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一.氧化形成機理分析

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焊接氧化皮為金屬高溫氧化產(chǎn)物。金屬高溫氧化實質(zhì)是固-氣反應的一種，指在高溫下金屬與氧氣反應生產(chǎn)金屬氧化物的過程，包括金屬氧化的熱力學和動力學。

上述是狹義的氧化，廣義高溫氧化有如下過程：

二、氧化過程影響因素

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1. 材料

1)化學成分（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（導熱性、熱膨脹系數(shù)、擴散系數(shù)等）

5)表面狀態(tài)（酸洗、鈍化、表面粗糙度、涂層）

2. 介質(zhì)

1)氣體化學成分（氧氣、混合氣比例）

2)氧化性氣體分壓

3. 溫度與時間

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。這種氧化層會導致焊接表面的質(zhì)量變差，降低焊接的強度和密封性，同時也會降低焊接的美觀度。因此，去除焊接氧化層對于保證焊接質(zhì)量和美觀度是非常重要的。

? ?在實際生產(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. 機械去除法：利用機械工具如砂輪機、磨光機等，對焊接表面進行打磨，去除氧化層。這種方法適用于較小的焊縫。

? ?2. 化學去除法：利用酸性或堿性溶液對焊接表面進行處理，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間。

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

??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計劃也可參照下表執(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、氬氣保護不足；3、長時間焊接；4、電流過大；5、焊接鎢針與焊件距離保持不當；6、鎢針選擇不當；7、熔池溫高，焊接完成后沒有繼續(xù)保護；8、不銹鋼焊件焊接背面保護不到位（背面發(fā)黑）。

? ? ? ?具體分析原因及應對措施如下：

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。應對：焊件焊接部位焊前認真清理。

2、氬氣保護不足，原因有：

1）保護氣體不純，氣體含氧及水分。應對：保證氬氣質(zhì)量。

2）保護氣體輸送管路有破損，有其他氣體混入，造成焊接時氧化。應對：檢查是否漏氣，堵住焊槍瓷嘴，按下焊槍供氣開關(guān)。稍等，以檢查有否壓力。可從氬氣瓶上加裝的壓力表及壓力氣柱上觀察。

3）氬氣供應不足。應對：觀察壓力表及壓力氣柱流量，氣壓不足時，更換氬氣瓶。

4）對于焊接時氬氣流量，送氣、停氣時機的把握，焊接開關(guān)時間上的把握，焊接電流大小調(diào)節(jié)，焊接時鎢針與焊件的距離，鎢針的選擇，焊點熔池溫度的高低，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，先送氣然后對焊件進行焊接。以保證氬氣對焊接部位的保護，防止氧化。

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

3、焊槍開關(guān)的控制：對于不銹鋼，特別是薄板，在焊接時不可大電流長時間連續(xù)焊接，要多用點焊。電流過大，焊接速度過慢都會引起焊縫發(fā)黑。所以焊接時要根據(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。

4、焊點熔池溫度的控制：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前熔池的保護，不會被高溫氧化。

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、對于焊件焊點及周邊部位背面的保護：可在焊件背面通氬氣保護或涂保護劑。

? ? ?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：對焊縫進行打磨。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。焊縫及其周邊恢復不銹鋼色澤。

3、發(fā)黑處理注意事項：

1）對不銹鋼焊縫發(fā)黑處理必須在焊件冷卻后進行。

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

? ? ? 3）焊縫除黑在焊縫焊渣清除之后進行。

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)對焊縫金屬性能的影響

鈦具有很高的化學活潑性，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600℃鈦開始吸氧并使氧溶解到鈦中。溫度再高，鈦的活性就會急劇增加并與氧發(fā)生激烈反應而生成鈦的氧化物。鈦在300℃以上開始吸氫，在700℃以上開始吸氮。氧和氮對鈦污染的結(jié)果是使鈦強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，即所常說的“氫脆”。氫也是引發(fā)焊縫產(chǎn)生氣孔的根源。

熔化焊接過程中，熔池像一個小冶金爐，熔融金屬暴露在大氣中。如果不采取相應的防護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，拉伸強度提高，嚴重的情況下將發(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。當這些元素的量超過在鈦中的溶解度時，便形成相應的化合物（TiO2， TiH2， TiN， TiC)。這些化合物隨著熔池結(jié)晶而進入鈦的晶格中，致使鈦的晶格畸變、歪曲，從而改變了鈦的力學性能。

有些微量元素少量溶入鈦中，如果其量不超過允許的范圍是可以的，有時也是我們所希望的。但超量的雜質(zhì)元素含量是不允許的，特別是有機物雜質(zhì)，有百害而無一利，這是因為這些雜質(zhì)元素除使鈦焊接的力學性能變差，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處于氬氣的保護中。

施焊一般采用非接觸式的高頻引弧，弧長控制在1.0～1.5倍電極直徑。角焊縫時弧長可稍長，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，所以相對反接法而言，熔深較深。電弧自開始引弧到熄弧必須與氬氣供給和停氣的時刻相匹配，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)過程用的潤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，將會在焊接時與電弧熱作用分解出有害雜質(zhì)溶于焊縫金屬中，對焊縫質(zhì)量產(chǎn)生不良影響