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一.氧化形成機(jī)理分析

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焊接氧化皮為金屬高溫氧化產(chǎn)物。金屬高溫氧化實(shí)質(zhì)是固-氣反應(yīng)的一種，指在高溫下金屬與氧氣反應(yīng)生產(chǎn)金屬氧化物的過(guò)程，包括金屬氧化的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)。

上述是狹義的氧化，廣義高溫氧化有如下過(guò)程：

二、氧化過(guò)程影響因素

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1. 材料

1)化學(xué)成分（成分均勻性、合金元素、雜質(zhì)等）

2)相組成

3)組織結(jié)構(gòu)（晶體結(jié)構(gòu)、加工狀態(tài)、晶粒尺寸等）

4)物理特性（導(dǎo)熱性、熱膨脹系數(shù)、擴(kuò)散系數(shù)等）

5)表面狀態(tài)（酸洗、鈍化、表面粗糙度、涂層）

2. 介質(zhì)

1)氣體化學(xué)成分（氧氣、混合氣比例）

2)氧化性氣體分壓

3. 溫度與時(shí)間

1)溫度高低T（焊接熱輸入、結(jié)構(gòu)形式、焊槍角度）

2)溫度持續(xù)時(shí)間t（冷卻條件：空冷、水冷、Cu塊）

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三. 去除焊接氧化層的方法

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?焊接氧化層是指焊接過(guò)程中產(chǎn)生的氧化物或者氧化性物質(zhì)沉淀在焊縫表面形成的一層氧化層。這種氧化層會(huì)導(dǎo)致焊接表面的質(zhì)量變差，降低焊接的強(qiáng)度和密封性，同時(shí)也會(huì)降低焊接的美觀度。因此，去除焊接氧化層對(duì)于保證焊接質(zhì)量和美觀度是非常重要的。

? ?在實(shí)際生產(chǎn)中，去除焊接氧化層的方法有很多種，下面介紹幾種常用的方法：

? ?1. 機(jī)械去除法：利用機(jī)械工具如砂輪機(jī)、磨光機(jī)等，對(duì)焊接表面進(jìn)行打磨，去除氧化層。這種方法適用于較小的焊縫。

? ?2. 化學(xué)去除法：利用酸性或堿性溶液對(duì)焊接表面進(jìn)行處理，去除氧化層。這種方法適用于大面積的焊接表面，但需要注意溶液的濃度和處理時(shí)間。

? ?3. 電化學(xué)去除法：在焊接表面涂上一層電解液，使用直流電流通過(guò)涂層和工件之間的空氣隙，將氧化層通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)去除。這種方法適用于較小的焊縫和復(fù)雜形狀的焊接表面。

??4. 噴砂/噴丸：能完全清除氧化皮，但是成本較高。但是也要注意環(huán)保要求；薄板變形和尺寸變化；焊縫疲勞性能改善。

? ?總之，選取合適的去除焊接氧化層方法，可以有效地提高焊接質(zhì)量和美觀度，確保焊接工件的使用壽命和安全性。具體原因分析和試驗(yàn)計(jì)劃也可參照下表執(zhí)行。

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四.?幾種典型材料的氧化與去除

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1.?不銹鋼氧化原因與解決措施

不銹鋼焊接發(fā)黑主要原因是焊縫表面氧化及周邊材料高溫氧化。?造成不銹鋼發(fā)黑的原因主要是：1、焊前板材等焊件未清理；2、氬氣保護(hù)不足；3、長(zhǎng)時(shí)間焊接；4、電流過(guò)大；5、焊接鎢針與焊件距離保持不當(dāng)；6、鎢針選擇不當(dāng)；7、熔池溫高，焊接完成后沒(méi)有繼續(xù)保護(hù)；8、不銹鋼焊件焊接背面保護(hù)不到位（背面發(fā)黑）。

? ? ? ?具體分析原因及應(yīng)對(duì)措施如下：

1、焊前未清理，不銹鋼焊件上有油等雜質(zhì)，造成焊接發(fā)黑。應(yīng)對(duì)：焊件焊接部位焊前認(rèn)真清理。

2、氬氣保護(hù)不足，原因有：

1）保護(hù)氣體不純，氣體含氧及水分。應(yīng)對(duì)：保證氬氣質(zhì)量。

2）保護(hù)氣體輸送管路有破損，有其他氣體混入，造成焊接時(shí)氧化。應(yīng)對(duì)：檢查是否漏氣，堵住焊槍瓷嘴，按下焊槍供氣開(kāi)關(guān)。稍等，以檢查有否壓力?？蓮臍鍤馄可霞友b的壓力表及壓力氣柱上觀察。

3）氬氣供應(yīng)不足。應(yīng)對(duì)：觀察壓力表及壓力氣柱流量，氣壓不足時(shí)，更換氬氣瓶。

4）對(duì)于焊接時(shí)氬氣流量，送氣、停氣時(shí)機(jī)的把握，焊接開(kāi)關(guān)時(shí)間上的把握，焊接電流大小調(diào)節(jié)，焊接時(shí)鎢針與焊件的距離，鎢針的選擇，焊點(diǎn)熔池溫度的高低，焊絲與焊件的匹配等焊接工藝參數(shù)的掌握及焊工手法與焊接工藝水平有直接關(guān)系。

?氬弧焊焊接防氧化措施：

1、提前送氣：焊前，先送氣然后對(duì)焊件進(jìn)行焊接。以保證氬氣對(duì)焊接部位的保護(hù)，防止氧化。

2、滯后送氣：焊接收槍以后，槍口不要離開(kāi)焊件焊接部位，繼續(xù)送氣，以保證焊件焊縫及周邊部位不被高溫氧化。

3、焊槍開(kāi)關(guān)的控制：對(duì)于不銹鋼，特別是薄板，在焊接時(shí)不可大電流長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)焊接，要多用點(diǎn)焊。電流過(guò)大，焊接速度過(guò)慢都會(huì)引起焊縫發(fā)黑。所以焊接時(shí)要根據(jù)板材厚度選電流，根據(jù)電流選鎢針，根據(jù)鎢針選瓷嘴，根據(jù)瓷嘴選氣量。焊接速度要快，手法要準(zhǔn)。

4、焊點(diǎn)熔池溫度的控制：與焊工手法及走槍速度有關(guān)。熔池溫度滿足焊件熔接與電流大小息息相關(guān)，而在保證冷卻前不氧化則與走槍速度有關(guān)，邊焊邊冷卻，走槍速度要保證氬氣對(duì)前熔池的保護(hù)，不會(huì)被高溫氧化。

5、要依據(jù)焊件材質(zhì)選擇焊絲材質(zhì)，以保證材質(zhì)上的統(tǒng)一性，避免材質(zhì)差異而焊接發(fā)黑。

6、對(duì)于焊件焊點(diǎn)及周邊部位背面的保護(hù)：可在焊件背面通氬氣保護(hù)或涂保護(hù)劑。

? ? ?在焊接工藝好的情況下，焊縫呈金黃色乃至白色。但若出現(xiàn)焊縫發(fā)黑，則需要處理。

對(duì)不銹鋼焊件焊縫發(fā)黑的處理，最常用的有：

1、羊毛刷+拋光蠟：對(duì)焊縫進(jìn)行打磨。焊縫及其周邊呈不銹鋼光澤 ，最適合鏡面箱體；

?? ?? 2、? 酸洗鈍化膏：在焊縫及其周邊涂抹酸洗鈍化膏，數(shù)分鐘后，以清水徹底清洗。焊縫及其周邊恢復(fù)不銹鋼色澤。

3、發(fā)黑處理注意事項(xiàng)：

1）對(duì)不銹鋼焊縫發(fā)黑處理必須在焊件冷卻后進(jìn)行。

? ? ? 2）若涂抹酸洗鈍化膏除黑，在不銹鋼材質(zhì)標(biāo)號(hào)不高的情況下必須認(rèn)真徹底清洗，避免過(guò)腐蝕及形成色差。

? ? ? 3）焊縫除黑在焊縫焊渣清除之后進(jìn)行。

2. 鈦材焊接氧化

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1.?影響鈦材焊接質(zhì)量的因素

1）氣體雜質(zhì)對(duì)焊縫金屬性能的影響

鈦具有很高的化學(xué)活潑性，與空氣中的氧、氮有極高的親和力。在較低的溫度下，鈦與氧相互作用生成一層致密的氧化膜，隨著溫度的提高，氧化膜的厚度隨之增厚，超過(guò)600℃鈦開(kāi)始吸氧并使氧溶解到鈦中。溫度再高，鈦的活性就會(huì)急劇增加并與氧發(fā)生激烈反應(yīng)而生成鈦的氧化物。鈦在300℃以上開(kāi)始吸氫，在700℃以上開(kāi)始吸氮。氧和氮對(duì)鈦污染的結(jié)果是使鈦強(qiáng)度和硬度增高而塑性降低。氮比氧的影響程度更大，氫在鈦中含量從0.01%～0.05%會(huì)使焊縫金屬的沖擊韌性急劇下降，而塑性卻下降較少。這是氫化物引起的脆性，即所常說(shuō)的“氫脆”。氫也是引發(fā)焊縫產(chǎn)生氣孔的根源。

熔化焊接過(guò)程中，熔池像一個(gè)小冶金爐，熔融金屬暴露在大氣中。如果不采取相應(yīng)的防護(hù)措施使熔融的金屬鈦與空氣隔絕，則氧、氮、氫等氣體元素就會(huì)熔入鈦中，形成脆性氧化物或氮化物，致使焊縫金屬的塑性急劇降低，拉伸強(qiáng)度提高，嚴(yán)重的情況下將發(fā)生脆斷，塑性等于零。

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2）其他雜質(zhì)對(duì)焊縫金屬性能的影響

其他雜質(zhì)是指除氣體雜質(zhì)外，可能熔入熔池的雜質(zhì)。其來(lái)源可能是焊接操作環(huán)境不清潔、戴臟手套觸摸鈦焊件遺留下油污、焊接前用棉紗擦洗接頭、坡口可能留下的棉絮、焊接生產(chǎn)環(huán)境與鋼鐵焊接生產(chǎn)混合可能產(chǎn)生的鐵銹、水分和其他一些有機(jī)物等。這些污染物在電弧高溫作用下分解出氧、氫、氮、碳等元素，然后溶于熔融的鈦中。當(dāng)這些元素的量超過(guò)在鈦中的溶解度時(shí)，便形成相應(yīng)的化合物（TiO2， TiH2， TiN， TiC)。這些化合物隨著熔池結(jié)晶而進(jìn)入鈦的晶格中，致使鈦的晶格畸變、歪曲，從而改變了鈦的力學(xué)性能。

有些微量元素少量溶入鈦中，如果其量不超過(guò)允許的范圍是可以的，有時(shí)也是我們所希望的。但超量的雜質(zhì)元素含量是不允許的，特別是有機(jī)物雜質(zhì)，有百害而無(wú)一利，這是因?yàn)檫@些雜質(zhì)元素除使鈦焊接的力學(xué)性能變差，降低而腐蝕性外，還是焊縫中產(chǎn)生氣孔的根源。

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2．采用好的焊接技巧以防氧化

鎢極氬弧焊非熔化極電弧焊，是利用鎢極與被焊工件之間產(chǎn)生的電弧熱熔化被焊件的接縫并使焊件熔在一起，焊接過(guò)程中可以填加焊絲也可以不加焊絲，且鎢極、熔池、焊縫的近縫區(qū)以及填加焊絲的熔化端都應(yīng)處于氬氣的保護(hù)中。

施焊一般采用非接觸式的高頻引弧，弧長(zhǎng)控制在1.0～1.5倍電極直徑。角焊縫時(shí)弧長(zhǎng)可稍長(zhǎng)，焊嘴向后（反焊接方向）傾斜75度。焊接電流是電弧焊的最重要技術(shù)參數(shù)，它對(duì)焊縫熔深、焊速、熔敷金屬量以及焊縫質(zhì)量有直接的影響。鎢極氬弧焊焊鈦常用正接法的焊接電源，即正極連接焊件，負(fù)極連接焊把。正接法電弧所產(chǎn)生的熱能30%集中在鎢極上，而70%的熱能集中在被焊件上，所以相對(duì)反接法而言，熔深較深。電弧自開(kāi)始引弧到熄弧必須與氬氣供給和停氣的時(shí)刻相匹配，即電弧引弧前提前供氣，而電弧熄弧后氬氣必須滯后停氣。

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3．采用好的鎢極氬弧焊焊接工藝以防氧化

1）接頭與坡口

在鈦材焊接中，各種接頭形式都有，如對(duì)接，搭接，角接，管板焊接等。板厚一般為1.0～10mm，還有不同厚度板材相接。接頭與坡口對(duì)獲得優(yōu)質(zhì)焊縫是很重要的。

2）焊前清理

鈦材焊件以及焊絲（填充絲）很容易被污染，如鈦材生產(chǎn)過(guò)程用的潤(rùn)滑劑殘留以及氧化膜、油污、油漆、涂層、手印等。如果這些污染物不在焊接前清除掉，將會(huì)在焊接時(shí)與電弧熱作用分解出有害雜質(zhì)溶于焊縫金屬中，對(duì)焊縫質(zhì)量產(chǎn)生不良影響