太原理工金屬工藝學(xué)chapter4

1、第四篇第四篇 焊接成形工藝焊接成形工藝第一章第一章 電弧焊電弧焊第二章第二章 其他常用焊接方法其他常用焊接方法第三章第三章 常用金屬材料的焊接常用金屬材料的焊接第四章第四章 焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1 .1焊接電弧 焊接電?。菏请姌O與工件之間氣體介質(zhì)中長(zhǎng)時(shí)間的放電現(xiàn)象。 一般情況下，電弧熱量在陽(yáng)極區(qū)產(chǎn)生的較多，約占總熱量的43%，陰極約36%，弧柱約21%。 溫度：用鋼焊條焊鋼材時(shí) 陽(yáng)極區(qū)2600K 陰極區(qū)2400K 電弧中心60008000K使用直流電源焊接時(shí)有正接、反接兩種： 正接：正極接工件工件溫度可稍高一些。 反接：負(fù)極接工件，工件溫度可稍低一些。交流焊機(jī)、無(wú)正反接特點(diǎn)，溫度均為250

2、0K。焊機(jī)的空載電壓就是焊接時(shí)引弧電壓，一般為5090V，電弧穩(wěn)定燃燒時(shí)電壓為電弧電壓。電弧長(zhǎng)度越大，電弧電壓也越高，一般為1635V1.2 焊接接頭的組織與性能一、焊接工件上溫度的變化與分布各點(diǎn)處由常溫較高溫度常溫 固態(tài) 液態(tài) 固態(tài)溫度變化如4-3圖 二、焊接接頭組織與性能 以低碳鋼為例 圖4-4中，焊縫 焊縫的結(jié)晶是從熔池底壁開始向中心成長(zhǎng)。焊縫兩側(cè)工件方向冷卻較快，故形成的柱狀的鑄態(tài)組織，由鐵素體和少量的珠光體組成，熔池中部最后結(jié)晶，低熔點(diǎn)的硫磷雜質(zhì)和氧化鐵等易偏析物集中在焊縫中心，將影響焊縫的力學(xué)性能。 由于電弧吹力和保護(hù)氣體吹動(dòng)，熔池底壁柱狀晶體成長(zhǎng)受到干擾，柱狀晶體呈傾斜狀，晶粒有

3、所細(xì)化。 由于焊接材料的滲合金作用，焊縫金屬性能可能不低于母材金屬的性能。焊接熱影響區(qū)、熔合區(qū)、過熱區(qū)、正火區(qū)、部分相變區(qū)等。 熔合區(qū) 處于液相線、固相線之間，所以也稱半熔化區(qū)。因溫度過高而成為過熱粗晶，強(qiáng)度、塑性和韌性都下降。此處接頭斷面變化，易引起應(yīng)力集中。此區(qū)很大程度上決定著焊接接頭的性能。 過熱區(qū) 被加熱到Ac3以上100200C至固相線溫度區(qū)間。奧氏體晶粒急劇長(zhǎng)大，形成過熱組織，故塑性、韌性降低，對(duì)易淬火鋼，此區(qū)脆性更大正火區(qū) 被加熱到Ac1到Ac3以上100200C區(qū)間。在此區(qū)溫度范圍內(nèi)，加熱時(shí)發(fā)生重結(jié)晶，轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)小的奧氏 體晶粒，冷卻后為均勻而細(xì)小的鐵素體和珠光體，其力學(xué)性能優(yōu)于

4、母材。 部分相變區(qū) 相當(dāng)于加熱到Ac1Ac3溫度區(qū)間。珠光體和部分鐵素體發(fā)生重結(jié)晶，轉(zhuǎn)變成細(xì)小奧氏體晶粒。部分鐵素體不發(fā)生相變，但晶粒有長(zhǎng)大趨勢(shì)。冷卻后晶粒大小不均，因而其力學(xué)性能比正火區(qū)稍差。 焊接熱影響區(qū)的大小和組織、性能變化的程度，決定于焊接方法、焊接參數(shù)、接頭形式和焊后冷卻速度等因素。增加焊接速度或減少焊接電流都能減少焊接熱影響區(qū) 。 三、改善焊接熱影響區(qū)組織和性能的方法焊接熱影響區(qū)在電弧焊焊接接頭中是不可避免的。用焊條電弧焊或埋弧焊方法焊接一般低碳鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，熱影響區(qū)較窄，危害性較小，焊后不進(jìn)行熱處理即可使用。 但對(duì)重要的碳鋼構(gòu)件、合金鋼構(gòu)件、電渣焊焊接的構(gòu)件為消除熱影響區(qū)影響，一般采

5、用焊后正火處理。對(duì)焊后不能進(jìn)行熱處理金屬材料或構(gòu)件，則只能在正確選擇焊接方法與焊接工藝上來(lái)減少焊接熱影響區(qū)的范圍。1.3 焊接應(yīng)力與變形焊接過程中，焊縫被加熱處于液態(tài)，相鄰的金屬加熱到很高的溫度，然后再快速冷卻下來(lái)，各點(diǎn)處溫度不同，冷卻速度也不相同，在熱脹冷縮和塑性變形的影響下，必將產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力、變形或裂紋。焊縫是靠一個(gè)移動(dòng)的點(diǎn)熱源加熱，然后逐次冷卻下來(lái)形成的，因此應(yīng)力的形成、大小和分布狀況較復(fù)雜。焊接應(yīng)力的存在將影響焊接構(gòu)件的使用性能，承載能力大為降低，對(duì)于接觸腐蝕性介質(zhì)的焊件，應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象加劇，減少使用期限。假定整條焊縫同時(shí)形成，則應(yīng)力分布如圖4-5對(duì)于承受重載的重要構(gòu)件、壓力容器等，焊接應(yīng)

6、力的防止和消除： 選擇塑性好的材料。 避免焊縫密集交叉，焊縫過長(zhǎng)，截面過大。 合理的焊接次序。圖4-6 a 為正確。 焊前預(yù)熱，可減小溫差，減少焊接應(yīng)力較為效。 采用小能量焊接方法，或焊后立即捶擊。 需較徹底地消除焊接應(yīng)力時(shí)，焊后去應(yīng)力退火。 采用水壓試驗(yàn)或振動(dòng)法消除焊接應(yīng)力。 焊接變形：由焊接應(yīng)力引起。 變形種類： 圖4-7 收縮變形 角變形 彎曲變形 扭曲變形 波浪變形 焊件產(chǎn)生變形主要由焊接應(yīng)力引起的，預(yù)防焊接應(yīng)力的措施對(duì)防止焊接變形有時(shí)是有效的。 當(dāng)對(duì)焊件的變形有較高的限定時(shí)： 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)采用：對(duì)稱結(jié)構(gòu)或大剛度結(jié)構(gòu)、焊縫對(duì)稱分布結(jié)構(gòu)。 施焊中：采用反變形措施或剛性?shī)A持方法（剛性?shī)A持不

7、適于淬硬性較大的鋼結(jié)構(gòu)和鑄鐵 件） 焊接應(yīng)力過大的嚴(yán)重后果是焊件（工件）產(chǎn)生裂紋，危害極大，對(duì)重要工件焊后應(yīng)探傷。 焊接裂紋與： 焊接材料的成分（如硫、磷含量高）有關(guān)； 和焊縫金屬的結(jié)晶特點(diǎn)（結(jié)晶區(qū)間要?。┯嘘P(guān)； 含氫量的多少有關(guān)。 所以焊接中應(yīng)：合理選材、采取措施減少應(yīng)力、選用合理的焊接工藝、焊接參數(shù) （如：采用堿性焊條、小能量焊接、預(yù)熱、合理的焊 接次序等 1.4 焊條電弧焊 焊條電弧焊（即手工電弧焊）適于高強(qiáng)度鋼、鑄鋼、鑄鐵、和非鐵合金，其焊接接頭可與工件的強(qiáng)度相近，是焊接生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的焊接方法。一、焊條電弧焊的焊接過程電弧在工件和焊條之間燃燒，產(chǎn)生高溫，電弧熱使工件、焊芯同時(shí)熔化，

8、形成熔池。同時(shí)藥皮熔化和分解。 藥皮熔化進(jìn)入熔池發(fā)生反應(yīng)形成熔渣保護(hù)熔化金屬。 藥皮分解CO2,CO,H2等氣體圍繞在電弧周圍保護(hù)熔化金屬。 焊縫質(zhì)量有很多因數(shù)決定，如母材 金屬和焊條質(zhì)量、焊前的清理程度、 焊時(shí)電弧的穩(wěn)定情況、焊接參數(shù)、 焊接操作技術(shù)、焊后冷卻速度、以及 焊后熱處理等。二、電焊條焊芯 起導(dǎo)電和填充焊縫作用，直徑最小為1.6，最大為8。常用3.25。 焊條藥皮 主要作用：提高電弧穩(wěn)定性；防止空氣對(duì)熔化金屬的有害 作 用；對(duì)溶池脫氧，加入合金元素，以保證焊 縫金屬的化學(xué)成分和力學(xué)性能。焊條的種類、型號(hào)和牌號(hào) 焊條有七大類：碳鋼焊條、低合金鋼焊條、不銹鋼焊條、堆焊焊條、鑄鐵焊條、銅

9、焊條、鋁焊條 焊條的型號(hào)、牌號(hào) 型號(hào)牌號(hào)關(guān)系 東工機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè) P682 表8-39 碳鋼焊條 焊條型號(hào)牌號(hào)藥皮類型焊接電源焊接位置用途E4303J422鈦鈣型 交流或直流全位置焊接用于較重要的低碳鋼及強(qiáng)度等級(jí)較低的低合金鋼，如09Mn2等。J422GM適于海上平臺(tái)、船舶、工程機(jī)械等表面裝飾焊縫的焊接J422Fe適于較重要的低碳鋼結(jié)構(gòu)焊接E5016J506低氫鉀型 交流或直流全位置焊接用于中碳鋼和低合金鋼的焊接如：16Mn，9Mn2Si。 J422注意： #焊條型號(hào)是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的焊條代號(hào) #焊條牌號(hào)是焊接行業(yè)的焊條代號(hào)，注意型號(hào)和牌號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系 #按熔渣性質(zhì)，焊條可分為兩類： 酸性焊條：藥

10、皮熔渣中的酸性氧化物較多，適于各種 電源，成本低，但焊縫的塑性、韌性差， 操作性好，滲合金作用弱不宜焊接受動(dòng)載 荷和要求高強(qiáng)度的重要結(jié)構(gòu)件 堿性焊條：熔渣中堿性氧化物多，一般采用直流電 源。焊縫塑性、韌性好，抗沖擊能力強(qiáng)， 價(jià)格較高，操作性差，故只適于焊接重要 結(jié)構(gòu)件。焊條選用原則 選用焊條通常是根據(jù)焊件化學(xué)成分、力學(xué)性能、抗裂性、耐腐蝕性、以及耐高溫性能等要求選用相應(yīng)的焊條種類。(1) 低碳鋼、普通低合金鋼構(gòu)件 焊縫與母材等強(qiáng)度。 注意：鋼材按屈服強(qiáng)度定等級(jí)，結(jié)構(gòu)鋼焊條的等級(jí)是指焊縫金屬抗拉強(qiáng)度最低保證值。(2) 同一強(qiáng)度等級(jí)酸堿性焊條的選用 堿性焊條：要求塑性好、沖擊韌性高、抗裂性好、低溫

11、性好。 酸性焊條：受力不復(fù)雜，母材質(zhì)量較好，盡量選用較便宜的酸性焊條。(3) 低碳鋼與低合金鋼焊接，按接頭中強(qiáng)度較 低者選焊條。 (4) 鑄鋼易裂一般應(yīng)選堿性，且采用適當(dāng)工藝，如預(yù)熱。(5) 特殊性能要求鋼，選相應(yīng)焊條，以保證焊縫主要化學(xué)成分、性能與母材相同。1.5 埋弧焊一、埋弧焊的焊接過程 焊絲不斷地被送絲機(jī)構(gòu)送入 電弧區(qū)，并保持選定的弧長(zhǎng)。 焊接時(shí)焊機(jī)移動(dòng)或工件移動(dòng)， 焊劑從漏斗中不斷流出灑在 被焊部位，電弧在焊劑下燃 燒，熔化后形成熔渣覆蓋在 焊縫表面。 電弧燃燒后，工件和焊絲形成較大體積的熔池，熔池金 屬被電弧氣體排擠向后堆積形成焊縫。由于高溫焊劑被熔化成熔渣，與熔池金屬發(fā)生物理化學(xué)

12、作用。部分焊劑被蒸發(fā)形成氣體，將電弧周圍熔渣排開，形成一個(gè)封閉的熔渣泡。它具有一定粘度，能承受一定壓力，保護(hù)熔池，不與空氣接觸，又防止了金屬飛濺。焊絲上沒有涂料，允許提高電流密度，電流密度增加，電弧吹力也增加，同時(shí)熱量也增加，熔池深度大，熔池體積也大。二、埋弧焊特點(diǎn) P140生產(chǎn)率高 電流大可使生產(chǎn)率提高；更換焊絲的時(shí)間較節(jié)約。焊接質(zhì)量高而穩(wěn)定 電弧區(qū)保護(hù)嚴(yán)密，熔池保持液態(tài)時(shí)間較長(zhǎng)，冶金過程進(jìn)行較完善焊接參數(shù)能自動(dòng)控制。節(jié)省金屬材料 因熔池較大，2025mm以下的工件可不開坡口進(jìn)行焊接。改善了勞動(dòng)條件 看不見弧光，煙霧很少，可改善了勞動(dòng)條件 看不見弧光，煙霧很少，可進(jìn)行自動(dòng)焊接。設(shè)備費(fèi)用較貴，

13、工藝裝備較復(fù)雜。只適于焊接長(zhǎng)的直線焊縫，較大直徑環(huán)形和縱向焊縫。厚板為主，薄板焊接受到限制。 三、焊絲與焊劑埋弧焊劑可分為熔煉焊絲和陶質(zhì)焊劑兩大類。熔煉焊劑又可分為高錳、中錳低錳和無(wú)錳幾種。大批大量常用熔煉焊劑。四、埋弧焊工藝要求：下料、坡口加工要求較嚴(yán)，以保證組裝間隙均勻，焊前將焊縫兩側(cè)5060mm內(nèi)一切污垢和鐵銹除掉，以免產(chǎn)生氣孔。一般在平焊位置焊接。對(duì)20mm以下工件可單面焊，如有要求可雙面焊。 對(duì)20mm以上工件可雙面焊，或開坡口單面焊。焊縫兩頭應(yīng)加引弧板和引出板，焊后去除。為保持焊縫成型和防止燒穿，焊接時(shí)要用焊劑墊。 1.6氣體保護(hù)焊一、氬弧焊 氬弧焊以氬氣作保護(hù)氣體的電弧焊，焊接質(zhì)

14、量較高。 按所用的電極不同，氬弧焊可分為不熔化極氬弧焊和熔化極氬弧焊兩種。 1. 不熔化極氬弧焊：鈰鎢棒作電極，只適 于厚度6mm以下工件。焊接3mm以下薄 件時(shí)，常用卷邊直接焊接。焊接較厚工 件時(shí)，需添加填充金屬。焊接鋼材時(shí)， 多用直流正接以減少鎢極的燒損。焊接 鋁、鎂及其合金時(shí)則希望用直流反接或 交流電源。 2.熔化極氬弧焊： 以連續(xù)送進(jìn)的焊絲作為 電極進(jìn)行焊接。此時(shí)可用較大電流焊接 厚度25mm以下工件。 對(duì)氬氣要求純度99.7以上，焊前必須把接頭表面清理干凈。 特點(diǎn)： 1.適于各種合金鋼、易氧化的非鐵合金及鎬、鉬等稀有 金屬。 2.電弧穩(wěn)定，飛濺小，表面沒有熔渣，成型美觀。 3.明弧可

15、見，易于操作，易實(shí)現(xiàn)全位置自動(dòng)焊接。 4.熱影響區(qū)窄，因而工件變形小。 目前主要用于： 焊接鋁、鎂、鈦及其合金，也用于焊接 不銹鋼、耐熱 鋼、一些重要低合金鋼二、二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊 以CO2 作為保護(hù)氣體的電弧焊。焊絲作 電極，焊絲的送進(jìn)靠送絲機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。 特點(diǎn) 1.成本低 CO2的價(jià)格低。 2.生產(chǎn)率高 焊絲的送進(jìn)是機(jī)械化或自動(dòng)化； 電流密度大，電弧熱量集中， 故焊接速度較快；焊后無(wú)渣殼， 節(jié)約了清理時(shí)間。 3.操作性能好 明弧焊接，易于觀察。 適于各種位置的焊接。 4.質(zhì)量較好 焊接熱影響區(qū)較小，變形和產(chǎn)生裂紋的傾向小。 5.飛濺較嚴(yán)重，焊縫不夠光滑，易有氣孔。 主要用于30mm以下低碳鋼、

16、部分低合金鋼焊件，尤其適宜薄板。第一章第一章 電弧焊電弧焊第二章第二章 其他常用焊接方法其他常用焊接方法第三章第三章 常用金屬材料的焊接常用金屬材料的焊接第四章第四章 焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、點(diǎn)焊 焊接時(shí)電極壓緊工件，接通電流，電阻熱 使局部金屬熔化形成熔核，斷電后繼續(xù)保 持壓力或加大壓力，使熔核凝固形成焊點(diǎn)。 分流現(xiàn)象：一個(gè)點(diǎn)焊好后，焊另一個(gè)點(diǎn)， 有一部分電流流經(jīng)已焊好的點(diǎn) 處，稱為分流現(xiàn)象。 焊接質(zhì)量的主要因素有焊接電流、通電 時(shí)間、電極壓力及工件表面清理情況等。 工件越厚，焊件導(dǎo)電性越好分流現(xiàn)象越 嚴(yán)重影響焊接質(zhì)量。所以點(diǎn)焊有焊點(diǎn)間最小距離限制。第一節(jié) 電阻焊 點(diǎn)焊焊接規(guī)范有硬規(guī)范和

17、軟規(guī)范。硬規(guī)范指在較短 時(shí)間內(nèi)通以大電流的規(guī)范，生產(chǎn)率高，焊件變變形 小適合焊接導(dǎo)熱性能較好的金屬。軟規(guī)范是指在較 長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)通以較小的電流。生產(chǎn)率較低，適合焊 接有淬硬傾向的金屬。 電極壓力應(yīng)選擇適當(dāng)，壓力大時(shí)，可消除熔核凝固 時(shí)可能產(chǎn)生的縮松縮孔，但電極和工件間的接觸電 阻減小，影響電阻熱。 工件表面狀態(tài)對(duì)焊接質(zhì)量影響很大，可對(duì)工件進(jìn)行 酸洗、噴砂或打磨處理。 點(diǎn)焊主要適于厚度為4mm以下的 薄板、沖壓結(jié)構(gòu) 以及線材的焊接。每次焊一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)。 二、縫焊 縫焊和點(diǎn)焊過程相似，只是用旋轉(zhuǎn)的 圓盤狀滾動(dòng)電極 代替柱狀電極。盤狀 電極壓緊焊件并滾動(dòng)，同時(shí)也帶動(dòng)焊 件向前移動(dòng)配合斷續(xù)通電，形成連續(xù)

18、 重疊的焊縫。焊點(diǎn)相互重疊50以上， 密封性好主要用于要求密封性好的薄 壁結(jié)構(gòu)?？p焊只適用于3mm以下的薄 壁結(jié)構(gòu)。三、對(duì)焊1.電阻對(duì)焊 將兩個(gè)工件裝夾在對(duì)焊機(jī)的電機(jī)鉗口中，使兩個(gè)工件的端面接觸，并壓緊，然后通電，產(chǎn)生電阻熱加熱到塑性狀態(tài)，再施以較大的力，并同時(shí)斷電，使接頭在高溫下產(chǎn)生一定的塑性變形而焊接起來(lái)。對(duì)焊接頭較光滑，對(duì)焊前應(yīng)認(rèn)真清理端面，否則易發(fā)生連接不牢現(xiàn)象。此外，高溫端面易氧化，質(zhì)量不易保證。電阻對(duì)焊一般只用于焊接截面形狀簡(jiǎn)單，直徑或邊 長(zhǎng)小于20mm強(qiáng)度要求不高的工件。2.閃光對(duì)焊 將兩工件稍加清理后夾在電極鉗口內(nèi)，輕微接觸，因工件表面不平，使某些點(diǎn)接觸，通以電流，接觸點(diǎn)的金屬

19、被迅速加熱熔化，甚至蒸發(fā)，液體金屬發(fā)生爆破，形成閃光，保持一定時(shí)間，迅速對(duì)焊件施加頂鍛力，并切斷電源焊件在壓力作用下產(chǎn)生塑性變形而焊在一起。對(duì)焊質(zhì)量好，強(qiáng)度 高，閃光火化以玷污其他設(shè)備與環(huán)境。接頭處焊后有毛刺需清理。閃光對(duì)焊常用于重要工件的焊接，可焊相同金屬，也可焊異種金屬，被焊工件小到0.01mm的金屬絲，也可焊端面大到20000mm2的金屬棒和金屬型材。焊件斷面應(yīng)盡量相同，圓棒直徑、方鋼邊長(zhǎng)和管子壁厚之差均不應(yīng)超過25。對(duì)焊主要用于刀具、管子、鋼筋、鋼軌、錨鏈等的焊接第二節(jié) 摩擦焊 摩擦焊是利用工件之間相互摩擦產(chǎn)生的熱量，同時(shí)加壓而進(jìn)行焊接的方法。方法是對(duì)工件施以壓力并轉(zhuǎn)動(dòng)工件，產(chǎn)生熱量，

20、驟然停止轉(zhuǎn)動(dòng)工件并加大壓力，使兩焊件產(chǎn)生塑性變形而焊接起來(lái)。 摩擦焊接頭質(zhì)量好而且穩(wěn)定，可焊同種金屬，也可焊異種金屬，生產(chǎn)率高，電能消耗少，一次性投資大。摩擦焊廣泛用于圓形工件、棒料及管件類焊接。實(shí)心焊件的直徑為2mm100mm，管類焊件外徑最大可達(dá)150mm。第三節(jié) 釬焊 釬焊是利用熔點(diǎn)比焊件的釬料作為填充金屬，加熱時(shí)釬料熔化而將焊件連接起來(lái)的焊接方法。一、硬釬焊 釬料熔點(diǎn)在450以上，接頭強(qiáng)度在200Mpa以 上。釬料有銅基、銀基和鎳基等。主要用于受力較 大的鋼鐵和銅合金的焊件，如自行車架、帶鋸鋸 條等以及工具、刀具的焊接。二、軟釬焊 釬料熔點(diǎn)在450以下，接頭強(qiáng)度較低，一般不超過 70M

21、Pa。只用于焊接受力不大、工作溫度較低的工件。 常用的釬料是錫鉛合金，所以通常稱錫焊。常用的焊 劑為松香或氯化鋅溶液，加熱方法有烙鐵加熱、火焰 加熱電 阻加熱、感應(yīng)加熱、爐內(nèi)加熱等。主要用于制 造精密儀表、電器部件異種金屬構(gòu)件復(fù)雜薄板構(gòu)件等。 釬焊一般不適于鋼結(jié)構(gòu)件、重載動(dòng)載零件的焊接。 第四節(jié) 電渣焊電渣焊：是利用電流通過熔渣所產(chǎn)生的電阻熱作為熱源進(jìn)行焊接的方法。電渣焊一般都是在直立位置焊接，兩個(gè)工件接頭相距2535mm，固態(tài)溶劑熔化后形成的渣池具有較大的電阻，當(dāng)電流通過時(shí)產(chǎn)生大量的電阻熱，使渣池溫度保持在17002000焊接時(shí)焊絲不斷被送進(jìn)并被熔化，熔池和渣池逐漸上升，冷卻塊也同時(shí)配合上升

22、，從而使立焊縫由下向上順次形成。 電渣焊通常都是在垂直位置立焊，單絲不擺動(dòng) 可焊厚度4060mm，單絲擺動(dòng)可焊厚度為 60150mm，三絲擺動(dòng)可焊450mm工件特點(diǎn)： 1) 可一次焊很厚的工件； 2) 生產(chǎn)率高，成本低，工件不需要開坡口； 3) 焊縫金屬比較純凈，電渣焊的熔池保護(hù)嚴(yán)密， 保持液態(tài)的時(shí)間較長(zhǎng)冶金過程較完善，熔池中 的氣體和雜質(zhì)有充分時(shí)間浮出； 4) 焊接后冷卻速度較慢，焊接應(yīng)力較小，相應(yīng)晶 粒粗大。一般要焊后熱處理，如正火處理。 另外還有真空電子束焊接，激光焊接，見p154155第一章第一章 電弧焊電弧焊第二章第二章 其他常用焊接方法其他常用焊接方法第三章第三章 常用金屬材料的焊

23、接常用金屬材料的焊接第四章第四章 焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、焊接性的概念 金屬材料的焊接性是指被焊金屬在采用一定的焊接方法，焊接材料、工藝參數(shù)及結(jié)構(gòu)形式條件下獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。 焊接性不是一成不變的，同一種金屬材料，采用不同的焊接方法，焊接材料及焊接工藝，焊接性可有很大差別。 焊接性包括兩個(gè)方面：一是工藝焊接性，二是使用焊接性 （接頭使用中的可靠性）二、鋼材焊接性的估算方法 影響鋼材焊接性的主要因素是化學(xué)成分，碳的影響最 為明顯，其它元素影響可折合成碳的影響。 計(jì)算公式 見P157 w(c)當(dāng)量 w(c)+w(Mn)/6+(w(Cr)+w(Mo) +w(v)/5+W(ni)+w(C

24、u)/15() 式中各元素符號(hào)為鋼中相應(yīng)元素的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)根據(jù)經(jīng)驗(yàn) w(c)當(dāng)量0.4時(shí)，鋼材塑性良好，淬硬傾向不明顯，焊接性良好。一 般焊接工藝條件下，焊件不會(huì)產(chǎn)生裂 紋。但厚大工 件或在低溫下焊接時(shí),應(yīng)考慮預(yù)熱。 w(c)當(dāng)量0.40.6時(shí)，鋼材塑性下降，淬硬傾向明顯，焊接性能相 對(duì)較差。焊前工件需要適當(dāng)預(yù)熱，焊后要緩冷。要 采取一定的工藝措施才能防止裂紋。 w(c)0.6時(shí)， 鋼材塑性較低，淬硬傾向明顯，焊接性不好，焊前 必須預(yù)熱到較高的溫度，焊接時(shí)要采取減少焊接應(yīng) 力和防止開 裂的工藝措施，焊后要進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒?處理。注意: 當(dāng)量法估算是粗略的，因?yàn)殇摬牡暮附有赃€受結(jié)構(gòu) 剛度、焊后應(yīng)力條件

25、、環(huán)境溫度等因數(shù)影響，實(shí)際 工作中根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行抗裂試驗(yàn)及焊接接頭使用 焊接性的試驗(yàn)。三、小型抗裂試驗(yàn)法 焊完后在室溫下放置24小時(shí)，先檢查焊縫及熱影響區(qū)有無(wú)表面裂紋，再?gòu)拇怪焙缚p方向切取厚度為15mm的金相磨片兩塊，進(jìn)行低倍放大檢查是否存在內(nèi)裂紋。可初步評(píng)定材料的焊接性。而后調(diào)整工藝 (如預(yù)熱、緩冷等)再焊接試板，直至不產(chǎn)生裂紋。一、低碳鋼的焊接 低碳鋼的含碳量0.25，其塑性好。一般沒有淬硬傾向，對(duì)焊接過程不敏感，焊接性好。不需要采取特殊的工藝措施，除電渣焊外，通常在焊后不需要進(jìn)行熱處理。 厚度50mm的低碳鋼結(jié)構(gòu)，常用大電流多層焊，焊后應(yīng)進(jìn)行消除內(nèi)應(yīng)力退火。低溫下焊接剛度較大的結(jié)構(gòu)時(shí)，

26、應(yīng)焊前預(yù)熱。 低碳鋼應(yīng)用最廣泛的是焊條電弧焊、埋弧焊、電渣焊、氣體保護(hù)焊和電阻焊等。3.2 碳鋼的焊接 采用熔焊法焊接鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，焊接材料及工藝的選擇主 要應(yīng)保證焊接接頭與工件材料等強(qiáng)度。焊條電弧焊焊接一 般低碳鋼結(jié)構(gòu)，可選用E4313（J421）、E4303（J422）、 E4320（J424）焊條 焊接動(dòng)載荷結(jié)構(gòu)、復(fù)雜結(jié)構(gòu)、或厚板結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)選用 E4316（J426）、 E4315（J427）、 E5015（J507）焊條 埋弧焊時(shí)，一般采用H08A或H08MnA焊絲配焊劑431進(jìn) 行焊接二、中、高碳鋼的焊接 中碳鋼含碳量在0.250.6之間。隨著含碳量的增加，淬硬傾向越加明顯，焊接性逐漸變

27、差，生產(chǎn)中主要焊接各種中碳鋼的鑄件和鍛件。 中碳鋼的焊接特點(diǎn)： 1.熱影響區(qū)易產(chǎn)生淬硬組織和冷裂紋； 中碳鋼屬淬火鋼，熱影響區(qū)金屬被加熱超過淬火溫度區(qū)段時(shí)，受工件低溫部分的迅速冷卻作用，出現(xiàn)馬氏體等淬硬組織。 2.焊縫金屬產(chǎn)生熱裂傾向大； 工件材料中的含C、S、P量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于焊芯，工件材料熔化后進(jìn)入熔池使焊縫金屬含碳量增加，塑性下降。再加上S、P等雜質(zhì)存在焊縫及熔合區(qū)在相變前可能因內(nèi)應(yīng)力而產(chǎn)生裂紋，因此，焊前必須預(yù)熱，同時(shí)減慢熱影響區(qū)的冷卻速度以免產(chǎn)生淬硬組織 中碳鋼多用焊條電弧焊。厚件可采用電渣焊，焊后進(jìn)行熱處理。 焊條應(yīng)采用抗裂性能較好的低氫焊條。要求焊縫和工件材料等強(qiáng)度時(shí)， 可選用E501

28、6(J506)、E5015(J507)、E6016-D1(J606)、E6015(J607) 焊條，不要求等強(qiáng)度時(shí)，可選用E4315（J427）型強(qiáng)度低些的焊條以提高焊縫的塑性。 無(wú)論用那種焊條，均應(yīng)選用細(xì)焊條、小電流，開坡口 進(jìn)行多層焊，以防止工件材料過多地進(jìn)入焊縫，同時(shí)也可減小焊接熱影響區(qū)的寬度。 高碳鋼焊接特點(diǎn)與中碳鋼相似，由于含碳量更高，焊接性變得更差，預(yù)熱的溫度更高，工藝措施更嚴(yán)格實(shí)際上，高碳鋼的焊接只限于用焊條電弧焊進(jìn)行修補(bǔ)工作。3.3 合金鋼的焊接 合金結(jié)構(gòu)鋼分為機(jī)械制造用合金結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié) 構(gòu)鋼兩大類。 機(jī)械制造用合金結(jié)構(gòu)鋼用于焊接結(jié)構(gòu)較少。如需焊 接，焊接工藝措施與中碳鋼基

29、本相同。 低合金結(jié)構(gòu)鋼焊接特點(diǎn)如下:1.熱影響區(qū)的淬硬傾向 鋼中含碳量及合金元素越多，鋼材強(qiáng)度級(jí)別越高則焊后熱影響區(qū)的淬硬傾向越大。強(qiáng)度級(jí)別較大的低合金鋼淬硬傾向增加，熱影響區(qū)易產(chǎn)生馬氏體組織，硬度明顯增高，塑性韌性則下降。2.焊接接頭的裂紋傾向 隨著鋼材強(qiáng)度級(jí)別提高產(chǎn)生冷裂紋的傾向也加劇。影響冷裂紋的因素主要由三方面：焊縫和熱影響區(qū)的含氫量；熱影響區(qū)的含氫量；焊接接頭的應(yīng)力大小。 我國(guó)低合金鋼產(chǎn)生熱裂紋的傾向不大。 根據(jù)低合金鋼的焊接特點(diǎn)，生產(chǎn)中采取以下措施進(jìn)行焊接：1. 對(duì)于強(qiáng)度級(jí)別較低的鋼材 在常溫下與對(duì)待低碳鋼一樣。 在低溫或大剛度、大厚度結(jié)構(gòu)進(jìn)行小焊腳、短焊縫焊接時(shí)應(yīng)防止淬硬組織，要適當(dāng)增大電流減慢焊接速度、選用抗裂性強(qiáng)的低氫焊條，必要時(shí)需預(yù)熱。 對(duì)鍋爐、受壓容器等重要構(gòu)件，當(dāng)厚度大于20mm時(shí)，焊后必須退火，以消除應(yīng)力。 2 .對(duì)于強(qiáng)度級(jí)別較高的低合金鋼構(gòu)件，焊前一般均需預(yù)熱，焊接時(shí)，應(yīng)調(diào)整焊接參數(shù)以控制熱影響區(qū)的冷卻速度不宜過 快。焊后應(yīng)進(jìn)行熱處理，以消除內(nèi)應(yīng)力。不能立即熱處理 時(shí)，可先進(jìn)行消氫處理，防止因氫引起的冷裂。