩散实现的连接方法。改革开放以来，随着我国家电工业，汽车工业，电子工业，航天，航海，军事等领域的高速发展，钎焊的技术应用也越来越广。 钎焊的特点主要体现在[2]：

（1）钎焊和熔焊方法不同，钎焊时钎料熔化为液态而母材保持为固态，液态钎料在母材的间隙中或表面上润湿、毛细流动、填充、铺展、与母材相互作用（熔接，扩散或产生金属间化合物）、冷却凝固形成牢固接头，从而将母材联结在一起。例如钎焊纯铝（熔点660℃）采用Al-Si共晶钎料（熔化温度577℃），操作温度取590～630℃，钎缝中产生溶解和扩散反应。

（2）钎焊时工件常整体加热（如炉中钎焊）或钎缝周围大面积均匀加热，因此工件的相对变形量以及钎焊接头的剩余应力都比熔焊小得多，易于保证工件获得精密尺寸。

（3）钎料的选择范围较宽，为了防止母材组织和特性的改变，可以选用液相线温度相应低的钎料进行钎焊，熔焊则没有选择的余地。由于钎焊反应只在母材数微米至数十微米以下界面进行，一般不牵涉母材深层的结构，因此适用于异种金属之间，甚至金属与非金属，非金属与非金属之间的连接，这也是熔焊方法做不到的。

（4）钎焊还有一个优点，即钎缝可作热扩散处理而加强钎缝的强度。

（5）钎焊方法的弱点主要在钎料与母材的成分和性质多数情况下不可能非常接近，有时相去甚远，例如用重金属钎料钎焊铝，这就难免不产生接头与母材间不同程度的电化学腐蚀。此外，钎料的选择和界面反应的特点都存在一定的局限，在钎焊大多数材料时，钎焊接头与母材不能达到等强度，只能用增加搭接面积来解决问题。

三 钎料的研究现状

贵金属钎料在电子产品的焊接、电真空器件焊接、高温焊接和某些特殊材料的焊接中占有重要地位。各国钎料系列中贵金属钎料己有数百种。按合金组元来分，主要有银基钎料、金基钎料和含钯钎料。银钎料用途最广泛，主要用于中、低温钎焊。在高温下具有一定特殊性能的钎料多是金基和钯基钎料[3]。贵金属钎料已经有很长的使用历史。最初用来钎焊贵金属饰品，以后随着现代技术的发展在各种工业部门得到越来越广泛的应用。在有色金属钎料中，贵金属钎料占着主要的地位。熔点在600～900℃的中温钎料基本上都是贵金属钎料，尤其是钎焊温度要求在650～800℃范围的钎料，很难找到非贵金属钎料来代替。飞机、导弹、火箭上的一些重要部件，也必须用贵金属钎料钎焊。所以贵金属钎料的研制和发展一直为人们所重视。银基钎料具有抗腐蚀性强，蒸汽压低并有很好的流动性及润湿性等优点。银基钎料可钎焊铜，镍，可阀合金和不锈钢等，特别适用于电真空器件以及航空发动机等重要零件的钎焊，所以在航空工业和电子工业中得到广泛的应用。银基钎料的主要合金组元有镍、铜、钯、锌、锢、锗、锡等。银基钎料按组元可分为Ag-Cu，Ag-Ni，Ag-Pd，Ag-In，Ag-Sb，Ag-Ge，Au-Ag-Cu，Ag-Cu-Sn等系列。

参考文献：

[1] 美国焊接学会.焊接手册（第一卷，第七版）[M].清华大学焊接教研室译.北京：机械工业出版社，1985.

金属焊接篇3

关键词：金属焊接雕塑 发展历史 关键技术 发展趋势

中图分类号：F724；J3 文献标识码：A

文章编号：1004-4914（2016）01-288-05

引言

2012年9月，在新疆克拉玛依市白碱滩区举行了一场别开生面的展览：《白沙滩金属焊接雕塑公园――第一回废旧金属焊接雕塑实验展》{1}。国内外10余名雕塑家创作的41件大型雕塑在白沙滩国家3A景区对外开放，吸引了大量游客的目光。早在2002年，内蒙古黄河三盛公水利风景区就开始开发利用水利工程建设过程中废弃的工程材料和机电设备，其后若干年陆续创作了大型环保雕塑“同心锁”、“天下第一筝”和“机器人”等人文和艺术气息浓厚的作品，并成为国内第一个废旧金属雕塑公园{2}。这些金属雕塑主体公园的落成无疑将大众的目光聚焦到了“金属雕塑”这一科学与艺术交叉融合、激动人心的领域。

金属雕塑通常是利用焊接、切割等技术，通过金属在焊接、切割等过程中发生变化而最终形成独特的艺术作品，故常被称为“金属焊接雕塑”{3}，也有人归之为“直接金属雕塑”{4}或者“动态雕塑”{5}，在本文中统一称为金属焊接雕塑。与传统的铸铜、石刻、木雕等仰仗雕塑家“手艺”的门类不同，金属焊接雕塑考验的是雕塑家的眼力和心塑能力，完全无需事先打底稿，而是利用机器直接加工金属材料和废弃的机器零件等，通过金属材料的变形和组合完成最终的架构和造型。

金属焊接雕塑的历史可以追溯到远古时代，现代焊接雕塑在西方也已有百年历史。在中国，直到上世纪80年代末才有美术学院陆续开设金属焊接雕塑课程。目前国内不少艺术高校雕塑系基本都有这门课程，然而其学术价值和市场价值仍然有待发掘。本文试图在时间尺度上厘清金属焊接雕塑的历史发展脉络，在空间尺度上详细剖析其涉及的关键科学技术问题，从而归纳分析其未来发展趋势。冀望未来有识之士能借助中国工业化进程的大好形势，把金属焊接雕塑更好地应用到城市空间和乡村土地上。

一、发展历史

金属材料自人类文明诞生以来，对社会生产的发展一直都起着举足轻重的作用，特别是工业革命以后，已经成为工业生产中最为基本的组成部分。现代金属焊接雕塑可追溯到电弧焊的出现。1881年，法国Cabot实验室的Auguste De Meritens利用电弧热焊接了蓄电池用铅板。随后其俄国学生Nikolai N. Benardos先后申请了英国、美国专利，但这些发明仅限于碳弧焊。1890年，底特律的C.L.Coffin获得了关于金属极电弧焊的美国专利。随后100余年，焊接技术不断发展，例如，1903发明了铝热剂焊；1930年发明埋弧自动焊；1953年发明了CO2气体保护焊；1951年和1957年先后发明了激光焊和等离子弧焊{6}。正是焊接技术日新月异的发展，为金属焊接雕塑艺术的出现奠定了坚实的科学技术基础。

金属焊接雕塑的发展大致可以分为三个阶段：孕育期、成长期和成熟期。金属焊接雕塑这一领域起始于欧洲，孕育于20世纪初。1900年，西班牙的冈萨雷兹（Julio Gonzalez）率先利用焊接技术，使金属直接焊接成型，制作了以《仙人掌1号》为代表作的金属雕塑作品{7}。《堂・吉诃德》（1929）和《梳发女子》（1931―1933）也是其典型代表作；1929年他与立体主义运动的创始人毕加索（Pablo Picasso）合作，一起创作雕塑和铁线结构，例如《金属线结构》和《花园中的妇女》（1929―1930）{8}。1912～1914年间，毕加索与另一位立体主义运动的创始人勃拉克（Georges Braque）合作创作了第一件贴有金属片的集合艺术品《吉它》，现存放于纽约现代美术馆{9}。1930年毕加索利用自行车车把和车座巧妙组合也制作了金属焊接雕塑作品《公牛头》（图1）{10}。冈萨雷兹的作品也受过罗马尼亚的布朗库西（Constantin Brancusi）的影响，后者从19世纪20年代就开始创作自己的金属雕塑，他将形体的单纯、简约看成雕塑语言的核心并赋予传统的材料和工艺手段以新的理性内涵{11}。通过以上叙述不难看出，20世纪初到20世纪30年代是金属焊接雕塑的孕育期，而且这一领域由于在萌芽时期就受到现代绘画和雕塑艺术的熏陶，因此一出现就站在了很高的起点上。

金属焊接雕塑的成长期是20世纪40年代到20世纪60年代，这一时期典型的代表人物是戴维・史密斯（David Smith）{12}。戴维・史密斯1906年出生于美国印第安纳州，从小对机械十分感兴趣。在美国完成金属加工制造和绘画技术的学习后，于20世纪30年代接触到冈萨雷兹的焊接金属作品。钢铁厚重、有力、冷酷的材质之美与当时结构、力量、强悍的时代气息的一致性使他决心终其一生献身于钢铁的雕塑创作。在此期间他游历了欧洲诸国，并于1938年在纽约成功举办了第一次个人金属雕塑的展览。1940年，他创办“终点站铁工厂”工作室，潜心艺术创造。1942―1944年，他通过焊接工人雇员的经历，受机车巨大尺寸的启发，慢慢将直接金属雕塑向纪念性方向发展。1950年代，戴维・史密斯进入艺术创作的多产期。其50年代典型的代表作有《字母》（1950）、《埃及风光》（1951）、《哈德逊河风景》（1951）等。戴维・史密斯的作品从未脱离立体主义和构成主义的基本原则――明晰的结构，但也有自己独特的风格。例如在立体主义设法把两度空间扩大到四维时，他却把一些雕塑的三度空间消减到两维，因此其作品风格多变，对后人影响很大。1961年起史密斯开始创作《立方》系列（图2），这些作品大量运用各种尺寸的立方体组建如建筑般的宏伟结构。这种艺术成为美国抽象雕塑的先导，并直接影响了上世纪60年代以后兴起的极少主义艺术。同样是在60年代，他还为意大利政府创作了另一种艺术风格迥异的系列雕塑《沃特里》。《沃特里》所用材料并非新制造的，而是利用了一家工厂的现成品。这种新的雕塑技术常被称之为“集合主义”――一种将立体主义和超现实主义结合在一起的手法。总而言之，戴维・史密斯的雕塑作品是美国机器时代典型产物，他在吸收欧洲现代雕塑的创作理念并发展壮大的过程中起到了关键性的作用。

史密斯的作品对英国的安东尼・卡罗（Anthony Carro）和飞利浦・金（Philip King）产生了很大影响。卡罗在1959接触史密斯后，开始通过焊接或螺栓组装金属构件来创作抽象雕塑，形成拼装钢板和网格形式后再涂上大胆的平面色彩{13}。在史密斯作品的基础上，卡罗又前进了一步，他把雕塑从底座上拿下来，直接放置到地面上，使雕塑不再是高高在上仅仅供人欣赏的物品，而是与周围环境相呼应，拉近了雕塑和观众的距离。他早期的作品《正午》（1960）和《夏天之后》（1968）是这方面典型的代表作{14}。另一位受史密斯的金属雕塑大师是菲利浦・金，金也是卡罗在英国圣马丁艺术学校（St.Martin School of Art）的同事。金在雕塑上的创新，是由对不同材料的探索驱动的，在上世纪60年代后期，钢开始取代玻璃纤维和塑料成为他的主要材料。他特意在伦敦之外成立大型工作室以加工大尺寸的钢板。1969年的作品《卷盘3》是软钢用锌喷射加热而成。他早期雕塑作品的表面总是涂满颜色，厚重的颜色是金当时作品的一个核心元素{15}。

金属焊接雕塑的成熟期是20世纪70年代到20世纪80年代。标志就是在此期间卡罗和金等人一道，在英国的圣马丁艺术学校建立了现代雕塑教学体系，培养了一大批在英国乃至世界的著名雕塑家，如白瑞・弗兰那根（Barry Flanagan）、托尼・柯瑞格（Tony Cragg）、理查德・迪肯（Rrchard Deacon）和比尔・伍卓（Bill Woodrow）等。目前全世界所采用的金属雕塑教程和教学方法基本上是延续了从冈萨雷斯到史密斯再到卡罗的雕塑传统，把雕塑家看作工匠和手工艺者，将材料和工艺过程看作艺术创造的重要组成部分，把雕塑语言的探索融入对钢铁的切割、锻造、焊接的工艺过程之中。

通过金属焊接雕塑的发展历程可知，作为20世纪发展起来的新的艺术形式，科技的发展使金属材料广泛应用到社会生产生活的各个领域，时代思想的推动使金属焊接雕塑成为可能。如今，金属现成品作为现代工业文明重要观念载体，已经成为雕塑艺术中重要的艺术表现形式。

尽管金属焊接雕塑在国外的发展如火如荼，但在国内却发展缓慢。计划经济体制时期，为适应广泛的社会需要，中央美术学院成立了雕塑工作队，之后组建了中国雕塑工厂，并更名为中央美术学院雕塑艺术创作研究所，成为中国雕塑发展的中坚力量。早在1958年，中国美院的李秀勤就开始做金属焊接雕塑{16}，但直接金属雕塑作为国内艺术院校的课程却是始于20世纪90年代了{17}。1997年，我国香港著名金属雕塑家文楼先生向中央美术学院雕塑系捐建了“文楼金属工作室”的基本设备，大大促进了金属雕塑的教学。此后，伴随着经济的迅速发展和社会需要的增大，各类美术院校纷纷建立雕塑专业，招生数量年年创新高，雕塑设计如雨后春笋般发展壮大。金属雕塑教学作为美术院校一个重要的雕塑学科基础，中国美院、鲁迅美术学院、清华美院和广州美院等院校都建立了各具特色的金属教学体系。中国雕塑学会也于2008年9月在北京798创意广场举办了“金属之声”雕塑展，力图推动创作和学术研究。但不得不指出，就中国当代雕塑的整体状况来看，有关金属雕塑与抽象雕塑的创作与研究，还不够深入与全面。如何从学术基础的层面提升中国金属雕塑的艺术水准，除了需要艺术家组织更多的学术展览外，也需要精通金属加工技术的专业人士介入来共同推动中国金属雕塑的现代转型。

中国的金属焊接雕塑在计划经济体制下产生，并在市场经济条件下发展壮大。在市场经济的背景下，随着国民素质的不断提高、艺术创作的前卫性及焊接雕塑与经济发展相适应的理性思考日趋增强，必将推进中国的焊接雕塑的市场化进程。

二、关键技术

金属焊接雕塑需要那些金属加工方面的关键技术呢？显然焊接技术是最为关键的；其次，切割技术在不少金属雕塑作品中往往也是必不可少的；最后，为了使最终作品更加美观，往往辅助一些热处理、酸处理、着色、抛光和涂刷等工艺措施。本文这一部分将重点介绍焊接和切割方面的专业知识。

根据国际焊接协会的定义，焊接是指通过加热或者加压或两者并用，使被焊材料达到原子间的结合，从而形成永久性连接的工艺{18}。焊接需要外加能量，如火焰、电弧、电阻、超声波、摩擦、等离子弧、电子束、激光和微波等都可以为其所用{19}。常规的焊接方法主要是焊条电弧焊、气体保护焊和埋弧焊。目前来看在金属焊接雕塑创作中得到应用的主要是手工电弧焊、氩弧焊和CO2气体保护焊。但随着该领域的进一步发展，不排除一些先进的高能束焊接方法如电子束焊、等离子弧焊和激光焊等得到开发和应用。切割往往是金属焊接中必不可少的步骤。金属切割的方法也很多，比如火焰切割、等离子切割、激光切割等，主要根据所要求的切割质量和经济性方面来选择。考虑到一些大型的金属焊接雕塑往往是露天摆放，因此不可避免会面临风化、生锈等问题，所在选材时要考虑金属材质的物理和化学稳定性问题，必要时在作品完成后进行一些辅助的工艺措施处理。此外，金属材质不同，其焊接性往往差别很大，对从事雕塑创作的人员也有必要了解一下这方面的知识。

1.手工电弧焊。手工电弧焊是一种最常见的焊接方法。虽然焊接技术日新月异，各种新的焊接方法层出不穷。但手工电弧焊一直在工业生产中占有非常重要的地位。由于其操作简单、入门容易、设备便于携带、对外部条件也没有特殊的要求，所以手工电弧焊在金属雕塑创作中也可以大显身手。手工电弧焊焊接的质量固然与操作者的技术有关，但焊接参数的有效把握才是关键。主要的焊接技术参数有焊条的种类和直径、焊接电流和电压、焊接速度和焊接层数等。选择焊条时一般考虑“等强原则”，即要求焊缝金属与母材等强度。对形状复杂或厚大的构件应选用抗拉性好的低氢焊条；对坡口不便于清理的构件应选用对水锈不敏感的酸性焊条。焊条的直径是根据焊件厚度、焊接位置、接头形式和焊接层数等进行选择的。根据工件厚度选择时可参照表1{20}。焊接电流是手工电弧焊的主要焊接参数，也是在操作过程中需要调节的参数，而焊接速度和电弧电压都是由焊工控制的。焊接电流的选择要充分考虑焊条直径、焊接位置和焊道层次等因素，表2是常用的各种直径焊条适合的焊接电流参考值{20}。

2.氩弧焊。氩弧焊是用氩气作为气体保护的一种电弧焊，即用氩气把空气与焊接区域分隔，防止焊区的氧化{21}。氩弧焊可分为钨极氩弧焊（TIG）和熔化极氩弧焊两种。TIG焊的优点是由于熔池受氩气保护，可以得到高质量的焊接接头，几乎所有金属和合金都可使用这种焊接方法；电弧稳定，可以焊接从半个毫米到100毫米不同厚度的板材；焊接位置不受限制；焊接去几乎无烟尘和飞溅，便于观察焊接施工情况。正是由于这些优点，在金属焊接雕塑创作中TIG焊是除手工电弧焊外另一种被广泛采用的焊接方法。图3是笔者带领的大学生创新团队利用手工氩弧焊将4mm×50mm厚1mm的不锈钢长竿与15mm厚0.8mm的不锈钢球焊接起来的实例。需要指出的是TIG焊要求操作者经过较长时间的培训并具有灵巧的操作技艺。另外，根据使用的电源种类，TIG焊分为交流、直流及脉冲TIG焊三种。直流TIG焊又可分为直流正接和直流反接两种，前者指工件接电源正极，钨极接电源负极，后者则相反。大多数金属（除铝、镁），一般选择直流正接为好；铝、镁及其合金则以选用交流铝、镁为好，若是薄件，也可选用直流反接法。熔化极氩弧焊是熔化极惰性气体保护焊（MIG）的一种，可适应大型构件和所有金属，也可进行全位置焊接。与TIG焊不同，MIG焊采用焊丝作为电极，电流可以很大。但缺点是MIG焊所用氩气比TIG焊多，氩气的价格也相对较贵。在金属焊接雕塑创作时，可以根据实际情况选择合适的焊接方法。在对焊缝成形控制不是很严格的情况下，用CO2气体取代氩气的CO2气体保护弧焊不失为一种选择。后者也是MIG焊的一种，具有焊接速度快、焊接变形小、抗锈能力强、焊接成本低的特点，可广泛应用于低碳钢、低合金钢等黑色金属的焊接。

3.高能束焊接方法。高能束流（Hign Energy Density Beam）加工技术包含了以激光束、电子束和等离子弧为热源对材料或构件进行特种加工的各类工艺方法{19}。高能束焊接的功率密度可达105W/cm2以上，具有可精密控制的微焦点和高速扫描技术的特性，可实现位材料的深穿透、高速加热和高速冷却的全方位加工。其中电子束焊（Electron Beam Welding）是利用加速和聚焦的电子束轰击置于真空或者非真空中的焊接所产生的热能进行焊接的方法，既可以焊接结构庞大的构件，也可以焊接微小精密的构件。变截面电子束焊技术的出现，可以实现复杂构件的一次焊接成形。激光焊（Laser Beam Welding）是以聚焦的激光束作为能源轰击焊接所产生的热量进行焊接的方法。激光焊可以与MIG焊复合，焊缝成形美观。等离子弧焊（Plasma Arc Welding）是借助水冷喷嘴对电弧的拘束作用，获得较高能量密度的等离子体弧进行焊接的方法。需要说明的是，目前先进的高能束焊接方法在金属焊接雕塑创作中应用的例子还很鲜见，但由于高能束焊独特的优势和一些新工艺的不断涌现和普及，进入金属雕塑领域是迟早的事。

4.切割技术。金属焊接雕塑固然可以充分利用现有的金属材质，但有时为了更能体现雕塑家的思想可能需要对金属材质进行机械加工。其中进行切割就是一种最重要的手段。金属切割的方法有火焰切割、等离子切割和激光切割三种，主要是根据金属的类型、厚度和数量来选择。火焰切割是应用最早的，20世纪初已经出现{22}。其原理是通过燃料气体（如乙炔）和氧气和钢铁产生化学反应来加热金属。优点是设备成本低廉、缺点是仅适合切割碳钢等，对不锈钢和铝则不适用。另外，割炬需要预热并且队操作者的使用技巧要求很高。等离子切割是20世纪50年明的一种通过精确控制电弧来切割金属的方法{23}。其优点是可以适用于很多不同种类的金属，例如：低碳钢、不锈钢、铝和铜等有色金属。缺点是设备复杂，成本较高。激光束切割和激光焊接一样，出现于20世纪50年代{24}。主要有气体和固态两类。其优缺点和等离子切割比较类似，但与后者相比，激光可用于精密切割，可以切割非常薄的钢材。图4（a）和（b）是北京工业大学激光工程研究院利用激光二维和三维精细切割的自行车艺术品和航空发动机叶形孔，其中不锈钢板材的厚度都是1mm。

金属焊接篇4

关键词：金属焊接；施工；技术；质量

中图分类号： TG4 文献标识码： A

一、无电金属焊接技术应用

1、无电金属焊接技术原理

采用无电焊接技术，为一类新型焊接金属的方式。该手段采用现代化焊接材料形成专用焊笔，焊接过程中仅仅需要点燃焊笔便可。焊接阶段利用燃烧焊接材料放出的热量，不再需要其他能源，也不需要辅助设备便可完成焊接。基于焊接过程中不借助外界能源，因而称之为无电焊接。

2、无电金属焊接技术优势

采用无电金属焊接技术，优势在于，焊接操作流程更加便利简单，效率水平较高，其整体的焊接过程无需电源以及他类辅助设施，同时无需高压或各类保护气体。仅需要借助焊接材料产生的化学反应将热能放出完成焊接。再者采用焊接笔具有轻便小巧的特征，方便随身携带，同时单人便可做完整体的焊接。因此在相对紧急状况之下，可快速的完成工程机械缺陷零件的焊接处理。

采用该技术使焊缝属性更加优良。由于焊接技术为熔焊焊接，其焊缝弯曲通常可在四百至七百兆帕范围中，同时拉伸强度可达到二百至三百兆帕标准，而硬度值则可达到一百五十至一百八十的标准，呈现出了良好的抗腐蚀性。该技术适用范畴更广，采用无电焊接，可应对较多工程机械之中的零部件。例如，水箱、拉杆或是油箱以及连接线等。呈现出了良好的焊接效果，并可符合应用需要。

3、焊接策略与应用

基于无电焊接手段仅利用焊接笔进行焊接，因而具体的操作应用方法相对简单。首先，可利用焊接笔点燃引线，而后将笔头对准需要焊接的部位，持续两到四秒时间，便可在相应的部位完成焊接作业。处理过程中应依据被焊部位的厚度顺着焊道慢慢的移动，确保金属液滴落并充分覆盖焊缝表面。通常来讲，持续一分钟会形成约五十厘米焊缝，因此焊接处理速度更快。另外，处理平面焊缝过程中，应尽可能的使焊接笔同平面保持应有的倾斜角，同时角度不应太大。焊接金属板的过程中，倘若厚度高于一点五毫米，则应使焊接笔尽可能的靠贴在金属板的外表面。如果厚度低于一点五毫米，应依据厚度状况，使焊接笔高出表面十五至三十毫米。另外，处理具备倾角的焊接以及立焊阶段中，应采用石墨磨具完成辅助焊接。做完上述步骤后，等到物体冷却后，轻轻将熔渣去掉便可。

虽然该类技术为新型处理手段，但优点十分明显，因此适用范畴更广。例如可胜任工程机械金属部件的高效修理需要，并可承担汽车轮船以及铁路运输交通工具服务阶段中的紧急问题处理与维护修理任务，还可完成电网系统导线的焊接处理，使通讯以及输变电系统设施通过焊接处理发挥更优质的功能。

二、超声波焊接技术应用

该技术优势在于，具有较低的能耗水平，同时压力水平较低，焊点具有较高强度，且较为稳定，因此呈现出高抗疲劳度的特点，可完成异种金属处理焊接。采用超声波焊接处理设施可完成持续的焊接处理以及点焊，工作效率大大提升。焊接工作阶段中，即便被焊材料物理属性具有明显差距，也可完成优质的焊接处理。还可应对采取其他技术不能精细化焊接的金属箔片，对更加细微的部件、多层金属片进行有效的处理焊接。

焊接阶段中，无需保护各类气体以及进行水冷却。同时，被焊工件其不会产生明显的变形。焊接处理后工件不需要做热处理。再者，应用超声波技术焊接阶段中，存在本身对焊接工件外表氧化面的清理以及破碎作用，进而可确保悍面更加干净整洁，优秀美观，节省后续的清理管理。

采用超声波焊接由于无需在相应范畴中将焊条通电，同时不必加热对象，因此更加呈现出该技术的明显优势，使耗费能源有效得到控制。基于焊接阶段中不许加入任何焊剂，因此被焊物品不会受到更大的污染，同时亦不会形成有害气体，或是废渣以及污水等，因此成为一类环保节能的良好技术方式。

实践应用过程中，可圆满的完成汽车制造任务，促进电子工业的快速发展，并形成更多的新材料技术设施，完成电器的有效制造，且航天航空与核能工业之中也更广泛的采取超声波焊接手段，确保高级零件的可靠安全密封，实现更加广泛的应用。

三、金属结构制作中焊接质量控制的有效措施

1、焊接前的质量控制

金属结构制作中，在焊接施工之前，相关人员应该根据施工边界的实际条件以及不同的焊接结构预先对焊接工艺方案进行编制，针对重要的部位，事先编制一套焊接工艺指导书，将焊接需要注意的各方面内容都包含进去，如焊接材料的要求、焊接流程、焊接方法、焊接电流的控制要求，焊接质量的检验点等等。同时，在焊接施工之前，还应该对相关焊接施工人员事先做好技术交底工作，并不断提高他们的焊接质量控制意识。只要是参与焊接施工的人员，一律需要经过职业技能培训，只有获得执业资格证的专业技术人员才能进行焊接施工工作。另外，在金属结构制作的焊接环节中，焊接人员所用的工具和焊接机是主要使用到的机械设备，在一定程度上，他们影响着金属结构制作中的焊接质量控制。因此，在焊接施工之前，需要根据焊接材料的牌号及材质，焊接施工现场的条件对焊接施工现场需要用的设备进行配置，并且，所配置的焊接设备必须结合工程的特点，满足易操作、高性能的要求。

2、焊接过程中的质量控制

金属结构制作中，在进行焊接施工作业时，在其质量控制方面必须注意四点内容。一是，相关人员必须对焊接施工的流程进行严格的控制。严格检验焊接施工的顺序和方向，保证焊接的方向正确无误；二是，相关人员必须对焊接时使用的材料进行严格的审核。主要需要对焊接材料的颜色和尺寸等特征进行检查，并检查焊缝的外观特征。一旦发现焊接材料存在某种问题，必须及时对原始标记进行查找，最大限度保证焊接材料的规格以及牌号符合相关规定；三是，相关人员必须对焊接过程进行规范的质量控制。主要需要检验C02气体保护焊接是否规范，半自动焊接是否规范，以及埋弧自动焊接与手工电弧焊接是否规范。针对不同的焊接方法应该有不同的经验内容和要求。通常情况下，需要应该严格按照执行工艺的原则进行检验。如果有变化，相关人员必须及时办理更改焊接工艺的相关手续；四是，相关人员应该对焊道表面的质量控制进行检验。不允许在焊接表面上出现各种缺陷，如夹渣、裂纹等等。一旦发现焊接表面存在裂纹必须及时采取合理有效的措施予以消除，防止在进行多层焊接时出现焊接缺陷的叠加。

3、焊接后的质量控制

金属结构制作中，在进行焊接施工作业时，由于通常会受到外界环境、焊接工艺等各种不确定因素的影响，使得焊接非常容易出现缺陷。那么，在需要进行返修工作时，相关人员必须对质量进行严格控制。具体包括四个方面的内容：第一，相关人员在焊接工作完成之后，应该将金属结构表面的焊渣及飞溅物及时清理干净，并从外观上对焊缝进行检测；第二，根据焊接工艺，相关人员应该严格进行预热工作，经过测量、检验，达到合格标准后，才能进行返修焊接；第三，完成焊接后，相关人员应该对焊缝的长度进行打磨返修，实质保持在恰当的位置，通常情况下，焊缝的长度需要控制在返修长度两侧大约二十五毫米处，过渡处必须是圆滑的船形，焊缝的深度应该控制在比缺陷深度深约2mm，如果缺陷位置处于根部，则不能打透；第四，焊接工作完成之后，相关人员应该及时纠正焊接过程中出现的偏差，对焊接产品进行验收工作。从理论方面来说，在严密的预控方案之下，监控也会更强，则目标实现也会越大，最理想的焊接状况是一次性焊接成功。然而，在实际焊接过程中，对绝大多数工程而言，要达到这样的效果是非常苦难的，因为，在焊接过程中存在各种不确定的状况，因此，当实际焊接的实际质量与目标质量出现偏差时，相关人员必须及时进行全面的分析，予以纠正，严格将焊接质量处于受控状态。

结束语

总之，金属焊接处理技术手段逐步在我国更多的领域内实现了广泛应用。然而，基于金属焊接对被焊工件整体质量水平形成直接作用影响。因而焊接过程中应完善质量控制，确保整体焊接质量水平，进一步扩充焊接处理技术的应用范畴，使金属部件更加坚固耐用，延长服务应用寿命，创设明显的经济效益与社会效益。

参考文献

[1]修德保.关于金属焊接施工的注意事项[J].交通世界(运输.车辆),2013,05:260-261.

金属焊接篇5

论文摘要：哈尔滨是中国的焊接名城，在几年的研究探索过程中摸索了一些有关金属焊接艺术的独到特点，在这里着重探讨金属焊接雕塑艺术的创作方法。 

1 这里所谈到的金属焊接雕塑与我们习惯认识上的金属雕塑不尽相同，传统意义上的金属雕塑泛指以金属材料来实现完成的雕塑作品，而这里所说的金属焊接雕塑指的是通过焊接的技术手段（而非传统意义上的铸造和锻造手段）来实现的雕塑作品，这类作品重点体现的是金属材料本身的美感和焊接过程中自然形成的焊接肌理之美，当然这并不是说这样的作品缺乏形式和内容，而是通过将其特有的美感与其独到的形式巧妙结合来实现创作目的。

其实金属焊接雕塑已经成为当代最具现代意义的艺术表现形式，其艺术语言在于注重作品的直接创作过程，并赋予其更加丰富的人文精神与审美内涵，它有力地拓展了雕塑创作的表现力和艺术感染力，发挥金属材料自身的质感特性自由地构思和制作，已成为现代雕塑进行创作的一个十分重要的艺术表现方式。

金属焊接雕塑的创作注重于艺术与材质的直接对话过程，其中材料的质感和焊接过程中形成的焊接机理是构成作品形态的关键要素，对实现其艺术价值和意义起到重要的作用，这也同时造就了金属焊接艺术雕塑的表现形式，即使表现具象形态，也侧重于能够发挥焊接艺术特有肌理的具象形态表现，如用拉丝焊接肌理来表现动物的毛发。

任何艺术作品的创作，都体现了不同艺术家的文化渊源，有着不同的艺术表现形式，而不同的表现形式又是不同的创作思想得以充分展示的保证和前提。鉴于目前金属焊接艺术在国内尚属起步阶段，在探索西方现代艺术语言过程中，研究西方现代艺术的理论是十分重要的课题。他们对西方现代艺术的文化思想产生重要的影响，其中柏格森的直觉主义哲学思想，高扬生命冲动的创造力，推崇能够让人直接体验生命冲动的开放社会，以直觉为认识真实和真理的唯一途径，以及现代艺术对生命的瞬间体验和制作过程的珍借，对破坏重组物质时空以获取精神真实的兴趣。同时萨特表达现代人孤独、异化、悖理的情绪感觉，充分体现了现代艺术家对艺术主体独创性的强烈追求。

2现代雕塑的表现形式在西方现代艺术理论的直接影响下，它与以前传统写实主义的以体量和实体感作为表现形式的基本要素背道而驰，许多现代雕塑的表现方法完全超出了“雕”和“塑”的意义，尤其是现代金属焊接雕塑，作为三度空间抽象的构成艺术品，不属于关于实体感的艺术，不追求真实的形态再现，通过简化、概括甚至是抽象的手法进行创作，并结合各种工业化的手段，直接地打造作品，如以透空框架的形态去构画和界定空间，彻底地阐明了现代雕塑作为三度空间艺术的新理念，在于表现金属在空间中的自由组合，而非多种程序塑造的实体造型。他们艺术语言的特征类似单纯、厚重的原始文化，最后发展到将机械、动力和光的因素组合引入雕塑的运动形态，创造了最具现代意义的雕塑作品。它反映了20世纪工业、科技观念向艺术的介入，导引出一种崭新的艺术价值观。

当代西方雕塑家在新的艺术观念的引导下，追求各自的文化和艺术个性，并充分利用材料学、结构力学、金工技术和焊接技术的原理，发挥金属焊接雕塑的特有创造力。在他们的作品中，将雕塑的造型要素简化到最低限度。用立方体、几何形、圆柱体的型材和不锈钢材以及现成金属物品构成现代形态的、抽象的雕塑作品，使传统的艺术语言在他们的作品中失去了原有意义，运用工业化制造方法实现了现代雕塑新的艺术理念。

现代雕塑家史密斯是美国第一位创作金属焊接雕塑的艺术家，他的作品纯朴、粗犷和简练，利用金属材质的特性形成变化多端的雕塑造型，使金属材料、金工技术成为诠释个人艺术观念的语言符号。他创作的《皇家之鸟》、《森林》等作品，采用电焊枪在空间中描画，用多种钢条焊接展开三度空间的构成，同时利用点、线、面的相互交错的穿插，编织成一种活拨的、富有生机的抽象形态，他的许多作品放弃实体，将锻造成形后的钢条构出空间的韵律，显示出强力的运动感。

英国当代杰出雕塑家卡罗的金属焊接作品轻松活泼，简洁明快，是位最富独创性的现代金属焊接雕塑家。作品《正午》是他具有个性化艺术语言的代表作。该作品直接采用数块工字钢梁构成，作横置状态并涂上橘黄色的颜色，整件造型似如一张在室外阳光下的躺椅，简练而意味深长。在他的作品中力求把雕塑语言概括到最基本的抽象形态，直接利用工业钢材装配成巨大而强力的结构，并与周围的环境空间融为一体。费罗是法国现代派艺术家，他的金属焊接系列作品更具个性化。其作品摒弃了传统雕塑的创作模式，采用一种更加直接，更抽象化的表现手法，使作品取得纯粹形式的自由化。费罗的作品都取名《无题》。但在这个毫无意义的标题下，呈现出一个丰富多彩的艺术世界。在创作中通过挤、敲、扭、切和焊，给作品注人生机，将冷冰冰的不锈钢板转化成孕含生命形态的艺术作品。

从现代金属焊接雕塑的艺术语言来看，它与传统雕塑相比其主要特点是：在艺术观念上，一方面强调艺术与自我表现的主观性以及艺术家以我为主的能动性，力求作品造型简化到最基本的抽象形态，以现代工业化的理念构造单纯、简洁的几何造型，反映出一种工业化的非人格化的力量。另一方面重点表现不同金属材料的特有美感（如钛合金通过焊接在焊口的部分会形成耀眼的彩虹效果）和不同焊接技法所形成的肌理美感。在艺术形式上，利用电焊枪在空间中作画，以钢材制作空间构成。使传统艺术形式的体积，体量概念消失，转化为丰富、透空的空间和变化多端的深度三维结构。并以手动和机动改变了原有雕塑的“静止状态”，以色彩变化增强金属焊接雕塑的视觉感悟力。在艺术表现方式上，采用直接加工过程实现三度空间的构成关系或以废品集合的方式重新组合新的造型，使金属雕塑的艺术表现方法变得直接了当、纯粹和自由。在制作中利用各种金属材料经过直接的敲打、挤压、扭曲、打磨、切割和焊接，随意地、自由地构建和组合，彻底改变了传统制作多步骤的有序性，使作品更具自然性。

3在现代雕塑发展史上，当代雕塑家所创造的金属焊接作品成功地完成了20世纪具有雕塑艺术革命意义的艺术创造，而走向现代化、抽象化、形式化、自由化的艺术表现形式。虽然我们国内的金属焊接雕塑艺术尚未得到社会的认同，但我相信在当代有创新意识的艺术家、雕塑家甚至焊接技师的共同努力下，我们的金属焊接艺术应该能够找到一条立足于民族文化传统，能够满足我国公众审美诉求的蓬勃发展之路。

参考文献

[1]田卫平等.金属焊接艺术初探[j].焊接，2005，3.

金属焊接篇6

关键词：金属储罐；装配精度；焊接安装方法；机电安装；液态物料 文献标识码：A

中图分类号：TG44 文章编号：1009-2374（2016）20-0074-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.20.036

储罐按其制造材质可以分为金属储罐和非金属储罐。金属储罐介质具有可燃、易燃、有毒、有腐蚀性、危险性大和现场安装施工程序复杂、质量要求高等特点。

1 金属储罐的分类

储罐根据顶部结构的不同，可分为三种类型：固定顶、浮顶和内浮顶储罐。

1.1 固定顶储罐

罐顶周边与罐壁顶端固定连接的储罐，主要包括拱顶罐、锥顶罐、悬链式罐等，后两种现已很少使用。自支承拱顶就是拱顶罐，罐顶结构为球冠形，罐体形状为圆筒形，拱顶中间没有支撑，罐壁四周承受荷载。有带肋壳和网壳拱顶两种结构。带肋壳拱顶罐拱顶球面的曲率半径一般为罐直径的0.8～1.2倍，拱顶由4～6mm的薄钢板和支撑筋组成。罐顶板焊接多采用搭接焊。优点是易施工、低造价。网壳顶拱顶罐由网格状空间杆件系组成的球面网架拱壳承载顶面荷载。网壳顶由网状壳、边环梁、蒙皮三大组成部分。钢制网壳重量较大，大型储罐一般采用铝合金材料网壳。特大型拱顶罐尤其是特大型内浮顶罐已较多采用网壳顶结构。

1.2 浮顶罐

罐顶盖浮在罐壁内的液面上并随液面升降，在罐顶与罐内壁接触的环形空间装有密封装置，目的是可防止或减少罐内液体蒸发损失，也称外浮顶。大型储罐大多采用外浮顶。单盘式和双盘式是浮顶储罐的两种常用类型，各有其不同的结构和特征。浮顶具有较好的稳定性，能承受较大载荷，绝热性能较好，但费钢材。

内浮顶储罐是由拱顶罐内部增设浮顶而成。这种罐主要用来储存航空汽油、航空煤油等，有日趋推广的趋势。漂浮在罐内液面上的浮动顶盖内浮顶，其类型有三种：钢制式、铝制装配式和非金属整体式内浮顶。

2 金属储罐的焊接

2.1 罐底焊接顺序与工艺措施

2.1.1 焊接原则。采用收缩变形最小的焊接工艺及焊接顺序，压力容器焊接同时进行焊接试板制作。

2.1.2 罐底焊接。中幅板焊缝：先焊罐底边缘板靠边缘的300mm处对接焊缝，接着焊壁板与罐底相连的角焊缝，再焊剩余边缘板对接焊缝，最后焊收缩缝（边缘板与中幅板之间）。

2.1.3 焊接顺序与焊接变形控制措施。

中幅板焊接：焊条电弧焊可用在搭接焊接接头上。短焊缝先焊，长焊缝后焊。分段退焊或跳焊法适用于初层焊道。

边缘板焊接：焊工均匀分布、对称施焊这种方法适用于对接焊缝的初层焊；分段退焊或跳焊法适用于中幅板与罐底边缘板之间的第一层收缩缝焊接。

罐壁与罐底焊接：由数对焊工均匀对称分布，从罐内、外沿同一方向进行分段角焊。对于初层焊道采用分段退焊或跳焊法。

2.2 罐壁焊接

2.2.1 焊条电弧焊焊接罐壁的顺序和工艺特点。相邻两圈壁板的纵焊缝先焊，其间的环焊缝后焊。焊工沿同一方向均匀分布施焊。

2.2.2 自动焊接工艺要求。纵焊缝应自下而上气电立焊。埋弧自动焊焊接对接环焊缝，焊机沿同一方向均匀分布施焊。

2.3 金属储罐安装程序和方法

2.3.1 安装方法类型。

正装法：自下而上依次组焊罐壁板，后焊顶面壁板、抗风挡圈及顶端角钢等。大型浮顶罐常用此法焊接。包括水浮正装法、架设正装法（包括外搭脚手架正装法、内挂脚手架正装法）等。

倒装法：先铺设、焊接罐底板，再焊顶面壁板、包边角钢及罐顶，最后自上而下依次组焊各层壁板，直到底层壁板。包括中心柱组装法、边柱倒装法（有液压顶升、葫芦提升等）、充气顶升法和水浮顶升法等。

2.3.2 金属储罐的常用组装方法的基本程序和要求。

第一，外搭脚手架正装法。脚手架随罐壁板升高而逐层搭设；当纵向焊缝采用气电立焊、环向焊缝采用自动焊时，脚手架不得影响焊接操作；采用在壁板内侧挂设移动小车进行内侧施工；采用吊车吊装壁板。这种架设正装法和内挂脚手架正装法适合于大型和特大型储罐，便于自动焊作业。

第二，内挂脚手架正装法。在壁板内侧沿四周挂上一圈铺设跳板的三脚架（组成环形脚手架），操作人员即可在跳板上组对安装上一层壁板；在已安装的最上一层内侧沿圆周按规定间距在同一水平标高处挂上一圈三脚架，铺满跳板，跳板搭头处捆绑牢固，安装护栏；搭设楼梯间或斜梯连接各圈脚手架，形成上、下通道；一台储罐施工宜用2层至3层脚手架，1个或2个楼梯间，脚手架从下至上交替使用；在罐壁外侧挂设移动小车进行罐壁外侧施工；采用吊车吊装壁板。

第三，水浮正装法。一般用于浮顶罐的施工。其程序和要求：罐底板、底圈壁板、第二圈罐壁板施工完毕，底圈壁板与底板的大角缝组焊完毕并检验合格后，把完成的罐体作为水槽。浮船在罐体内组焊，施工完成后检验质量达到合格，利用浮船作为内操作平台；设置罐壁移动小车或弧形吊栏，进行罐壁外侧作业；采用吊车吊装或在浮船上设置吊杆吊装壁板；设置浮船导向装置；向罐内充水，使浮船浮升到需要高度，逐圈组装第三圈及以上各圈壁板；壁板组装前、组装过程中、组装后按设计规定进行沉降观测。

第四，边柱提升倒装法。采用罐壁内侧均匀分布的提升机构的边柱提升临时胀紧固定在罐壁板下部的胀圈，胀圈使上节壁板一同上升到设定高度，组焊第二圈壁板。胀圈然后被松开，降到第二圈壁板下部胀紧、固定后再升起。如此反复，直到组焊完成。

液压倒装法的程序与要求：（1）沿罐壁内侧周向均匀分布提升架，液压千斤顶装在提升架上。提升架高度应比最大提升高度大1000m左右，背向壁板一侧设置防倾覆斜拉杆。千斤顶的总额定起重量应大于提升罐体的最大重量及附加重量（由此确定千斤顶的数量和提升架的间距）；（2）罐内通道人员进出方便；（3）用千斤顶或加紧丝把胀圈与罐壁胀紧；（4）平稳起吊，各起吊点同步上升。

边柱葫芦提升倒装法程序与要求：可采用手拉或电动葫芦提升动力。提升柱设置在罐壁板内侧沿周向均匀分布，在提升柱顶部设置手拉或电动葫芦。根据提升需要的最大重量计算确定提升柱的数量、结构、规格。

3 金属储罐的检查与验收

焊接的残余应力和变形影响金属储罐的承载能力和制造精度。为降低焊接应力和残余变形，应从焊接方法、焊接工艺及装配程序等多个方面来考虑并采取有效的措施。按照安全性、经济性、先进性和适用性的原则，由经验丰富的焊接质量工程师进行焊接工艺评定，再由资质合格有效的焊接人员根据评定合格的焊接工艺操作书施焊。对人、机、料、法、环复合因素进行单项和综合检查，形成焊前、焊中和焊后检查。

3.1 焊前检查

焊前检查包括但不局限于如下五点：（1）焊工资格与实际焊接相匹配并在有效期内。特别强调焊工操作证有效期内中断焊接工作达6个月，需重新进行焊工的资格考试；（2）焊机型号、电源极性符合工艺要求，焊距、电缆、气管和辅助工具、安全防护配备齐全；（3）母材、焊条、焊剂、保护气体、电极符合国家标准；（4）焊接结构设计、技术文件和工艺要求设计合理、齐全、清晰，易于施焊、便于指导，保证质量，新材料、新产品、新工艺施焊前应进行焊接工艺试验；（5）在环境恶劣的焊接场所应采取可靠防护措施。

3.2 焊中检查

（1）焊接过程中应执行焊接工艺相关要求，包括焊接方法、材料性能、规范要求、施焊顺序、变形及温度控制；（2）多层焊层间如果存在裂纹、气泡、夹渣等缺陷，缺陷清除如何；（3）焊接电源、送丝（行走）机构、滚轮架、焊剂托架、冷却装置等焊接设备是否正常运行。

3.3 焊后检查

3.3.1 外观检查。（1）低倍放大镜或肉眼观察表面缺陷：咬边、夹渣、气孔、裂纹等；（2）焊接检验尺检查：焊缝余高、焊瘤、凹陷、错口等；（3）检查焊件变形程度。

3.3.2 灌水试验。灌水试验检验焊件的严密性和泄漏性。利用洁净淡温水试验（≥5℃）（对于不锈钢罐，对水的要求更高，水中氯离子含量≤25PPM）。在试验中应在罐壁下部每隔大约10m观测基础沉降（观测点数宜为4的倍数）。若发生不符合设计文件的沉降，应暂停充水，待处理后可进行下一步试验。

3.4 灌水试验项目、方法及合格标准

3.4.1 罐底。灌水观察罐底周边，检验其严密性，不渗漏为合格。

3.4.2 罐壁。灌水到最高设计液面，保持48h，试验罐壁强度及严密性，不渗漏、不变形为合格。

3.4.3 固定顶。罐内灌水到最高设计液位下1m，封闭所有开孔，慢充水升压到试验压力时，暂停充水，将肥皂水涂在罐顶检饲慷燃把厦苄浴9薅ノ抟毂洹⒑竿肺奚漏为合格。然后放水，缓慢降压，达到负压值时，停止放水，观察罐顶检验稳定性，试验后将罐顶孔通大气，升到常压，无异常变形为合格。

3.4.4 浮顶罐升降试验。充水、放水时检查浮顶升降、导向机构、密封装置及自动通气阀支柱，检烁《ァ⒛诟《ビ胍好娼哟ゲ糠帧I降、转动和导向机构平稳、灵活和无卡涩为合格。浮顶与液面接触部分无渗漏为合格。

3.5 无损检测

在焊缝检查和验收过程中还会用到无损检测的一些方法：射线探伤、超声波探伤、渗透探伤、磁性探伤、涡流探伤以及超声波衍射时差法等。

无损检测方法的选用原则为：

储罐壁厚≤38mm时，用射线检测对接接头，由于结构因素，无法使用射线检测时，便使用可记录的超声检测。容器壁厚>38mm时，如用射线检测对接接头，对每条焊缝及所有焊缝交叉部位还应附加局部（为原检测比例的20%）超声检测。

对不能进行射线或超声检测的角接接头和T形接头，应全部做表面检测。铁磁性压力容器的表面检测应优选磁粉检测。有色金属制压力容器对接接头应尽量采用射线检测。

安装结束后的金属储罐通过以上检验项，全部合格才可准予使用。

参考文献

[1] 魏宝山.大型储罐的安装方法与探讨[J].科技论坛，2014，（6）.

金属焊接篇7

在焊接工作中，每道工序的质量检验是及时消除该工序可能产生焊接缺陷的重要手段。这比在产品加工完成后再来消除缺陷更节约时间、材料和劳动力．既降低了产品成本．又保证了焊接产品质量。所以．焊接检验是焊接结构制造过程中不可缺少的重要工序。

焊接检验包括焊前检验、焊接过程检验和成品检验3部分。

焊前检验是焊接检验的第一个阶段．也是至关重要的一个阶段。质量的达成靠预防．焊前应把所有影响质量的因素都检测到位。

一是检查焊工是否经过专门的焊接基础知识和操作技能的培训并取得上岗证书。

二是焊接设备是否具有合格证明书．是否满足焊接参数的要求。

三是检测设备必须根据工艺要求进行选择并经法定计量部门检定。

四是检验焊接母材是否具有产品质量证明书、母材的规格、型号(或牌号)和其他技术要求是否满足设计规范要求。

五是检验焊接材料是否具有产品质量证明书．规格、型号(或牌号)和其他技术要求是否满足设计规范要求：检验其他焊接材料．如埋弧自动焊剂的牌号、气体保护焊保护气体的纯度和配比等是否符合工艺规程的要求：检验焊接材料是否按照工艺要求进行去锈、烘干、预热诸步等等。

六是检验焊接作业指导书等技术文件是否齐备。

七是焊缝的布置、坡口形式和尺寸、坡口的制备质量和焊接接头的装配质量是否符合图样要求。

八是是否根据母材的厚度、化学成分、焊接性质、焊接接斗的拘束程度、焊接方法及焊接环境等因素考虑是否需要预热。

九是焊件组对和定位是否符合规范要求。

十是为防止焊缝烧穿．是否设置了合理的钢衬垫：在焊缝两端是否设置了引弧板和引出板。十一是焊接施工现场环境是否符合职业健康和安全生产的规定。

金属焊接篇8

【关键词】水电工程；金属焊接；质量控制；分析

在水电工程的施工环节中，金属结构焊接是最为重要的工序，它主要包括对钢闸门、启闭机、压力钢管以及蜗壳等金属结构的焊接。目前，我国的经济得到了快速的发展，水电工程的施工项目也逐渐增多，如何增强金属结构的焊接质量就显得愈发重要，如果焊接质量不达标，就会影响水电设施的正常运转，影响用户的正常使用，还会缩短水电设施的使用寿命，给用户和社会带来经济损失。现如今，金属结构焊接所面临的影响因素较多，施工单位要认清形势，将这些问题逐一解决，使焊接的质量得到保障，减少故障的发生。

一、影响水电工程金属结构焊接质量的主要因素

1、焊接方法与工艺的影响

目前，有相当一部分施工单位在焊接之前不会认真观察母材的厚度和牌号等信息，进而导致在焊接施工过程中出现问题；有的施工单位不按照规定的焊接工艺进行施工，焊接的部位、方法、速度以及电流的控制都存在一定的不足；在大型钢闸门结构焊接过程中，有许多焊缝非常集中的地方，有的施工单位不会处理这种情况，或者处理的方法不当，使得焊接的进展非常缓慢，严重的影响了工期。

2、母材以及其他焊接材料的影响

在水电工程金属结构的焊接施工过程中，需要使用大量的母材和其他焊接材料，这些材料的质量将直接影响到工程的质量，是保障水电设施正常使用的关键。一般情况下，母材是焊接的主体部分，承担的任务也更加重要，母材的规格、标准、性能都是影响金属结构焊接质量的重要因素，同时，其他焊接材料承担辅助类的任务，但是作用也同样不能忽略，这些材料的牌号、批次规格如果不能统一，也会最终影响金属结构焊接的质量。

3、施工设备以及施工人员的影响

水电工程金属结构焊接的难度逐渐增加，这就需要施工单位应当具备更加先进的设备以及更加优秀的人才，先进的焊接设备能够提高工程的可靠性、稳定性以及整体性能，而具备高素质的焊接工人则能够提高整体的技术水平、操作方法以及工作态度，这两个方面也会对焊接的质量和效率产生影响。

4、施工环境的影响

大多数情况下，水电工程金属结构焊接施工往往要在室外进行，室外的环境一般比较多变，对焊接的质量和进度会造成一定的影响，例如温度、湿度以及雨雪天气都会影响到焊接的质量和效率[1]。

二、水电工程金属结构焊接质量控制要点分析

1、焊接材料的控制

焊接材料的质量好坏将直接影响到金属结构焊接的质量，为此，在焊接之前一定要对焊接材料进行把关，发现并及时舍弃质量较差的材料，使用质量较好的材料。首先，要确定好控制要点，根据水电工程的实际施工情况进行选材，材料的型号、规格一定要适合工程的需要，施工单位要在订货、验收、保管以及代用等环节进行严格的控制，不能存在疏漏。这些控制要点要一一对应每个负责人，做到权责明晰、责任到人，每个负责人要对自己负责的部分进行严格把控，对材料的工艺和考核进行详细的登记，为日后的核查做好准备，保证焊接材料这一环节不出现问题。

2、焊接设备的控制

水电工程的金属结构焊接要使用非常多的焊接设备，而且在不同的焊接项目中，焊接设备的选择也是不同的，要视情况而定，同时，还要保证焊接机械设备具备良好的性能，能应付整个焊接工程的需要。在金属结构焊接的施工现场，焊接设备的选择要根据母材的材质以及施工条件来进行，因为没有最好的设备，只有最合适的设备，这样才能让施工更加的高效[2]。

3、焊接人员的控制

金属结构焊接工程要依靠高素质的施工人员来完成，焊接人员要增强自身的技能水平以及文化水平，能够应付不同的施工要求，并且随着焊接技术的发展，不断进行学习，提高自己的专业水平。焊接工程的管理人员要做好技术交底工作，加大对施工人员的控制力度，保证他们按照正确合理的施工方法进行施工，进一步提高金属结构焊接的总体质量。

4、焊接工艺质量控制

焊接工艺的控制能够在很大程度上影响水电工程的总体质量，工艺控制的主要对象就是工艺审图、焊接工艺监督、工艺文件管理与完善以及工程安装设计等环节。在焊接之前，要对公益性审图进行严格的要求，保证审图的规范性。然后再对设计的规格大小、可操作性进行核查，再对施工的文件进行检查，使得各项内容都比较的规范。焊接工艺的整个过程要安排专门的负责人进行监管，负责人对焊接过程具有领导和监管的权力，在施工环节要认真进行监督，确保工艺裁定的准确性，确保焊接过程按照合理的工序实施，使得焊接工程能够按时完成[3]。

5、焊接定位的控制

焊接定位是一项非常重要的环节，如果定位不准确，就会影响焊接的整体质量，而且也不利于用户的使用，甚至还能产生安全事故，因此，在焊接过程中，一定要做好焊接定位工作，确保焊缝的质量。还要避免出现焊透的情况，金属结构的尾部与头部的表面要保持圆滑，不能强制装配。

6、钢结构原件的质量控制

在金属结构焊接施工过程中，会使用到大量的钢结构原件，因此，钢结构原件的质量好坏将影响到施工的质量。钢结构原件具有自身的一些特点，它的刚度比较差，在运输过程中会发生一定程度的变形，这样就会影响拼装的质量与焊接的质量，所以，在现场运输过程中，要在容易变形的地方加装一些防护装置，减少变形情况的发生。

7、焊接完成后的质量控制

在水电工程金属结构焊接过程中，难免会出现因为主观以及客观因素而产生焊接缺陷，这些缺陷需要及时返修，也就是进行焊接完成后的质量控制。具体的方法主要是：第一，对需要返修焊缝的长度进行打磨，使其长度在规定的范围内，并形成圆滑的船形；第二，对金属结构的焊接结果进行偏差的纠正并验收，重视对金属结构焊接的检验、试验及验收环节；第三，金属结构焊接完成之后，对产生的焊渣、飞溅物等杂物要进行及时清除，使外观层面符合要求。

总 结

水电工程金属结构焊接施工的影响因素较多，但是，通过一些合理的控制方法是完全可以保证施工质量的，例如对母材进行质量控制，对施工工艺进行控制等，只有做好质量控制工作，才能保证水电工程实现利用价值，才能更好地服务于用户。

参考文献

[1]成卫东.水工金属结构制造质量保证体系探究[J].城市建设理论研究：电子版，2011（25）.

[2]武坤.影响水利工程施工质量的因素及其控制[J].才智，2010（25）.

[3]刘旭祥.水电工程金属结构焊接的质量控制[J].水电工程，2012（02）.

金属焊接篇9

1 金属材料焊接中的缺陷

1.1 出现焊接裂纹

在金属的焊接当中有一种比较常见的情形就是裂纹，而裂纹主要是结晶状态的不同之间相互变化而产生出来的。裂纹的出现时间并不是很长，有时马上就会显现出来或者停止片刻即可见，而它的出现位置经常是在焊接母材与交界的熔合线上，冷和热是裂纹的主要分类。

热裂纹是基本上发生在偏析位置的。它的形成原因主要是遗留在熔池当中熔点低凝结点高冰洁塑造性低强度差的杂质晶体，由于这些杂质晶体的诸多缺陷而导致在收到束缚的时候就容易被拉开，这就是热裂纹的形成过程[2]。与此相对的冷裂纹，首先在时间上就热裂纹较迟，在焊接期间或者之后发生，而当低气温降临时就会有裂缝产生，甚至有的冷裂纹出现时间更是比较滞后，在几天之后才会出现，这样的情况就极易影响结构安全的正常使用[3]。

1.2 出现未焊透、未熔合现象

当金属没有全部焊到接头的最深处也就是根部的时候，导致木材金属不能完全被融化掉，从而引起的就叫未焊透，它的主要针对的对象就是木材。这种情况也就是未焊透的弊端非常之多，频繁的使得焊缝的有效面积会逐渐变小，随之也令接头强度不断变弱，最后导致焊缝的疲劳强度不断下降[4]。与未焊透比较相似的另外一种情况就是未融合，顾名思义就是金属之间没有完美的融合联合，它所带来的缺陷就是减小了承载面积，使得聚集应力很艰难[5]。

1.3 出现夹渣情况

在焊接的过程当中焊缝会有一些残渣遗留，我们可以把它简而言之的称为熔渣[6]。有很多原因致使熔渣得以形成，举个例子来说，当电流强度不够或大或小、焊接的速度或快或慢、焊条选择的不合理、坡口角度不合适或者焊条偏芯等原因都会使得焊缝边沿遗留熔渣。

1.4 出现其他缺陷

（1）焊缝组织有可能达不到要求，或者因为没能达到标准的化学成分，还有就是发生在焊接期间由元素烧损而导致的焊缝金属化学成分的不稳定等。这一切都会不断减弱焊缝的力学能力，从而更加严重的使得接头的耐蚀性也遭受侵害；

（2）咬边也是在焊接过程当中会发生的，主要还是因大电流或不合适的焊条角度再封的焊缝边沿的凹坑没有很好地在第一时间填充金属而造成的[7]。这一种现象可能会使得金属材料的使用面积大大减小，与此相伴也令结构的承受抗压力这一指标难以达到要求，更严重的就是因反作用力大大聚集而导致裂缝。

2 金属材料焊接中的防治措施

种种弊端都是极易出现在金属材料焊接过程当中地，这样就不得不担心金属材料的质量问题，由此可见，当我们在面对这些缺陷时，及时合适的防治措施是非常必要的。

2.1 防止裂纹的措施

针对防止裂纹的措施主要有以下几点：一是要严格遵守与之相关的各项规则，慎重斟酌自己要选的焊接程序，严守焊条的标准，认真辨别其酸碱性，为了达到更好的效果可以将其放在稳定的保温室内，当我们需要用的时候再把它拿出来；二是要小心谨慎地清理接口，保证上面没有水分、油渍或者是其他遗留的痕迹；三是当我们在焊接期间，注意选择较小电流，然后选择多个焊道、多种层次来严格执行，这样就很好地使得产生裂纹的机会大大减小，而且还可以提高焊缝的形状洗漱，使得焊接的应力也减小了[8]。

2.2 防止未焊透、未熔合的措施

当焊接还没有开始的时候，我们要做好一些准备工作，如合理选择坡口角度和尺寸，正确选择焊条的直径。其次对于电流大小和焊接的速度也要细心选取[9]。而在焊接进行的过程的当中，也要注意恰当的摇摆上面的链条，聚精会神地观察两边的变化情况[10]。必须保证所有的流程都能遵守正确的技术并且遵循施工的规格来实施。

2.3 防止夹渣的措施

第一就是要特别重视焊条的选择，酸性和碱性不同的焊条的要求也是不一样的。第二就是要有合适的坡口角度以及能够控制不能太快的焊接速度[11]。

2.4 加强焊工的技能

焊接对焊工也是有一定的技术要求的，培训基本技能是很有必要的，培训的内容主要有如何选择所要使用的材料和具体的施工环境，而在焊接的过程当中应该保持怎样的姿势和控制也都是需要进一步学习的，使得焊接工作在没有任何外力的影响之下顺利进行，从而使得当中的弊端可以进一步减小。与此同时，对于焊工的自控能力也要进一步提升，要使得每一个焊工都能合格，对其素质和技能严加把守。

2.5 其他综合措施

除此之外，我们还要注意其他的综合措施，比如，对于施工的环境也要多加要求，如果当时的气温比较低，就要对所使用的材质进行一定的加热，在施工地区也要建立一定的清洁区域，但是要保证在工作期间通风，对于空气湿度尽量要低于百分之九十、并且保证氩气的浓度要大于百分之九十九等一系列措施。

金属焊接篇10

【关键词】层间温度；ak；熔敷金属

引言

许多机器零件在工作时要遇到冲击负荷，如锻锤的锤杆、冲床的冲头、火车和汽车在开车、刹车时的部分传动零件等，这些零件在冲击载荷的作用下，韧性差的材料往往易于发生突然断裂，造成严重的安全事故，因此研究材料的冲击韧性具有十分重要的意义。

在焊接行业，大家研究更多的是焊接热影响区的机械性能，应当说，目前对焊接热影响区的研究，已很成熟，零件设计时，充分考虑了热影响区这一影响因素。但在有焊接零件的机器中，机器运行中焊缝同样也要受到冲击力，生产厂家大多做做无损检测，合格后就投入使用，但实际上，因焊缝质量造成事故的也不乏其例，因此，研究焊缝本身的熔焊机理、焊后的机械性能同样具有意义。

1　实验

1.1　实验用材料

（1）板材：材质Q235B，板厚：12mm，生产厂家：包头钢铁公司。

（2）焊接材料：E4303电焊条，规格：￠3.2，生产厂家：内蒙古集宁卫星焊材股份有限公司。

1.2　试样加工

将板材送加工车间，按图1的尺寸加工出试板并组装，共12套。

1.3焊制试板

在同一实验室，由同一焊接技师在其它工艺参数不变，只改变层间温度的条件下完成12套试板的平位焊接，层间温度分别为50℃、100℃、150℃、200℃、250℃、300℃，每一温度下焊制两套试板。

焊接过程中用表面温度计测量层间温度，每一层烧完后，当层温降到规定的温度时，开始焊下一层。

1.4试样加工

完成焊接，将试件进行X光检测，合格后按图2、图3、图4制备拉伸、冲击试样。拉伸试样从焊缝中截出，冲击试样的V型缺口开在焊缝中间。每块试板加工出一个拉伸试样，五个冲击试样。

1.5力学性能试验

（1）熔敷金属的拉伸试验按GB2652-81《焊缝（及堆焊）金属拉伸试验法》进行。

（2）焊缝金属冲击试验按GB2650-81《焊接接头冲击试验法》进行，五个试样中，最大和最小值舍去，对余下的三个试样进行讨论。

1.6试验结果：见熔敷金属机械性能表

2　分析讨论