焊接所需的品質

審查焊接的品質是十分重要的作業,不斷要求更嚴格的品質管理。在此對焊接所需的品質進行解說。

焊接中的品質

「焊接後的產品」所需的品質的一般條件如下所示。

  • 按照設計尺寸,正確完成。
  • 滿足要求的功能和強度(或安全性)。
  • 焊接部的外觀達到要求的等級。

為了實現這樣高品質的產品所要求的「焊接品質」的基本條件如下。

  • 焊縫無龜裂和孔洞等。
  • 焊縫的波形、寬度、高度等均勻。
  • 外觀幾乎看不到歪斜,達到設計尺寸。
  • 焊接符合要求的強度。區分使用
    母材之間完全融為一體的「全焊透焊接」和包括「部分焊透焊接」在內的「焊接接頭」等,獲得必要的剛性。

焊接接頭和品質

除部分特殊的母材之外,一般認為「焊接接頭的強度視同母材強度」。
焊接接頭依據母材的接合方法存在各種類型,焊接強度因母材之間的焊接方式和焊接部位不同而異。因此,若要高效實現高品質的焊接,還必須考慮到焊接後產品的受力方向。
另外,焊接接頭的熔融深度對焊接的強度、品質以及作業的能效十分重要,必須依據母材的形狀和要求的強度加以區分使用。焊接接頭依據焊接部的形狀,可進行如圖所示的分類。

坡口焊接 角焊 塞孔焊 槽焊
對焊接頭
十字接頭
T接頭
角接頭
背墊板接頭
搭接接頭
邊緣接頭

本分類僅為範例。分類方法多種多樣,並不局限於上表。

坡口(groove)焊接
在材料上設置被稱為坡口(groove)的槽並焊接。分為母材完全熔融的「全焊透焊接」和部分熔融的「部分焊透焊接」。
角焊
有「T接頭」、「十字接頭」、「角接頭」等幾乎垂直相交的2個母材面連接形成的三角形狀的焊接。
塞孔焊
在重疊的材料的一側設置孔的接頭焊接。
槽焊
設置橢圓形等的細長溝槽代替塞孔焊中的孔的接頭焊接。

「坡口焊接」和「焊」是常見的焊接接頭,「塞孔焊」和「槽焊」等則較為特殊。「對接銲」是指焊接形成2個母材置於幾乎同一平面的接頭,但是若是全焊透焊接,不處於同一平面上的「T接頭」和「角接頭」也有時稱為「對接銲」。

接頭效率和強度品質

焊接接頭的強度品質,除了工藝之外,還與材料強度帶來的「接頭效率」密切相關。
接頭效率和焊接接頭的強度、母材強度之間的關係,可以用以下公式表示。

「接頭效率」=焊接接頭的強度÷母材的強度

例如,結構用鋼材的「對焊接頭」中,焊接金屬和熱影響部的強度高於母材。並且,在相對於接頭的直角方向上施加載荷,則母材斷裂的可能性增加。此時接頭的延展性和強度大於等於母材的強度,因此可以判斷為接頭效率達到100%以上。

另外,HT鋼和鋁合金的高熱輸入焊接、加工硬化的沃斯田鐵型不鏽鋼、熱處理鋁合金的焊接中,焊接時受到熱影響的部分軟化。而焊接金屬的強度低於母材時,接頭將會斷裂。這種情況下,接頭效率約為80至70%或更低。

焊接缺陷和強度品質

為了改善焊接缺陷、提高焊接品質,在焊接設計階段依據用途採用相應的材料和工藝十分重要。但是,即使設計合理,如果焊接製程中發生缺陷,仍可能極大影響品質。例如,焊縫的缺陷不僅影響外觀,還會極大影響強度。換言之,凹坑底切重疊焊縫凸量不足裂紋(表面)焊縫彎曲坡口殘留電弧閃擊等外觀缺陷,也可以說就是焊接品質缺陷的直觀體現。

這裡還將解說與品質關係密切的焊接缺陷範例、維持品質所不可缺少的檢查方法以及運用技術實現合理化的最新檢查案例等。

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