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焊接缺陷是指在焊接过程中由于操作不当、材料选择不合理、环境条件不良等原因，导致焊缝或焊接接头未能达到预期质量要求的现象。焊接缺陷不仅影响焊接结构的外观，更严重的是会降低结构的承载能力和使用寿命，甚至引发安全事故。

常见的焊接缺陷主要有气孔、夹渣、未焊透、未熔合、裂纹、咬边、焊瘤等。其中，气孔是由于焊接过程中气体未能及时逸出而在焊缝中形成空洞，影响焊缝致密性；夹渣则是熔渣残留在焊缝金属中，削弱焊缝强度；未焊透和未熔合多发生在焊缝根部或坡口边缘，导致焊接接头强度不足；裂纹是最危险的缺陷，可能在焊接过程中或使用过程中扩展，引发结构断裂；咬边和焊瘤则属于外观缺陷，但也可能引起应力集中，降低结构疲劳强度。

造成焊接缺陷的原因多种多样，包括焊接参数选择不当（如电流、电压、焊接速度不匹配）、焊工操作不规范、母材和焊材不匹配、坡口设计不合理、焊接环境湿度过大或有风速影响等。因此，在焊接过程中应严格控制焊接工艺参数，选择合适的焊接材料和工艺方法，并加强焊前、焊中和焊后的检验，如采用目视检测、超声波检测、射线检测等手段，确保焊接质量。

综上所述，焊接缺陷的分析与控制是保证焊接结构安全可靠的关键环节，必须从工艺、材料、操作和检测等方面全面加强管理，以提高焊接质量，保障工程安全。

膨胀。同样，铸铁在共析转变和析出石墨时，也会发生膨胀。 金属从浇注温度冷却到室温所产生的体收缩为液态收缩、凝固收缩和固态收缩之和，即

其中，液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔和缩松的基本原因，v液+Ev凝越大，缩孔的容积 属的线收缩是铸件产生应力、变形和裂纹的基本原因

缩孔与缩松的分类及特征

2.缩松 按其形态分为宏观缩松（简称缩松）和微观缩松（显微缩松）两类。 缩松多出现于结晶温度范围较宽的合金中，常分布在铸件壁的轴线 区域、缩孔附近或铸件厚壁的中心部位。 显微缩松则在各种合金铸件中或多或少都会存在，一般出现在枝晶 间和分枝之间，与微观气孔难以区分，只有在显微镜下才能观察到。 缩孔和缩松的危害：铸件中存在的任何形态的缩孔和缩松，都会减小铸 件的受力面积，在缩孔和缩松的尖角处产生应力集中，使铸件的力学性 能显著降低。此外，缩孔和缩松还会降低铸件的气密性和物理化学性能。 因此，必须采取有效措施予以防止。

（一）缩孔的形成 纯金属、共晶成分合金和结晶温度范围窄的合金，在一般铸造条件下按由表及里逐层凝固的方式凝固。由于 金属或合金在冷却过程中发生的液态收缩和凝固收缩大于固态收缩，从而在铸件最后凝固的部位形成尺寸较 大的集中缩孔。 铸件产生集中缩孔的基本原因是金属的液态收缩和凝固收缩之和大于固态收缩；产生集中缩孔的条件是铸件 由表及里逐层凝固。缩孔一般集中在铸件顶部或最后凝固的部位，如果在这些部位设置冒口，缩孔将被移入 冒口中 现以圆柱体铸件为例，说明缩孔的形成机理。 液态金属充满型腔后，由于铸型的吸热作用，其温度下降，产生液态收缩。此时，液态金属可通过浇注 系统得到补充，因而型腔始终保持充满状态。当铸件外表温度降至凝固温度时，铸件表面就凝固成一层固态 外壳，并将内部液体包住。这时，内浇口已经凝结。当铸件进一步冷却时，壳内的液态金属因温度降低一方 面产生液态收缩，另一方面继续凝固使壳层增厚并产生凝固收缩；与此同时，壳层金属也因温度降低而发生 固态收缩。如果液态收缩和凝固收缩造成的体积缩减等于固态收缩引起的体积缩减，则壳层金属和内部液态 金属将紧密接触，不会产生缩孔。但是，由于金属的液态收缩和凝固收缩大于壳层的固态收缩，壳内液体与 外壳顶面将发生脱离。随着冷却的进行，固态壳层不断加厚，内部液面不断下降。当金属全部凝固后，在铸 件上部就形成了一个倒锥形的缩孔。

铸件中缩孔形成过程示意图

在液态金属含气量不大的情况下，当液态金属与外壳顶面脱离时，液面上部要形成真空。在大气压力作 用下，顶面的薄壳可能向缩孔方向凹进去，如图中虚线所示。 因此缩孔应包括外部的缩凹和内部的缩孔两部分。如果铸件顶面的薄壳强度很大，也可能不出现缩凹

（二）缩松的形成 结晶温度范围较宽的合金，一般按照体积凝固的方式凝固。由于凝固区域较宽，凝固区内的小晶体很容 易发展成为发达的树枝晶。当固相达到一定数量形成晶体骨架时，尚未凝固的液态金属便被分割成一个个互 不相通的小熔池。在随后的冷却过程中，小溶池内的液体将发生液态收缩和凝固收缩，已凝固的金属则发生 固态收缩。由于溶池金属的液态收缩和凝固收缩之和大于其固态收缩，两者之差引起的细小孔洞又得不到外 部液体的补充，因而在相应部位便形成了分散性的细小缩孔，即缩松。金属的凝固区域越宽，产生缩松的倾 向越大。 可见，形成缩松和缩孔的基本原因是相同的，即金属的液态收缩和凝固收缩之和大于固态收缩。但形成 缩松的条件是金属的结晶温度范围较宽，倾向于体积凝固或同时凝固方式。断面厚度均匀的铸件，如板状或 棒状铸件，在凝固后期不易得到外部液态金属的补充，往往在轴线区域产生缩松，称为轴线缩松。 显微缩松通常伴随着微观气孔的形成而产生。当铸件在凝固过程中析出气体时，显微缩松的形成条件用 下式表示：

20 Pg+Ps>Pa+ +P

，p。是某一温度下金属中气体的析出压力；p.是对显微孔洞的补缩阻力；p是凝固着的金属上的大

（三）铸铁铸件的缩孔和缩松

灰铸铁和球墨铸铁在凝固过程中会析出石墨相而产生体积膨胀，因此其缩孔和缩松的形成比一般合金复 杂。 亚共晶灰铸铁和球墨铸铁凝固的共同特点是，初生奥氏体枝晶能迅速布满铸件的整个断面，而且奥氏体 枝晶具有很大的连成骨架的能力。因此，这两种铸铁都有产生缩松的可能性。但是，由于它们的共晶凝固方 式和石墨长大的机理不同，产生缩孔和缩松的倾向性有很大差别。 灰铸铁共晶团中的片状石墨，与枝晶间的共晶液体直接接触，因此片状石墨长大时所产生的体积膨胀大 部分作用在所接触的晶间液体上，迫使它们通过枝晶间的通道去充填奥氏体枝晶间因液态收缩和凝固收缩所 产生的小孔洞，从而大大降低了灰铸铁产生缩松的严重程度。这就是灰铸铁的所谓”自补缩能力"。 被共晶奥氏体包围的片状石墨，由于碳原子的扩散作用，在横向上也要长大，但速度很慢。石墨片横向 长大所产生的膨胀力作用在共晶奥氏体上，使共晶团膨胀，并传到邻近的共晶团或奥氏体晶体骨架上，使铸 件产生缩前膨胀。显然，这种缩前膨胀会抵消一部分自补缩效果。但是，由于这种横向的膨胀作用很小而且 是逐渐发生的，同时因灰铸铁在共晶凝固中期，在铸件表面已经形成硬壳，所以灰铸铁的缩前膨胀一般只有 0.1%～0.2%左右。因此，灰铸铁件产生缩松的倾向性较小。 球墨铸铁在凝固中后期，石墨球长大到一定程度后，四周形成奥氏体外壳，碳原子通过奥氏体外壳扩散 到共晶团中使石墨球长大。当共晶团长大到相互接触后，石墨化膨胀所产生的膨胀力，只有一小部分作用在 晶间液体上，而大部分作用在相邻的共晶团上或奥氏体枝晶上，趋向于把它们挤开。因此，球墨铸铁的缩前 膨胀比灰铸铁大得多。随着石墨球的长大，共晶团之间的间隙逐步扩大，并使铸件普遍膨胀。共晶团之间的 间隙就是球墨铸铁的显微缩松，而共晶团集团之间的间隙则构成铸件的（宏观）缩松。所以，球墨铸铁产生 缩松的倾向性很大。如果铸件厚大，球墨铸铁的缩前膨胀也会导致铸件产生缩孔。如果铸型刚度足够大，石 墨化的膨胀力有可能将缩松压合。在这种情况下，球墨铸铁也可看作具有”自补缩”能力。

灰铸铁和球墨铸铁共晶石墨长大示意图 α）片状石墨长大b）球状石墨长大

三、影响缩孔与缩松的因素及防止措施

（一）影响缩孔与缩松的因素 1.影响缩孔与缩松大小的因素 （1）金属的性质金属的液态收缩系数αv液和凝固收缩率Ev减越大，缩孔及缩松容积越大。金属的固 态收缩系数αv固越大，缩孔及缩松容积越小。 （2）铸型条件铸型的激冷能力越大，缩孔及缩松容积就越小。因为铸型激冷能力越大，越易造成边 尧注边凝固的条件，使金属的收缩在较大程度上被后注入的金属液所补充，使实际发生收缩的液态金属量减 少。 （3）浇注条件浇注温度越高，金属的液态收缩越大，则缩孔容积越大；浇注速度越缓慢，浇注时间 越长，缩孔容积就越小。 （4）铸件尺寸铸件壁厚越大，表面层凝固后，内部的金属液温度就越高，液态收缩就越大，则缩孔 及缩松的容积越大。 （5）补缩压力凝固过程中增加补缩压力，可减少缩松而增加缩孔的容积。 2.影响灰铸铁和球墨铸铁缩孔和缩松的因素 （1）铸铁成分对于灰铸铁，随碳当量增加，共晶石墨的析出量增加，石墨化膨胀量增加，有利于消 除缩孔和缩松。 （2）凝固方式共晶成分灰铸铁以逐层方式凝固，倾向于形成集中缩孔。但是，共晶转变的石墨化膨 胀作用，能抵消甚至超过共晶液体的收缩，使铸件不产生缩孔。 （3）孕育处理球墨铸铁的碳当量大于3.9%时，经过充分孕育，在铸型刚度足够时，利用共晶石墨化 膨胀作用，产生自补缩效果，可以获得致密的铸件。 （4）铸型刚度铸铁在共晶转变发生石墨化膨胀时，型壁是否迁移，是影响缩孔容积的重要因素。铸 型刚度大，缩前膨胀就小，缩孔容积也相应减小，甚至不产生缩孔。铸型刚度依下列次 序逐级降低：金属型一覆砂金属型一水泥型一水玻璃砂型一干型一湿型。

）防止铸件产生缩孔和缩松的途径

缩孔和缩松可以通过凝固工艺原则的选择（即顺 序凝固还是同时凝固）加以控制。 1.顺序凝固铸件的顺序凝固原则是采取各种措施 保证铸件各部分按照距离冒口的远近，由远及近朝着 冒口方向凝固，冒口本身最后凝固。铸件按照这一原 则凝固时，可使缩孔集中在冒口中，获得致密的铸件。 带有冒口的板状铸件，采用顶注式浇注。由于金 属液是从冒口浇入的，所以铸件纵断面中心线上的温 度自远离冒口处向冒口方向依次递增。在向着冒口张 开的角范围内，金属都处于液态，形成”楔形”补 缩通道，角越大，越有利于冒口的补缩。

宿困难区：在铸件中，液固两相区与铸件壁热中 交的线段为”补缩困难区u”。液固两相区越宽

电力架线施工组织设计扩张角对补缩困难区的影响

2.同时凝固同时凝固原则是采取工艺措施保证铸件各部分之间没有温差或温差尽量小，使各部分同 时凝固，如图所示。 同时凝固条件下，扩张角等于零，没有补缩通道，无法实现补缩。但是由于同时凝固时铸件温差小，不容 易产生热裂，凝固后不易引起应力和变形，因此常在以下情况下采用。 （1）碳硅含量高的灰铸铁，其体收缩较小甚至不收缩，合金本身不易产生缩孔和缩松。 （2）结晶温度范围大，容易产生缩松的合金（如锡青铜），对气密性要求不高时，可采用这一原则，以简化 工艺。