摘要：伴随着我国经济发展水平的提高和工业化发展的需要，金属在各行各业中被应用得越来越广泛，其作为一种工业原材料的重要性也越来越凸显。同时工业生产对工程质量与安全性、人们对生活质量要求的提高，也促使着各行各业逐渐重视金属焊接工艺的质量。本文针对当前金属材料焊接过程中存在的问题，提出针对性的解决措施，希望能够为相关的业内人士提供一定的参考和借鉴。
关键词：金属材料,焊接工艺,探讨
当前，大功率电机设备在机械行业飞速发展的背景下得到了广泛使用，而金属作为一种在人们生产生活中被广泛使用的原材料，对建筑工程和机械生产的质量发挥着关键作用，伴随着生产的需要，其加工处理的工艺水平要求也逐渐提高。为了提高金属材料应用的安全性，保障工业生产质量，必须提高金属材料焊接工艺，推动金属材料焊接技术的创新与发展。
本文结合实际经验，论述脉络如下：首先简单介绍一下金属焊接工艺的定义、分类及其对工业生产的重要性，其次指出当前我国生产过程中金属材料焊接工艺中存在的问题和缺陷，然后根据当前存在的技术难点问题提出针对性的解决措施，希望能够为行业内人士提供一定的帮助，推动金属材料焊接工艺的创新与进步，为我国工业发展建言献策。
一、金属焊接工艺的定义、历史和分类
（一）定义与历史
焊接，也可以被称为熔接、或者镕接，是一种通过加热、高温或高压的方式连接金属或者其它例如塑料之类的热塑性材料的一门制造工艺和技术。而金属焊接工艺简单讲就是一种连接金属的过程，其运用的物理原理就是将两种或两种以上的同种或不同种的金属材料通过原子或者分子之间的结合和扩散，从而使两者成为一体，而要想原子和分子之间产生结合或扩散，通常采用的办法是加热、加压或者是既加热又加压。焊接的能量来源多样，例如气体焰、激光、电子束和超声波等都可以用来作为金属焊接的能量来源。
现代焊接技术最早出现在十九世纪末，最开始出现的是弧焊和氧燃气焊，然后又出现了电阻焊。之后随着一战、二战爆发，各国对军用设备需求量加大，为了节省原材料，这时廉价的金属焊接工艺得到了重视，出现了手工电弧焊、埋弧焊、电渣焊等当前应用流行的焊接技术。到二十世纪下半叶，随着技术的进步和发展，激光焊接和电子束焊接被逐渐开发并得到了广泛的应用。
（二）分类
根据操作方法的不同，金属焊接方式高达四十余种，但是进一步分类可以划分为主要的三种类型，即熔焊、压焊和钎焊。
熔焊的操作方法是指在焊接时，通过加热把工件的接口变成熔化状态，在不加压力的情况下实现金属焊接的一种焊接方法。具体的操作是工人通过操纵热源，把两个待焊的工件的接口处迅速加热，使其熔化，变成熔池，熔池会随着热源位置的变化而变化，熔池受冷凝固后就会形成一个连续的焊缝，通过这种方式就可以把两个工件连接成为一个整体。但是熔焊有一些不足之处，尤其需要注意熔焊过程中需要避免大气和高温的熔池直接接触，因为一旦空气和高温的熔池接触，空气里的氧就会与金属或者合金元素发生氧化反应，使金属特性发生变化。此外，空气中的氮和水蒸气等成分一旦进入熔池，会导致熔池在温度降低冷却过程中，焊缝中产生各种裂纹和气孔等焊接，从而影响焊缝的质量。
压焊，又称固态焊接，顾名思义，是在加压的条件下完成的，其主要利用的是原子的性能，通过对两个工件加压，可以使这两个工件在固体状态下完成两个原子的结合。电阻对焊是常用的压焊工艺手法之一，其主要操作原理是由于两个工件的连接口处一般电阻很大，所以当电流经过两个工件的连接口时，会产生热效应，接口处温度会上升，当温度上升到塑性状态的时候，两个连接端就会在轴向压力的作用下连接成一个整体。和熔焊相比，压焊不会烧毁重要的有益的合金元素，而且也能有效地避免氮和水蒸气等有害元素侵入焊缝，因此压焊的焊接过程比较简单，焊接的安全状况也有所提高。此外，与熔焊相比，压焊的加热时间更短、加热温度更低，所以受热影响区域小，基于这些特点，许多很难用熔焊焊接的材料，通常都可以用压焊焊成和母材强度一样的优质的接口。
钎焊的操作主要是用熔点比工件低的金属材料作为钎料，然后把钎料和工件一起加热，使温度上升到钎料熔点和工件熔点之间，通过这种方式钎料就会熔化成为液态而工件依然保持固态，此时再通过液态的钎料把工件润湿，填补工件接口的缝隙，通过这种方式可以使原子扩散，成功焊接。
二、金属材料焊接中常见的问题缺陷及其原因
根据缺陷部位的不同可以把焊接缺陷划分为表面缺陷和内部缺陷两大类。
（一）表面缺陷
焊接的表面缺陷又可以划分为五种，即焊缝的尺寸不满足标准要求、咬边、焊瘤、塌陷和烧穿、弧坑。
焊缝尺寸方面常见的问题是余高不足或者余高过高、宽度过大或过小两种。超过表面焊趾连线上面焊缝金属的高度就是我们通常所说的余高，余高一般在0毫米到4毫米之间，过高会导致工件接口的截面出现突变，而过低就会减少焊缝有效的截面面积，从而降低其承载能力。余高不合适归结原因主要是选择焊接的如电流等工艺参数不准确、焊接的快慢速度不合适造成的。
焊缝的宽度具体是指焊缝金属和母材的表面交接的地方垂直于焊缝轴线的这段距离，焊缝的宽度通常规定是要比母材的坡口宽1毫米到5毫米之间，如果焊缝的宽度太大，母材受热影响的区域就会变宽，工件接头的性能就会越低，如果焊缝的宽度太小，那就会造成焊缝和坡口边缘之间的融合程度不够，焊缝的有效截面就会降低，工件接头的性能也会降低。
咬边是金属焊接中常见的缺陷，当焊接的参数不准确或者操作不当的时候，母材沿着焊趾的地方就会出现凹陷或者产生沟槽，这种现象就叫做咬边。按照标准的规定来说，咬边的深度一般不超过0.5毫米，并且累加起来的长度也要不大于焊缝长度的10%。与前文所述类似，咬边过深、长度过长，都会导致工件接口的有效截面减小，接口处也容易产生裂纹，破坏焊接的结构。
焊瘤主要是指因为焊条位置或者运条方不当的操作导致的熔化的金属流到母材上形成的金属瘤。金属瘤首先影响了焊缝的外观，其次还会造成未焊透的内部缺陷。
烧穿是严重塌陷的一种情况，金属熔化下坠就会产生塌陷，如果熔化金属进一步从坡口的背面流出来，就会产生一个穿孔，这种现象叫做烧穿。与前文提到的几种缺陷不同，塌陷是完全不允许出现在焊接成品的一种缺陷。
弧坑是一种因为电弧焊断弧或者电弧收弧的时候操作不当，而导致焊接末端出现的低凹的部分。同烧穿一样，弧坑在焊接成品中也完全不允许出现。因为弧坑的存在会使焊缝产生严重的偏析和伴生裂纹，对焊缝弧坑部位的机械性能造成了极大的负面影响。
（二）内部缺陷
金属焊接的内部缺陷主要可分为未熔合、未焊透、夹渣、气孔、裂纹等五种。
未熔合是指焊道和焊道之间、焊道和母材之间或母材和母材之间未完全熔化的现象，原因有多种，包括电弧发生偏吹、没有彻底对焊层进行清洁等等。
未焊透的原因主要是焊接的电流太小或者运条的速度太快，经常发生在双面焊的中部或者是在单面焊的根部。
焊接完成后残留在金属焊缝中间的熔渣叫做夹渣，夹渣会使焊接接口处的塑性和韧性大大降低，并且夹渣的尖角部位还极其容易产生很大的内应力，容易产生焊接裂纹。
气孔有针状气孔、条虫状气孔和密集气孔三种，主要是因为熔池在受冷凝固的时候其中的气泡没有及时地被逸出，从而残留在熔池中形成了一个个空穴。气孔对焊缝的致密性产生了极大的影响，减小了焊缝有效的工作截面。
裂纹对焊接接口的使用和安全造成了直接影响，是所有焊接缺陷中对焊接接口安全性影响最大的危险因素。现有的许多焊接安全事故大多数都是因为焊接裂纹。
三、金属材料焊接工艺缺陷的相关解决方法
根据上述第二部分描述的当前金属材料焊接工艺存在的缺陷和产生原因，本文结合实际工作经验，提出了如下针对性的解决方法。
（一）普遍的工艺措施层面
工艺措施层面首先应该注意选择焊接工艺参数的正确性，前文提到的余高尺寸不合适和咬边、烧穿等问题，或多或少都与焊接工艺参数的选择相关。焊接工艺参数的选择决定着焊接的具体操作是否准确，决定着焊接的最终质量，因此为了最大程度防止或减少焊接缺陷的产生，工作人员在焊接前一定要综合所有因素选择最合适正确的焊接工艺参数。在同样的情况下，焊接的电流越大，焊接的速度就会越低，接口背面的余高就会越大；同样的，如果电弧或电压太高，那么平焊时背面的余高就有可能变大。因此，为了避免余高尺寸不合适的问题，工作人员在进行电焊工作前，必须根据现有的金属材料、环境和技术条件选择合适的电流和电压。为了避免产生烧穿的问题，工作人员要提前设计好焊接坡口处的尺寸，从而提高装配的质量。
其次操作工人需要具备娴熟的焊接工艺技能，金属工艺是一个在长期多次的实践中才能获得不断进步与提升的工作。操作工人在进行电焊工作时一定要保持高度的谨慎和小心，稳扎稳打，注意焊接工作的每一个细小的实行。例如在电焊开始前要注意清除焊件坡口和两侧可能存在的一些水、锈迹、底漆和油污等等，通过这种方法可以有效的避免气孔的产生。并且需要多次的实践，使操作工人在反复多次的练习中熟练、稳固地掌握工艺技术。
（二）具体缺陷的解决方法
由于不同缺陷的解决方法不同，此处本文仅针对几个突出的焊接工艺缺陷提出相应的解决办法，希望能够提供一定的参考价值。
针对咬边问题，操作工人在焊接时要注意选择合适的焊接电流和运条的方法，在焊接过程中注意把控电弧的长度，注意保持合适的速度，手法要稳，不能抖动。
针对裂纹问题，首先在焊接工作开始前要选择合适的电流参数和焊接的速度，并对坡口处的水分和金属锈迹做好充分彻底的清洁。其次要及时检查是否出现焊条剥落或者焊芯被锈蚀的情况，一旦发现出现了这些问题，要及时进行除锈工作。
针对夹渣问题，最有效的预防措施是先用汽油擦洗干净焊接口，配合稀盐酸和钢丝刷，使其露出表面的金属光泽。然后在焊接口和烙铁上均匀涂抹好焊剂，用电烙铁切少量的焊条涂抹在焊接口处，然后在镀铜的表面反复涂抹，在这一过程中要注意动作迅速，不磨蹭还需要注意及时让细缝里的空气逸出来。
针对未焊透的问题，则要注意选择好合适的坡口尺寸，在加热的过程中，可以先通过加热促使它膨胀，从而减少焊接应力和形变，选择零件的棱角、边缘和加强助等高强度的地方作为减应区。
结语
金属焊接工艺关系着工业生产的质量和安全性，需要每个相关的工作人员抱有高度的重视，保持端正态度，不掉以轻心，才能在不断的生产实践过程中完善金属焊接工艺，保障生产安全。
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