改善焊缝性能的工艺措施优化

焊接实践表明，通过调整焊接工艺措施可以改善焊缝的性能，所采用的焊接工艺措施有以下几种。

1.焊后热处理

焊后热处理可以改善焊接接头的组织，可以充分发挥焊接结构的潜在性能。因此，一些重要的焊接结构，一般都要进行焊后热处理。例如珠光体耐热钢的电站设备、电渣焊的厚板结构，以及中碳调质钢的飞机起落架等，焊后都要进行不同的热处理，以改善结构的性能。例如可以采用焊后回火、正火或调质处理。

2.多层多道焊

对于相同板厚焊接结构，采用多层多道焊可以有效地提高焊缝金属的性能。这种方法一方面由于每层焊缝的热输入变小而改善了熔池凝固结晶的条件，以及减少了热影响区性能恶化的程度；另一方面，后一层对前一层焊道具有附加热处理的退火作用，从而改善了焊缝固态相变的组织。

多层多道焊已发展成为由计算机控制热输入的多丝焊接，丝间距离、焊接参数和层间厚度均由计算机程序进行控制，从而可以获得理想的焊接质量。

3.锤击焊道表面

锤击焊道表面既能改善后层焊缝的凝固结晶组织，也能改善前层焊缝的固态相变组织。因为锤击焊道可使前一层焊缝不同程度地发生晶粒破碎，使后层焊缝在凝固时晶粒细化，这样逐层锤击焊道就可以改善整个焊缝的组织性能。此外，锤击可产生塑性变形而降低残余应力，从而提高焊缝的韧性和疲劳性能。对于一般碳钢和低合金钢多采用风铲锤击，锤头圆角半径以1.0～1.5mm为宜，锤痕深度为0.5～1.0mm。锤击的方向及顺序应先中央后两侧，依次进行，如图5-37所示。

4.跟踪回火处理(www.xing528.com)

跟踪回火处理就是每焊完一道焊缝立即用火焰加热焊道表面，温度控制在900～1000℃。例如厚度9mm的板采用焊条电弧焊方法焊接三层时，每层焊道的平均厚度约为3mm，则第三层焊完时进行的跟踪回火，对前两层焊缝有不同程度的热处理作用。对上层焊缝（0～3mm）相当于进行正火处理，对中层焊缝（3～6mm）相当于进行约750℃的高温回火，对下层焊缝（6～9mm）相当于进行600℃左右的回火处理。所以采用跟踪回火，不仅改善了焊缝的组织，同时也改善了焊接区的性能，因此焊接质量得到了显著的提高。

图5-37 锤击的方向及顺序

5.振动结晶

振动结晶是改善熔池凝固结晶的一种方法。振动结晶就是采用振动的方法来打碎正在成长的柱状晶粒，从而获得细晶组织。根据振动方式的不同，可分为低频机械振动、高频超声波振动和电磁振动等。

（1）低频机械振动 振动频率在1×10⁴Hz以下的属于低频振动。这种振动一般是采用机械方式实现的，其振动器固定在工件或焊丝上。振幅一般在2mm以下。这种振动所产生的能量足以使熔池中成长的晶粒遭到破碎，同时也可使熔池金属发生强烈的搅拌作用，不仅使成分均匀，也可使气体和夹杂等快速上浮，从而改善了熔池金属的凝固状态，提高了焊缝金属的质量与性能。

（2）高频超声波振动 利用超声波发生器可得到2×10⁴Hz以上的振动频率，但振幅只有10^－4mm。超声波振动对改善熔池凝固结晶、消除气孔、结晶裂纹及夹杂等比低频振动更为有效。有研究指出，超声波振动可使焊接熔池中正在进行结晶的金属承受拉压交变的应力，从而形成一种强大的冲击波，可以有足够的能量打碎正在成长的晶粒，这样就可以增加结晶核心，改变结晶形态，使凝固后的焊缝金属得到晶粒细化。但这种方法需要大功率的超声波发生器、成本较高，所以限制了它在生产上的应用。

（3）电磁振动 这种方法是利用强磁场使熔池中的液态金属发生强烈的搅拌，使成长着的晶粒不断受到冲刷，以至于使晶粒破碎，从而使晶粒细化，并且打乱晶粒的结晶方向，改善了结晶形态。但这种方法实施起来比较麻烦，这也限制了它在生产上的应用。