铝热焊的常见缺陷和原因分析
钢轨铝热焊接中常见缺陷及探伤方法
为探 头折射角 ） ， 可 以看 出 Ｌ与 ｈ 成 正 比， 当两探头 由分到 合 ，
或 由合 到分 变化时 ， 声 波就从 焊缝 的上部扫查 到底部 ， 或从 焊
缝 的底 部扫查到上部 ， 或者要对焊缝 进行从上 到下 ， 或从 下到 上 的扫查 ， 这就需要探头从 分到合 ， 或从合 到分 的移动 。如图
除材质本身缺陷 ， 夹碴 、 气孔 、 夹砂 、 缩孔 、 疏松、 未焊透 等 焊接缺陷很容 易导致 核伤 （ 疲劳 裂纹 ） 的产生 ， 在 动载荷 的 反
图 ４ 缩 孔
技 术 与 市 场
２ ０ １ ３ 年第 ２ ０ 卷第 ７ 期
技 术 研 发
２ 探伤 方法
呈约 ３ ０ ￣ 的夹角摆动 ， 然后 逐步收小角度往 后移动 到探头 离焊
两侧 出
浇 注 部 预 热 不 够 或 浇 注 口散 缩 孔 断 口呈 灰 暗 色 的 空 穴 位 或 端 热过 快 ， 导致 溶 液 凝 固 面 中 心 收 缩
多孔 性 和 不致 密性 ． 似 轨 底 三 溶液凝固时 ， 因 体 积 收
图 ３ 夹 砂
疏松 海棉状 呈 银 白 色
所示 。
２ ０ １ ０年 Ｘ Ｘ 集团公司共发 现重 伤钢轨 ４ ５ ８根 ， 其 中重 伤焊 头５ ７ 个， 占１ ２ ％， 共发生断轨 ２ ５处 ， 其 中因铝热焊缝 伤损折断
９ 处， 占３ ６ ％。因此 ， 分析铝热焊所产生 的伤损及其发展原 因 ，
并尽早探伤发现 伤损 ， 制定有针对性 的预 防措 施 ， 减少 因焊接 缺陷而导致钢轨折 断 ， 对确保行车安全起到积极 的作用 。
面状缺 陷一般 要用双探头法进行探测 。
２ ． １ 常 用探 伤 方 法
mig焊焊接铝合金起皱缺陷
MIG焊焊接铝合金时出现起皱缺陷可能是由多种因素引起的。
以下是一些可能的原因和相应的解决方案：
焊缝成形差：这可能是由于焊接规范选择不当、焊枪角度不正确、焊工操作不熟练、导电嘴孔径太大、焊接电弧没有严格对准坡口中心、焊丝和焊件及保护气体中含有水分等原因造成的。
为解决这个问题，可以反复调试选择合适的焊接规范，保持焊枪适合的倾角，加强焊工技能培训，选择合适的导电嘴径，力求使焊接电弧与坡口严格对中，焊前仔细清理焊丝、焊件，保证保护气体的纯度。
热裂纹：这可能是由于焊缝晶界处存在少量低熔点共晶体，或者存在较大的焊接拉应力等原因造成的。
为解决这个问题，可以在MIG焊焊缝水压试验结束后，在进行热钎焊时，把工件浸入水中进行，用夹具进行固定，保证钎焊接头正好处于水面上，这样热钎焊时就不会影响到MIG焊焊缝晶界处的低熔点物质，也就不会产生凝固裂纹。
浅析铝热焊施工工艺及常见问题处理措施
浅析铝热焊施工工艺及常见问题处理措施本文从施工工艺角度定性和定量的阐述了钢轨铝热焊的施工过程中的注意事项及常见问题的处理措施，同时，针对铝热焊焊头的轨头磁粉探伤存在裂纹及轨腰超声波探伤气孔和夹渣超标问题，确定了操作过程中如何避免这一问题的产生，希望对以后的操作具有一定的借鉴作用。
标签：铝热焊;工艺;轨头裂纹;轨腰夹渣前言：随着国内和世界范围的地铁、城际铁路和高速铁路的兴建，由于地区气温、气候差异性较大，对钢轨的焊接质量提出了更新更高的要求，如在举世瞩目的京沪高铁，在到发线上的铝热焊头，在轨头部位增加了磁粉探伤，同时在轨腰部位，增加了超声波探伤。
目前广泛采用的钢轨焊接形式有闪光焊、铝热焊及气压焊，由于气压焊的火焰、顶锻量等控制指标在目前技术条件下还不能够量化或精确量化控制，如火焰颜色、长度等全靠现场施工人员的经验，因此在高速铁路和客运专线施工过程中未被采用。
目前钢轨焊接的主要焊接方式为闪光焊和铝热焊，其中闪光焊属消耗母材型的焊接，铝热焊不消耗母材，属填充式焊接。
一般情况下，优先采用闪光焊，但对于高速道岔、钢轨伸缩调节器等精密部件，由于闪光焊等消耗性焊接的顶锻量无法在焊前精确确定，导致焊后高速道岔、伸缩调节器等部件的几何尺寸超标，甚至无法调整，因此在无特殊要求的情况下，高速道岔和伸缩调节器等精密部件的焊接一般采用铝热焊。
综上，确保铝热焊的质量，尽量避免焊接缺陷，对于适应铁路的高速、重载、安全等技术要求，具有十分重要的现实意义。
一、铝热焊的施工过程中注意事项1.施工准备施工前必须安排专人根据焊接清单清点全部施工物品，以免少带、漏带影响施工;对施工设备、燃气瓶等进行检查，确保使用时安全可靠。
从焊缝两侧钢轨开始，每一侧松开2-4组扣件，然后至少将50米范围内的钢轨扣件按规范锁紧然后，并在焊缝两侧各第一个锁紧扣件处的钢轨上，做划线记号，确定钢轨不发生移动，方可进行锯轨作业，锯轨要保证端头的垂直度，同时确保轨缝在误差要求范围之内。
钢轨铝热焊接-缺陷成因
钢轨铝热焊接缺陷分析1疏松疏松内表面是不光滑的，一般易发生在焊缝中心处的轨腰及轨底中央三角区。
形成原因（1）预热时间过长。
（2）局部高温，有过热现象。
特别是轨腰部分有局部过热现象。
（3）预热枪或砂模装偏，位置不居中，形成一侧有过热现象。
（4）轨缝过大。
预防措施（1）预热时间适当，不得将轨端烧化。
（2）预热器火焰长度适中，在12～15mm之间。
（3）预热器安放在轨缝正中央。
（4）轨缝适中，在23～27mm之间。
2气孔气孔表面是光的，一般呈圆形。
形成原因（1）待焊钢轨端面清洁不彻底，有水渍或油污。
（2）焊剂受潮。
（3）砂模受潮。
（4）封箱泥过多、过湿。
（5）预热温度过低。
（6）预热结束到浇注前的操作时间太长，使预热后温度降低较多。
预防措施（1）彻底清洁待焊钢轨的两个端面。
（2）严格防止焊接材料受潮。
（3）封箱泥不得太湿，涂抹不易过多。
（4）钢轨预热温度需达到700～900℃。
（5）提前将焊剂倒入坩埚，准备好高温火柴，预热完毕后，立即放置坩埚，点火浇注。
3夹渣夹渣的形成是由于熔渣进入焊缝而造成。
形成原因（1）待焊钢轨端面清理不彻底，有金属氧化渣，氧化皮等。
（2）轨缝过大或产生“跑箱”，钢水量不够，使熔渣不能完全排出。
（3）镇静时间不够，反应未完成就浇注，熔渣未充分与钢液分离。
预防措施（1）彻底清洁待焊钢轨的两个端面。
（2）轨缝适中，在23～27mm之间。
（3）坩埚使用前仔细检查是否有破损，放置坩埚时一定要将浇注口放置在砂型上方中央。
4夹砂夹砂是由型砂砂粒进入焊缝金属造成的。
形成原因（1）砂型研磨后未将产生的浮砂彻底清除。
（2）有杂质进入型腔中。
（3）砂型一次没有扣准，在移动中砂型挤坏掉入型腔内。
预防措施（1）砂型研磨后彻底清理型腔内的浮砂。
（2）在进行作业时，严禁将异物落入到型腔内。
（3）砂型合箱后如有错位，必须重新打开砂型，清理型腔内部。
5热裂形成原因（1）焊接过程中焊缝有移动，受拉或存在较大的拉应力。
铝热焊的常见缺陷和原因分析
铝热焊的常见缺陷和原因分析铝热焊的常见缺陷和原因分析铝热焊是一种铸造组织，其常见缺陷为：缩孔和疏松、气孔、夹渣、夹砂、热裂、未焊合、螺孔裂纹等。
现将主要缺陷的定义及原因分析列表如下。
供参考。
序号缺陷名称缺陷定义及形成原因分析1缩孔高温钢水在冷却及凝固过程中，有体积收缩（液态收缩）是形成缩孔的主要原因。
在浇注过程中，在温度最高、最后凝固的部位，由于体积收缩后得不到外来钢水的补缩，而形成集中孔穴称为缩孔。
焊头有缩孔及疏松缺陷时，会起到疲劳核心的作用，在列车交变负荷作用下，从疲劳核心处开始逐步扩展形成较大的疲劳裂纹，并导致焊缝提前疲劳断裂。
产生的原因：（1）预热时间过长；（2）局部高温，有过热现象。
特别是轨腰及轨脚部分有局部过热现象。
（3）预热枪或砂模装偏，位置不居中，形成一侧有过热现象。
疏松细小而不连贯的缩孔，比较均匀地分布在焊缝的局部范围内称为疏松。
疏松其内表面是不光滑的。
疏松导致焊缝组织不致密现象。
缩孔一般易发生在焊缝中心处的轨腰（预热温度最高）及轨底中央三角区（最后凝固，易形成集中疏松）等部位。
2气孔气孔是铝热焊铸造组织中最常见的缺陷之一。
气孔是焊缝在凝固过程中产生和放出气体所形成。
气孔表面是光滑的，一般呈圆形。
气孔按其部位，分为内部气孔和皮下气孔两种。
内部气孔在焊缝整个断面内均可出现，气孔尺寸有时可以很大。
皮下气孔紧靠表皮下产生，一般在轨底及轨底两侧斜面上容易产生。
（1）焊剂受潮。
焊剂中带有水分，在铝热反应时，高温下水分分解在焊缝中产生气体；（2）封箱泥过多、过湿或砂模潮湿。
砂型或封箱泥中的气体不能及时排出，在焊头中形成气孔；（3）预热温度过低，钢水容易凝固使气体不易排出，容易在轨底两角产生气孔；（4）预热到浇注前时间超过30秒，使预热后温度降低，也容易在轨底两角产生气孔；（5）镇静时间不够，或铝热反应不充分，浇入砂型后继续作用形成气孔。
3夹渣夹渣是铝热焊铸造组织中常见的缺陷之一。
夹渣的形成是由于熔渣进入焊缝而造成。
铝热焊焊接常见的缺陷、成因及其质量控制
铝热焊焊接常见的缺陷、成因及其质量控制0 引言随着社会经济的飞速发展，我国铁路事业发展极为迅速。
铁路运输作为重要的交通运输方式，得到人们的高度重视。
在铁路事业不断发展的过程中，人们对线路铺设的要求越来越高。
而钢轨焊接工艺是确保线路高质量的重要手段，因此应当给予高度的重视。
目前，我国应用于铁路轨道线路的钢轨焊接工艺主要有三种，即铝热焊工艺、气压焊工艺和手工电弧焊工艺。
在这三种钢轨焊接工艺中，铝热焊工艺应用效果最为突出，并在铁路线路钢轨焊接中得到广泛的应用。
但是，铝热焊工艺在焊接过程中仍然存在一些缺陷，进而给钢轨焊接工作造成困扰。
因此，铁路相关工作人员必须对铝热焊焊接过程存在的缺陷进行有效分析，并探究铝热焊质量控制的措施，从而提高铁路线路焊接水平，为我国铁路事业的进一步发展奠定基础。
1 铝热焊焊接工艺概述1.1 铝热焊工艺原理分析铝热焊工艺主要利用氧化铁、铝粉、铁粉及合金按相应的比例进行混合配成焊剂，接着将焊剂进行升温加热，由于铝在高温的条件下很容易和氧气发生反应，这就使得铝与氧化铁发生氧化还原反应，氧化铁中的铁单质被还原出来，在反应的同时还会放出大量的热，进而得到高温的金属填充液体和反应产物三氧化二铁固体，即钢水和熔渣。
最后，将钢水注入相应的模具中，将铁轨熔化，这样等到冷却之后，就可以完成将钢轨焊接在一起。
1.2 铝热焊工艺的优点相比于其他钢轨焊接工艺，铝热焊工艺具有较多的优点，其优点主要包括以下几点：第一，铝热焊焊接工艺的操作较为简单，很容易掌握；第二，铝热焊焊接工艺完成钢轨焊接后，轨道接头相对较为平顺，焊接效果极好；第三，该工艺所用到的设备相比于其他焊接工艺较为简易，不需要复杂的辅助设备进行辅助焊接；第四，铝热焊焊接效率高，所需时间较短，从开始焊接到完成焊接只需要1h；第五，铝热焊工艺所用到的人员较少，一般只需要7 人就可以完成相应的铁路轨道焊接，节省了大量劳动力。
2 铝热焊工艺存在的缺陷及原因分析2.1 夹渣现象的出现铝热焊焊接过程中存在很多缺陷，其中较为普遍的就是夹渣现象。
铝热焊焊接常见的缺陷、成因及其质量控制
通过 本文 的分 析 不难 看 出 ， 在 供 电 系统 的发 展 初期 主 要
是 以单 回路供 电为 主 ， 但是 随着 发 展 ， 双 回路 以其 良好 的可 该 种设 备在 使用 过程 中不 仅 能 够降 低检 修 工作 难 度 ， 还 靠 性 正逐 步取 代 单 回路 ，双 回路 供 电方 式 就 是 我们 追 寻 的
Ｏ 引 言
１ 铝热 焊焊 接 工艺 概 述
随着 社 会 经济 的飞 速 发展 ，我 国铁 路事 业 展 极 为 迅
１ ． １ 铝 热 焊 工 艺原 理 分 析
铝 热 焊 工艺 主 要利 用 氧 化 铁 、 铝粉 、 铁 粉 及合 金 按 相 应
速 。铁 路运 输作 为 重要 的交 通运 输 方式 ， 得 到人 们 的高度 重
视 。在 铁路 事业 不 断发 展 的过程 中 ， 人们 对线 路铺 设 的要 求 的 比例进 行 混 合配 成 焊剂 ， 接着 将 焊剂 进 行 升 温加 热 ， 由 于 越来越 高 。而 钢轨 焊接 工艺 是 确保 线路 高质 量 的重要 手段 ， 铝 在 高 温 的条 件 下很 容 易 和 氧气 发 生 反应 ，这 就使 得 铝 与 因此 应 当给 予高度 的重视 。 目前 ， 我 国应 用 于铁 路轨 道线 路 氧化 铁 发生 氧 化还 原 反应 ， 氧化 铁 中的 铁单 质 被 还原 出来 ，
将 钢水 注 入 相应 的模 具 中 ，将 铁 轨熔 化 ，这样 等 到 冷 却 之
１ ． ２ 铝 热 焊 工 艺 的 优 点
用 。但 是 ， 铝 热焊 工 艺在 焊 接 过 程 中仍 然存 在 一 些 缺 陷 ， 进 后 ， 就可 以完 成将 钢 轨焊 接在 一 起 。 而 给钢 轨焊 接 工作 造成 困扰 。 因此 ， 铁 路相 关工 作人 员 必须 对铝 热 焊焊 接 过程 存 在 的
青藏铁路钢轨铝热焊缺陷成因分析
对送检接头用 ｋ 和 ｋ．探头探伤时 ，没有发 １ ２ ５ 现异常波 ，但用 ｋ 探头探伤时 ，其异常波仍大于 ０ １ ｄ 。因此 ，认 为该 接头 内部存 在一定的缺陷 ， ６Ｂ
如 晶粒 粗 大 、疏松 、气 孑 等 。根 据 Ｔ ／ ６２３ Ｌ ＢＴ １３ ． — ２０ 《 ０５ 钢轨 焊接 第 ３ 分 ：铝 热焊 接 ，对 该接 部
原 上 的铝热焊 接过 程相 比 ，控 制钢 水 中的气体 含 量 对 于 高原上 的铝热 焊接 过程尤 为重 要 。
２２ 宏观 缺 陷产 生 的原 因 ．
松缺陷。在与现场工作人员沟通过程 中得知，运营
过 程 中 ，钢 轨 铝热 焊 接 头 表 面 有 “ 渣 ”现 象 发 掉 生 。为 此 ，将 试 样 轨 头 表 面 轻 轻 抛 光 后 ，放 在 Ｓ Ｍ下 扫描 ，分 析焊 接接 头表 面组织 ，结果 如 图 ３ Ｅ
（ 中国铁道科学研 究院金属及化学研 究所，北京 １０ ８ ） ０ ０ １
的 倾向 加， 增 使焊头内 部气孔率 增大； 钢轨焊接预热 过程中气 体压 力的 增大 极易导致 焊头表 面产生夹渣等 缺陷。试验表明，调整焊剂成分和预热工艺，能有效消除青藏铁路钢轨铝热焊的缺陷。 关键词：钢轨焊接 铝热焊；焊接接头； 缺陷；成因分析；青藏铁路 ｉ ｌ ｌ
由于上 述 显微 缺 陷体 积 较 小 ，在 用 ｋ ｌ和 ｋ ． ２５
钢轨铝热焊焊接缺陷分析及预防
图 ２ 轨 顶面 咬边 示意 图
枪头 不垂直 会使 轨端 预热不 均匀 。用控 制丙 烷 的 流 量 或 压 力 、 预 热 时 间 并 辅 以 观 察 钢 轨 端 面 颜色 （ 红 色 ）的 措 施 来 控 制 预热 工 鲜 艺 。但 是 ， 操 作 过 程 中 由于 丙烷 减 压 阀 示 值 在 不 准 、 钢 轨 端 面 颜 色 观 察 不 准 而 造 成 预 热 工 艺 不 当 ， 致 焊 缝 内形 成 气 孔 。 另 外 ， 热 到 导 预 浇 注 前 时 间 超 过 ３ ｓ 使 预 热 后 温 度 降 低 ， ０ ， 也 容 易 在 轨 底 两 角 产 生 气 孔 。 解 决 这 一 问题 的措 施为 ： １ 经常校准 丙烷减 压 阀。２ 、 、尽 量 完 善 预 热 工 艺 ，减 少 人 为 因 素 的 影 响 。３ 、 提高工人焊接工艺水平 。 ３ 镇 静 时 间 不够 ， 或 铝 热 反 应 不 充 分 。 我 公 司 无 缝 线 路 焊 接 采 用 德 国 斯 密 特 铝 热 焊 技 术 ， 铝 热 焊 剂 反 应 时 应 保 证 焊 剂 反 应 时 间 ： １ ～ １秒 ：镇 静 时 间 ： １ ～ １ 秒 。 如 ０ ５ ０ ８ 果 镇 静 时 间 不 够 ， 或 铝 热 反 应 不 充 分 ，浇 入 砂型后继续作用形成气孑 的操作 水平 、工 作态度 和施 工工具 、材料 的影 响 ，尤其是 有 些 施 工 单位 刚 刚 接 触 或 缺 乏 经 验 ， 在 实 际 中 出现 了一 些质 量 问题 。为保 证 焊接质 量 ，满 一 足 客 运 铁 路 建 设 的 需 要 ， 预 防 和 克 服 焊 接 缺 陷 是 十 分 必 要 的 。 结 合 近 年 来 工 程 及 我 公 司 施 工 实 践 ， 对 常 出 现 的 焊 接 缺 陷 原 因 及 解 决
铝合金焊接常见缺陷及解决措施
铝合金焊接常见缺陷及解决措施一、强的氧化能力铝与氧的亲和力很强，在空气中极易与氧结合生成致密而结实的AL2O3薄膜，厚度约为0．1μm，熔点高达2050℃，远远超过铝及铝合金的熔点，而且密度很大，约为铝的1．4倍。
在焊接过程中，氧化铝薄膜会阻碍金属之间的良好结合，并易造成夹渣。
氧化膜还会吸附水分，焊接时会促使焊缝生成气孔。
这些缺陷，都会降低焊接接头的性能。
为了保证焊接质量，焊前必须严格清理焊件表面的氧化物，并防止在焊接过程中再氧化，对熔化金属和处于高温下的金属进行有效的保护，这是铝及铝合金焊接的一个重要特点。
具体的保护措施是：1、焊前用机械或化学方法清除工件坡口及周围部分和焊丝表面的氧化物；2、焊接过程中要采用合格的保护气体进行保护；3、在气焊时，采用熔剂，在焊接过程中不断用焊丝挑破熔池表面的氧化膜。
二、铝的热导率和比热大，导热快尽管铝及铝合金的熔点远比钢低，但是铝及铝合金的导热系数、比热容都很大，比钢大一倍多，在焊接过程中大量的热能被迅速传导到基体金属内部，为了获得高质量的焊接接头，必须采用能量集中、功率大的热源，有时需采用预热等工艺措施，才能实现熔焊过程。
三、线膨胀系数大铝及铝合金的线膨胀系数约为钢的2倍，凝固时体积收缩率达6．5%－6．6%，因此易产生焊接变形。
防止变形的有效措施是除了选择合理的工艺参数和焊接顺序外，采用适宜的焊接工装也是非常重要的，焊接薄板时尤其如此。
另外，某些铝及铝合金焊接时，在焊缝金属中形成结晶裂纹的倾向性和在热影响区形成液化裂纹的倾向性均较大，往往由于过大的内应力而在脆性温度区间内产生热裂纹。
这是铝合金，尤其是高强铝合金焊接时最常见的严重缺陷之一。
在实际焊接现场中防止这类裂纹的措施主要是改进接头设计，选择合理的焊接工艺参数和焊接顺序，采用适应母材特点的焊接填充材料等。
四、容易形成气孔焊接接头中的气孔是铝及铝合金焊接时极易产生的缺陷，尤其是纯铝和防锈铝的焊接。
氢是铝及铝合金焊接时产生气孔的主要原因，这已为实践所证明。
铝合金焊接常见缺陷和防治措施
铝及铝合金焊丝的选择主要根据母材的种类，对接头抗裂性能、力学性能及耐蚀性等方面的要求综合考虑。
有时当某项成为主要矛盾时，则选择焊丝就着重从解决这个主要矛盾入手，兼顾其它方面要求。
一般情况下，焊接铝及铝合金都采用与母材成分相同或相近牌号的焊丝，这样可以获得较好的耐蚀性；但焊接热裂倾向大的热处理强化铝合金时，选择焊丝主要从解决抗裂性入手，这时焊丝的成分与母材的差别就很大。
常见缺陷（焊接问题）及防止措施1、烧穿产生原因：a、热输入量过大；b、坡口加工不当，焊件装配间隙过大；c、点固焊时焊点间距过大，焊接过程中产生较大的变形量。
防止措施：a、适当减小焊接电流、电弧电压，提高焊接速度；b、大钝边尺寸，减小根部间隙；c、适当减小点固焊时焊点间距。
2、气孔产生原因：a、母材或焊丝上有油、锈、污、垢等；b、焊接场地空气流动大，不利于气体保护；c、焊接电弧过长，降低气体保护效果；d、喷嘴与工件距离过大，气体保护效果降低；e、焊接参数选择不当；f、重复起弧处产生气孔；g、保护气体纯度低，气体保护效果差；h、周围环境空气湿度大。
防止措施：a、焊前仔细清理焊丝、焊件表面的油、污、锈、垢和氧化膜，采用含脱氧剂较高的焊丝；b、合理选择焊接场所；c、适当减小电弧长度；d、保持喷嘴与焊件之间的合理距离范围；e、尽量选择较粗的焊丝，同时增加工件坡口的钝边厚度，一方面可以允许使用大电流，微信公众号:焊王，另一方面也使焊缝金属中焊丝比例下降，这对降低气孔率是行之有效的；f、尽量不要在同一部位重复起弧，需要重复起弧时要对起弧处进行打磨或刮除；一道焊缝一旦起弧要尽量焊长些，不要随意断弧，以减少接头量，在接头处需要有一定焊缝重叠区；g、换保护气体；h、检查气流大小；i、预热母材；j、检查是否有漏气现象和气管损坏现象；k、在空气湿度较低时焊接，或采用加热系统。
3、电弧不稳产生原因：电源线连接、污物或者有风。
防止措施：a、检查所有导电部分并使表面保持清洁；b、将接头处的脏物清除掉；c、尽量不要在能引起气流紊乱的地方进行焊接。
铝焊常见缺陷及原因
铝焊常见缺陷原因及措施（一)焊接缺陷种类常见的缺陷主要有焊缝成形差、裂纹、气孔、烧穿,未焊透、未熔合、夹渣等.1、焊缝成形差产生原因：焊接规范选择不当;焊枪角度不正确；焊工操作不熟练；导电嘴孔径太大；焊接电弧没有严格对准坡口中心；焊丝、焊件及保护气体中含有水分.焊缝成形差主要表现在焊缝波纹不美观，且不光亮；焊缝弯曲不直，宽窄不一，接头太多;焊缝中心突起,两边平坦或凹陷；焊缝满溢等。
2、气孔产生原因：氩气纯度低或氩气管路内有水分、漏气等;焊丝或母材坡口附近焊前未清理干净或清理后又被污物、水分等沾污；焊接电流和焊速过大或过小；熔池保护欠佳，电弧不稳，电弧过长，钨极伸出过长等.焊接时熔池中的气孔在凝固时未能逸出而留下来所形成的空穴称为气孔。
在MIG焊接过程中,气孔是不可避免的，只能尽量减少它的存在。
在培训的过程中，仰角焊、立向上焊气孔倾向尤为明显,根据DIN30042标准规定,单个气孔的直径最大不能超过0.25α（α为板厚)，密集气孔的单个直径最大不超过0。
25+0.01α(α为板厚）.氢是铝及铝合金熔化焊产生气孔的主要原因。
氮不溶于液态铝,铝又不含碳，因此铝合金中不会产生氮气孔和一氧化碳气孔；氧和铝有很大的亲和力，总是以氧化铝的形式存在，所以也不会产生氧气孔;氢在高温时大量的溶于液态铝，但几乎不溶于固态铝，所以在凝固点溶于液体中的氢几乎全部析出，形成气泡。
但铝和铝合金的比重轻,气泡在熔池中的上升的速度较慢，加上铝的导热能力强凝固，不利于气泡的浮出，故铝和铝合金易产生气孔，氢气孔在焊缝内部一般呈白亮光洁状。
氢的来源比较多，主要来自弧柱气氛中的水、焊丝以及母材所吸附水分对焊缝气孔的产生常常占有突出的地位。
厂房空气中的湿度也影响弧柱气氛。
MIG焊接时，焊是以细小熔滴形式通过弧柱而落入熔池的，由于弧柱温度最高，熔滴比表面积很大，故有利于熔滴金属吸收氢,产生气孔的倾向也更大些。
弧柱中的氢之所以能够形成气，与它在铝合金中的溶解度变化有。
钢轨铝热焊缝伤损分析及防止措施
钢轨铝热焊缝伤损分析及防止措施摘要：铝热焊作为无缝线路钢轨工地焊接方式之一，拥有设备简单、焊接作业效率高、操作简单方便等优点被广泛运用，但也会因焊接材料和现场操作的因素而导致出现伤损情况，直接影响钢轨焊接的质量，本文通过对铝热焊容易出现的几点伤损缺陷及其形成原因进行分析，从而提出了具有针对性的预防措施。
关键词：钢轨铝热焊；伤损分析；防止措施引言无缝线路能有效减少列车运行的阻力，提高列车运行速度，是目前我国铁路发展的趋势。
在无缝线路现场焊接方式中，最常采用的是铝热焊焊接方式，因其操作简便，快速且成本相对较低。
然而在实际应用过程中，由于自然环境对现场操作的影响是较大的，同时焊接人员的技能熟练程度、工作态度和施工工具、材料等也会影响到实际施工的质量，产生一些质量缺陷。
而铁道线路各工序之间又相互密切影响着，任何工序上出现的质量问题都将影响着整个线路是否能够正常运行，为保证施工线路的正点开通及行车安全，必须严格执行相关焊接工艺，在有不可控的自然因素影响时及时调整避免焊接缺陷的出现，确保施工质量和进度，刚铝热焊方式通常容易出现的缺陷有疏松及缩孔、气孔、夹渣、未焊合这几种，下文就将对这几种伤损出现的原因及预防措施进行了简单分析。
一、铝热焊伤损情况及原因分析1、钢轨对正精度的影响施密特铝合金热焊接需要28-30毫米的钢轨。
在铝热焊装置中，针对钢轨的校直，拥有一种特殊的对轨架。
通过对这些装置的实地调查，我们可以看出，由于铝热焊装置数量众多，而且它的体重也很大，所以在施工过程中，我们可以尽可能地少带一些东西。
轨道对中的优劣，对焊缝的品质有很大影响，若轨道对中不良，则很容易在后续阶段出现高焊缝、低焊缝或未焊接等现象。
2、预热温度、时间和流量的影响在预热控制方法的运行过程中，对轨道连接起到最大作用的是预热，其中温度、时间、流量等因素对焊缝的组织与性能有很大的影响，直接决定了焊接的成功与否。
加热方式的选择对加热方式的选择有很大的影响，如环境温度，煤气配比及流量，气管长度，烤枪位置，加热方式等。
铝合金焊接缺陷原因与解决措施
夹渣
1.焊缝有杂质
在焊后续焊道之前清除掉焊缝的渣子。
2.行走速度过大（氧化膜型夹渣物）
减小行走速度。
3.熔池流动性差、深渣浮不出来
选择较大电流。
飞溅
1.电弧电压过低或过高
根据焊接电流仔细调节电弧电压。
2.焊丝与焊件清理不良
焊前仔细清理焊丝及坡口。
3.送丝速度不均匀
检查压丝轮和送丝软管, 如有问题应修理或更换。
适当增大焊接电流。
未焊透
1.坡口形式不合适
接头设计必须合理, 适当加大坡口角度, 使焊枪可以直接作用到熔池底部, 同时保持喷嘴到焊件的距离合适。
2.焊接操作不合适
使焊丝保持适当的行走角度, 以达成足够大的熔深。
使电弧处在熔池的前沿。
3.热输入局限性
提高焊接电流, 保持喷嘴到焊件的距离合适。
烧穿
1.热输入过大
及时修磨钨极端部, 或更换钨极。
3.保护气体不良使钨极氧化烧损。
做好气体保护, 遮风, 选择合适的气体留量。
4.钨极直径较小。
选择合适直径的钨极。
2.保护气体不纯
提高气体纯度。
不得使用压力达不到规定的气体。
3.焊丝污染
使用清洁和干燥的焊丝。
消除焊丝在送丝装置中或导管中黏附上的润滑剂。
4.焊件污染
焊前清除焊件表面的油脂、漆和尘土等杂质。
5.电弧电压太高或焊接速度太快
减小电弧电压或减少焊接速度。
6.焊件距离太大
减小焊丝伸出长度。
7.环境湿度较大
工作环境不要潮湿, 做好雨季防护, 控制湿度。
提高送丝速度和电弧电压, 减小焊接速度。
3.焊接熔池太大
减小电弧摆以减小熔池体积。
铝合金焊接常见缺陷的产生原因及质量控制措施
（５）补 焊结 束 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ，应 等 到 自然 冷却 至 ５Ｏ。以下 ，再 喷 涂渗 透剂 ，否 则易 造成 补焊 区产生 冷 却 裂纹 。对 于 裂 纹 的修 补 ，要 彻底 把 缺 陷清 除掉 以后 ，按 照工 艺 文 件 的要 求 进 行 补 焊 。
效 的方法 ，能 够最 大限 度 的在 焊接 时让气 孔 逸 出。 １＿５ 气 孔 的 去 除 及 修 补
气 孔 的 修 补应 根据 图纸 、执行 标 准 、工 艺 文 件规 定 的 级 别 判 断 是 否 超 标 ，超 标 的 ，要 打 磨 去 掉 。对 于 超 标 严 重 的 气 孔 ，应 挖 开 完 全 去 除 后 进 行 补 焊 。 打 磨 去 掉 缺 陷 时 应 注 意 打 磨 的深 度 ．切 勿 为 追 求 缺 陷 的 消 除 而 造 成 打 磨 过 度 ，补 焊 时 非 无 损 检 测 人 员 不 要 白行 进 行 渗 透 探 伤 ， 以 防 止 操 作 方 法 不 当 引 起 缺 陷 开 口堵 塞 ，降 低 缺 陷 检 出 率 ，造 成 质 量 隐 患 。
ＭＩＧ焊 ［Ｊ］．焊 接 ，２００８（９）：３３—３５． ［２］周 万 胜 ，姚 君 山 ．铝 及 铝 合 金 的 焊 接 ［Ｍ］．北 京 ：机 械 工 业 出 版 社 ，
２００６．
［３］黄 旺福 ，黄 金 刚．铝 及 铝 合 金 焊 接 指 南 ［Ｍ］．长 沙 ：湖 南 科 学 技 术 出 版 社 ，２００４．
计 在 应 力 集 中处 。 （２）利 用 衰减 控 制 降 低 冷却 速度 ，适 当的 填 充 弧
铝热焊焊接常见的缺陷、成因及其质量控制
夹渣 也 是铝热 焊铸 造 组织 中常 见 的缺 陷之一 。 夹 渣是 由于熔渣 进入 焊缝 而造 成 ，如未 能全 部熔 化 的金属 块或 混入 钢 中的其 他金 属 ；在进行 铝 热反应 中 ，熔 渣未及 时上浮 冲走 而进 入型 腔 ，粘 附在钢 轨 表面 被凝 固，形成夹渣 。 形成 原 因：砂模 安装 完 成后 ，未 及 时覆盖 型腔
１ 概 述
深圳 地铁 环 中线及其所 涉及 的辅 助线均 按无缝
线 路 设 计 ，长 轨 的焊 接 均采 用 基 地 焊 和 工 地焊 等 施 工 方式 。正 线轨 行 区轨 道 线路 合 计 ７ ９ ． ６ ２ ２ ｋ ｍ ，
２ 种铸造 组织 ，其 常见缺 陷主要 有气
摘要 ： 文章借 由深圳地铁 环 中线重 伤焊缝 的案例 引发 对铝 热焊焊接 工艺的 思考 ，主要 介 绍 了铝 热焊焊接 过程
中常见的缺 陷，对其 形成原 因进行 了分析 ，并 指 出 了从 焊 剂、设备 、施 工工 艺等方 面如何 对钢轨 焊接 质量进
行控 制。
关键词 ： 铝热焊 ； 焊接缺 陷 ； 质量控 制 ； 施工工 艺 ； 重伤焊缝 中图分 类号 ： ＴＧ ４ ５ ７ 文献标识 码 ： Ａ 文章 编号 ：１ ０ ０ ９ — ２ ３ ７ ４（ ２ ０ １ ３） ０ ６ － ０ ０ ５ ６ — ０ ３
形成 原 因：铝热焊 剂 的成分及 配 比不 当 ；焊剂
受潮 ；焊 剂 中有油 ；脱塞 过早或镇 静 时间不够 ，浇
入砂 型后继 续作用 形成气 孔 ；型砂 配 比不 当，型砂
素 ，对 其检 定 中影 响不确 定度 的各分 量进行研 究和 分 析 ，以实现对 ｘ 射线辐射 源的检定要求 。ｏ
第五节 铝及铝合金焊接缺陷与检验
第五节：铝及铝合金焊接缺陷与检验铝及铝合金焊接时，由于其特殊的物理和化学特性以及焊接过程操作的难度，容易出现焊接缺陷。
作为焊工，必须了解焊接缺陷产生的原因，掌握防止和消除焊接缺陷的对策和方法，才能实现保证焊接质量、制造优良焊件的目的。
相比钢铁的焊接，铝及铝合金焊接缺陷也存在同样多的种类，导致缺陷产生的原因也更复杂。
铝及铝合金焊接缺陷主要为未熔合、气孔、下塌、热裂纹、夹杂等。
一、未熔合1.导致产生未熔合的原因未熔合通常表现为焊丝熔化、母材未熔化或是同一焊缝上一侧母材熔化、另一侧母材未熔化而形成的焊接接头。
铝及铝合金的导热系数大，约是钢的2～3倍；其比热也很大。
这样，要使铝及铝合金接头熔化后焊到一起，必须使用能量集中、功率大的热源。
在焊接方法确定的条件下，结构的形状、尺寸、位置、表面状态的差异，以及焊工操作的熟练程度都可以产生未熔合的缺陷。
未熔合的产生与焊件的坡口形状和焊接规范有很大关系。
尤其当采用MIG 焊进行厚板多层焊时，常常会在图2-5-1所示的部位产生未熔合，即：图2-5-1 MIG多层焊时易产生未熔合的典型情况a一坡口侧面的未熔合b一清根后的焊道根部未熔合（1）在焊根或第二层焊道以下的坡口面上，由于焊接规范的变化而产生未熔合。
（2）清根处理后在封底焊的根部焊道金属中产生未熔合。
焊接规范对产生未熔合的影响，首先取决于焊件的坡口根部形状和尺寸，焊接电流的影响也很大。
通过对厚度为50 mm的板材在不同大小坡口根部半径和焊接电流下产生未熔合的影响的研究可知：未熔合随坡口根部半径和焊接电流的增大而减小。
U形坡口比V形坡口产生未熔合的可能性要小，横焊时的实测结果是这样，立焊时也可以得到同样的结果。
电弧电压对产生未熔合的影响没有焊接电流和坡口根部半径变化对其的影响那么明显。
焊接电流对焊缝熔深的影响非常直接，熔深随坡口根部半径和焊接电流的增大而增大。
通过用断面检验法我们掌握了未熔合与熔深的关系。
当熔深小于1 mm时，很容易产生未熔合；当熔深大于l mm时，则不产生未熔合。
铝热焊缝裂纹
铝热焊缝裂纹引言铝热焊是一种常见的金属焊接方法，广泛应用于工业生产中。
然而，在铝热焊过程中，可能会出现焊缝裂纹的问题。
焊缝裂纹对焊接质量和工件性能产生了不良影响，因此对于铝热焊缝裂纹的研究与预防具有重要意义。
本文将从铝热焊的原理、裂纹形成机理、预防措施等方面进行全面详细、完整且深入的讨论，旨在帮助读者更好地了解铝热焊缝裂纹问题，并提供有效的解决方案。
铝热焊原理铝热焊是利用高温加热使铝材料达到熔点，并通过填充金属或非金属材料来连接两个或多个工件的方法。
一般情况下，铝材料的熔点较低，容易实现高温加热和融化。
在铝热焊过程中，通常使用电弧或火焰等加热源对工件进行加热。
加热后的铝材料会熔化，并与填充材料相融合，形成焊缝。
焊缝经过冷却后，会与母材形成一体化连接。
裂纹形成机理铝热焊缝裂纹的形成机理主要包括热应力、残余应力和晶间腐蚀等因素的综合作用。
热应力在铝热焊过程中，焊接区域受到高温加热和快速冷却的影响，产生了温度梯度和热应力。
这种温度梯度和热应力会导致焊缝区域的变形和收缩，从而引起裂纹的产生。
残余应力焊接完毕后，由于不同材料之间的线膨胀系数不同以及冷却速率的差异，焊接区域会产生残余应力。
这些残余应力可能会超过材料的强度极限，导致裂纹的出现。
晶间腐蚀铝合金中含有一定量的合金元素，在高温下容易发生晶间腐蚀现象。
晶间腐蚀会使焊缝区域的晶界弱化，从而加剧裂纹的形成。
裂纹预防措施为了有效预防铝热焊缝裂纹的产生，可以采取以下措施：控制焊接温度合理控制焊接温度是避免焊缝裂纹的关键。
过高的焊接温度会导致过大的热应力和残余应力，增加裂纹的风险。
在铝热焊过程中，需要根据材料的特性和要求来选择合适的焊接温度。
优化填充材料选择填充材料在铝热焊中起到重要作用。
优化选择填充材料可以提高焊缝区域的强度和韧性，减少裂纹的发生。
常用的填充材料有铜、镍等。
控制冷却速率合理控制冷却速率可以减小残余应力，并降低裂纹产生的概率。
可以采用预热、后热等方式来调节冷却速率。
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拉伊台克铁路技术（武汉）有限公司
二00八年四月二十八日
（4）焊头在冷却过程中、未完全凝固时受到外力的锤击。
6 未焊合 在铝热焊接后，原来待焊的两个钢轨断面上仍有没有熔化的区域，称为未焊合。
未焊合缺陷一般多发生在轨头，也有在轨底的。 未焊合对焊头质量影响大，会造成断轨。
（1）预热温度过低，铝热钢所放出的热量不足以使轨端熔化；
（2）预热时间不足或氧气、丙烷压力不足，情况同上；
铝热焊接在冷却过程中产生一定的焊接热应力,因此,一般要求在焊缝附近不要有螺栓孔,避免在焊接热应力的作用下在螺孔处形成裂纹,造成伤损。在列车作用下，裂纹发展扩大，最后导致断轨。
法国要求螺孔距焊缝应大于100mm。 螺孔裂纹对焊头质量影响大，会造成断轨。
（1）螺孔距焊缝距离太近，使螺孔处在焊接热应力的作用下形成裂纹。在列车作用下，裂纹发展扩大，最后导致断轨。
3 夹渣 夹渣是铝热焊铸造组织中常见的缺陷之一。
夹渣的形成是由于熔渣进入焊缝而造成。如未能全部熔化的金属块或混入钢中的其他金属；在进行铝热反应中，熔渣未及时上浮冲走而进入型腔，粘附在钢轨表面被凝固，形成夹渣。 （1）焊缝断面不清洁，有金属渣、屑等；
（2）上砂模后未覆盖型腔口，使杂质进砂模；
（3）轨缝过大、砂箱不密贴或产生“跑铁”现象，钢水量不够，使熔渣不能完全排出，进入型腔，最容易在轨顶部位产生夹渣；
（2）如带螺孔焊接时，尽量应通过调整轨缝达到焊接轨缝要求。万不得已非要锯轨时，应从钢轨两端各锯掉10～13mm，切
忌从钢轨一侧锯轨，使螺孔距轨缝太近，造成隐患。
（3）第一螺孔必须在侧砂模即砂箱的外侧，且应在第一螺孔处塞上封箱泥或钢塞。
这种在高温区形成的断裂称为热裂。其表面常带有氧化兰色。 热裂对焊头质量影响大，会造成断轨。
（1）焊接过程中焊缝有移动，受拉，存在较大的拉应力。
（2）过早拆箱，使焊头提前受力。特别在低温时，焊缝由于受到激冷，加快收缩，加大了收缩应力，在高温区形成热裂。
（3）提前推瘤，使焊头提前受力。情况同上。同时还会在焊接表面出现热裂纹，进而发展。
及 形 成 原 因 分 析
1
缩孔 高温钢水在冷却及凝固过程中，有体积收缩（液态收缩）是形成缩孔的主要原因。
在浇注过程中，在温度最高、最后凝固的部位，由于体积收缩后得不到外来钢水的补缩，而形成集中孔穴称为缩孔。 焊头有缩孔及疏松缺陷时，会起到疲劳核心的作用，在列车交变负荷作用下，从疲劳核心处开始逐步扩展形成较大的疲劳裂纹，并导致焊缝提前疲劳断裂。
（2）有碎屑等杂质进入型腔中。
（3）砂箱一次没有扣准，在移动中砂型挤坏掉入型腔内；
（4）由于过热，使砂型中的砂子变成玻璃状，挤入熔合区。
5 热裂 在焊缝及热影响区均可产生。在焊头凝固过程中，稍低于其凝固点的一定温度范围内，强度较低，由于产生了收缩应力或受到外力超过了该温度范围内钢的强度极限时，就会产生裂纹或断裂。
产生的原因：
（1）预热时间过长；
（2）局部高温，有过热现象。特别是轨腰及轨脚部分有局部过热现象。
（3）预热枪或砂模装偏，位置不居中，形成一侧有过热现象。
疏松 细小而不连贯的缩孔，比较均匀地分布在焊缝的局部范围内称为疏松。疏松其内表面是不光滑的。疏松导致焊缝组织不致密现象。
缩孔一般易发生在焊缝中心处的轨腰（预热温度最高）及轨底中央三角区（最后凝固，易形成集中疏松）等部位。
2 气孔 气孔是铝热焊铸造组织中最常见的缺陷之一。
气孔是焊缝在凝固过程中产生和放出气体所形成。气孔表面是光滑的，一般呈圆形。
气孔按其部位，分为内部气孔和皮下气孔两种。内部气孔在焊缝整个断面内均可出现，气孔尺寸有时可以很大。皮下气孔紧靠表皮下产生，一般在轨底及轨底两侧斜面上容易产生。 （1）焊剂受潮。焊剂中带有水分，在铝热反应时，高温下水分分解在焊缝中产生气体； Biblioteka 铝热焊的常见缺陷和原因分析
铝热焊是一种铸造组织，其常见缺陷为：缩孔和疏松、气孔、夹渣、夹砂、热裂、未焊合、螺孔裂纹等。现将主要缺陷的定义及原因分析列表如下。供参考。
序号 缺陷 名称 缺 陷 定 义
（4）镇静时间
不够，反应未完成就浇注，在型腔内继续反应生成熔渣，由于凝固快，熔渣来不及浮出就形成夹渣。
4 夹砂 夹砂的形成是由于型砂进入焊缝而造成。如：砂型及其耐火材料的碎屑；一次性坩锅的夹砂物主要是氧化铝与硫化锰的混合物等进入钢水。 （1）砂型清洁不好，在磨合后未用毛刷清除掉浮砂；
（3）轨端处理不好，在轨端产生了一个脆弱的氧化层，造成熔合不好。
（4）砂箱或预热枪装偏、不居中，造成一侧预热不足。
（5）轨缝太小。焊缝内的热容量较小，在没有将钢轨端部完全熔化就已冷却，造成未焊合。
（6）轨端用氧气切割过，未用锯轨机切割, 端面不平整。
（7）焊接中砂箱“跑铁”。
7 螺孔裂纹 在螺孔处形成的焊接裂纹，称为螺孔裂纹。
8 粗晶 在焊头的金相组织方面，部分或全部断面上的晶粒度粗大或不均匀，称为粗晶。
要求焊缝的晶粒度比钢轨的晶粒度低一级。如PD3钢轨的晶粒度是6级，焊缝晶粒度应不低于5级。
1～3级为粗晶粒。粗晶粒会影响焊头的疲劳强度及韧性，增加焊头的脆性。 粗晶也会造成断轨，主要使脆断。
（1） 冷却速度过快，使造成粗晶的主要原因；
（2）封箱泥过多、过湿或砂模潮湿。砂型或封箱泥中的气体不能及时排出，在焊头中形成气孔；
（3）预热温度过低，钢水容易凝固使气体不易排出，容易在轨底两角产生气孔；
（4）预热到浇注前时间超过30秒，使预热后温度降低，也容易在轨底两角产生气孔；
（5）镇静时间不够，或铝热反应不充分，浇入砂型后继续作用形成气孔。