焊接工程學(xué)(第三章)

1、四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊 剛剛第三章金屬焊接性及碳鋼的焊接金屬焊接性及碳鋼的焊接四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊 剛剛 金屬焊接性是指金屬材料對焊接加工的適應(yīng)性，即在一定的焊接工藝條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。 簡而言之簡而言之 金屬焊接的難易程度！金屬焊接的難易程度！第一節(jié) 金屬焊接性基礎(chǔ)四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院School of Manufacturin

2、g Science and Engineering焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊 剛剛 1.1 1.1 概概 述述金屬焊接性金屬焊接性1.結(jié)合性能（工藝焊接性）一定的焊接工藝條件下，被焊金屬形成焊接缺陷的敏感性、傾向性、嚴(yán)重性2.使用性能 （使用焊接性）一定的焊接工藝條件下，被焊金屬的焊接接頭對使用性能要求的適應(yīng)性，即焊接接頭或整體結(jié)構(gòu)能否滿足技術(shù)條件規(guī)定的使用性能要求好焊不好焊好用不好用焊接工藝條件（焊接方法、焊接材料、焊接工藝參數(shù)、結(jié)構(gòu)形式等）焊接缺陷（裂紋、夾渣、氣孔等，其中裂紋的危害最大）四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院School of Manufacturing Science and Eng

3、ineering焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊 剛剛1.材料因素材料因素 1.2 金屬焊接性的影響Al和Ti化學(xué)性質(zhì)活潑，容易氧化和燒損，焊接較困難；不同金屬材料間的焊接，其物理化學(xué)性能和晶體結(jié)構(gòu)越接近，越容易實現(xiàn)良好焊接?；瘜W(xué)成分組織狀態(tài)力學(xué)性能二、金屬焊接性的影響二、金屬焊接性的影響四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊 剛剛2. .工藝因素工藝因素 焊接方法 焊接工藝如：Al和Ti屬化學(xué)性質(zhì)較活潑的金屬，采用一般焊接方法不易焊接；而采用保護良好的氬弧焊后，使其高質(zhì)量的焊接成為現(xiàn)實。 1.2

4、 金屬焊接性的影響四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊 剛剛3.3.結(jié)構(gòu)因素結(jié)構(gòu)因素應(yīng)盡量減少焊接接頭的剛度、減少交叉焊縫、減少應(yīng)力集中焊接接頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計直接影響其剛度、應(yīng)力的大小和方向 1.2 金屬焊接性的影響四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊 剛剛4.4.使用條件使用條件高溫下工作的焊接接頭，應(yīng)考慮元素的擴散和結(jié)構(gòu)的蠕變問題低溫下工作且承受沖擊載荷的焊接接頭，應(yīng)考慮脆性斷裂問

5、題腐蝕條件下工作的焊接接頭，應(yīng)考慮耐腐蝕破壞問題焊接接頭承受載荷焊接接頭工作溫度焊接接頭工作環(huán)境 1.2 金屬焊接性的影響四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊 剛剛1.3 金屬焊接性的評定方法1.工藝焊接性評定主要評定對焊接缺陷的敏感性，尤其是裂紋形成傾向A、直接模擬實驗：按照實際焊接條件，通過焊接過程觀察焊接缺陷及其程度。主要有：冷裂紋實驗、熱裂紋實驗、應(yīng)力腐蝕實驗、脆性斷裂實驗等。 B、間接推算法：根據(jù)材料的化學(xué)成分、金相組織、力學(xué)性能的關(guān)系，并聯(lián)系焊接熱循環(huán)過程對焊接進行評定。主要

6、有：抗裂紋判據(jù)、焊接應(yīng)力模擬等。三、金屬焊接性的評定方法三、金屬焊接性的評定方法四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊 剛剛2.使用焊接性評定通常有：常規(guī)力學(xué)性能實驗、高溫力學(xué)性能實驗、低溫脆性實驗、耐腐蝕實驗、耐磨損實驗、疲勞實驗等將焊接接頭在使用條件下進行性能實驗，對實驗結(jié)果進行焊接性評定1.3 金屬焊接性的評定方法四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊 剛剛1.4 鋼的焊接性判據(jù)

7、四、鋼的焊接性判據(jù)四、鋼的焊接性判據(jù)四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊 剛剛可粗略估計低合金鋼的焊接冷裂紋敏感性1.碳當(dāng)量法碳當(dāng)量越大，淬硬冷裂的傾向越大，焊接性就越差在各種元素中，碳對冷裂紋的產(chǎn)生最敏感，設(shè)其系數(shù)為1，將其它元素的影響按照碳的影響進行折合并迭加，即構(gòu)成“碳當(dāng)量”1.4 鋼的焊接性判據(jù)四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊 剛剛 對中、高強度的低合金非調(diào)質(zhì)鋼，國際焊

8、接學(xué)會推薦經(jīng)驗公式： Ceq=Wc+1/6WMn+1/15W(Ni+Cu)+1/5W(Cr+Mo+V)%Ceq0.4%Ceq=0.4%0.6%Ceq0.6%鋼材的淬硬性不大，焊接性良好鋼材易于淬硬，需預(yù)熱才能防止形成冷裂紋鋼材的淬硬性傾向大，焊接性差1.4 鋼的焊接性判據(jù)四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊 剛剛對低合金調(diào)質(zhì)鋼，日本溶接學(xué)會推薦的公式：Ceq=Wc+1/6WMn+1/40WNi+1/5WCr+1/24WSi+1/4WMo+1/14WV %其中，C、Si、Mn、Cu、Ni、

9、Cr、Mo、V、B等均有一定的成分范圍1.4 鋼的焊接性判據(jù)四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊 剛剛 對于普通低碳鋼：一般而言，當(dāng)碳當(dāng)量Ceq0.35時，其焊接性能良好；當(dāng)碳當(dāng)量Ceq=0.400.50時，其焊接性變差。為改善其焊接性能，焊接前應(yīng)進行200400的預(yù)熱處理，并在焊后進行正火。Ceq=Wc+1/2Wp+1/4WMo+1/5WCr+1/24WSi+1/6WMn +1/13WCu +1/15WNi %1.4 鋼的焊接性判據(jù)四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院School of Manu

10、facturing Science and Engineering焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊 剛剛2.冷裂紋敏感指數(shù)（Pc）1.4 鋼的焊接性判據(jù)四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊 剛剛式中， Pcm化學(xué)成分的冷裂紋敏感指數(shù) 板厚（mm） H焊縫中的擴散氫含量（mL/100g） Pc= Pcm+H/60+/600 %Pcm=Wc+1/30WSi+1/20W(Mn+Cu)+1/60WNi+1/15WMo+1/10WV+1/5WB %1.4 鋼的焊接性判據(jù)四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院Schoo

11、l of Manufacturing Science and Engineering焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊 剛剛 將Pc代入防止冷裂紋的最低預(yù)熱溫度公式：to=1440 Pc 392 即可得知相應(yīng)的應(yīng)該預(yù)熱的溫度1.4 鋼的焊接性判據(jù)四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊 剛剛1.5 常用焊接裂紋實驗方法焊接裂紋敏感性實驗是在實際的焊接工藝過程中經(jīng)常使用的直接模擬實驗，該實驗方法十分接近實際工況、直觀、可靠性好 該法亦稱“小鐵研”實驗，主要用于檢測母材金屬熱影響區(qū)的冷裂紋傾向 1.1.斜

12、斜Y Y形坡口焊接裂紋實驗形坡口焊接裂紋實驗五、常用焊接裂紋實驗方法五、常用焊接裂紋實驗方法四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊 剛剛圖圖1 1 斜斜Y Y形坡口焊接裂紋實驗試件的形狀及尺寸形坡口焊接裂紋實驗試件的形狀及尺寸四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊 剛剛 試驗的焊接參數(shù)為：焊條直徑：4mm；焊接電流：170A；電弧電壓：24V；焊接速度：150mm/min。焊后經(jīng)不少于

13、24小時時效后再做裂紋檢查。首先用放大鏡目測或磁性熒光粉檢查焊縫表面裂紋，然后進行斷面解剖，檢查斷面的裂紋情況。 1.5 常用焊接裂紋實驗方法四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊 剛剛 由于斜Y形坡口對接裂紋實驗在接頭處的約束很大，根部尖角處應(yīng)力集中十分明顯，故容易產(chǎn)生裂紋 一般認(rèn)為，在此實驗中，若裂紋率不超過20%，則在實際結(jié)構(gòu)焊接時，就不會產(chǎn)生裂紋1.5 常用焊接裂紋實驗方法四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院School of Manufacturing Science and Engine

14、ering焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊 剛剛1.表面裂紋率Cf2.根部裂紋率Cr3.斷面裂紋率Cs裂紋率的計算Cf=(lf）/L100%Cr=(lr)/L100%Cs=Hs/H100%1.5 常用焊接裂紋實驗方法四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊 剛剛圖圖2 2 試樣裂紋長度計算試樣裂紋長度計算1.5 常用焊接裂紋實驗方法四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊 剛剛2.焊接熱影響區(qū)最高

15、硬度試驗該法適用于低合金鋼焊接熱影響區(qū)由于馬氏體轉(zhuǎn)變而引起的裂紋試驗，也適用于碳素鋼 焊接熱影響區(qū)最高硬度試驗是以熱影響區(qū)最高硬度來評價鋼材冷裂紋傾向的試驗方法1.5 常用焊接裂紋實驗方法四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊 剛剛圖圖3 3 試件形狀試件形狀試件名稱試件名稱長長L/mmL/mm寬寬B/mmB/mm焊縫長焊縫長l/mml/mm1 1號試件號試件200200757512512510102 2號試件號試件2002001501501251251010試件尺寸試件尺寸1.5 常用焊

16、接裂紋實驗方法四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊 剛剛焊接前先去除試件表面上的水分、鐵銹、油污及氧化皮雜質(zhì) 焊接參數(shù)：焊接電流：17010A，焊接速度為15010mm/min不同強度等級和不同含碳量的鋼種，有不同的最高硬度值所用焊條原則上應(yīng)適合于所焊的試件，直徑為4mm。1號試件在室溫下、2號試件在預(yù)熱溫度下進行焊接試件焊后在靜止的空氣中自然冷卻，不進行任何熱處理1.5 常用焊接裂紋實驗方法四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院School of Manufacturing Science and

17、 Engineering焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊 剛剛3.插銷冷裂紋試驗法試驗采用圓柱形試樣，試樣由被試鋼材加工而成，并插入底板的孔中，使帶缺口一端的端面與底板表面平齊。底板上熔敷一焊道，盡量使焊道中心線通過插銷端面中心。焊后在完全冷卻以前，給插銷施加一拉伸靜載荷插銷試驗是使用專門設(shè)備（插銷試驗機）評定焊接冷裂紋敏感性的一種試驗方法試驗既可用啟裂也可用斷裂作為判斷準(zhǔn)則1.5 常用焊接裂紋實驗方法四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊 剛剛圖圖4 4 插銷試驗示意圖插銷試驗示意圖a a、環(huán)形

18、缺口試樣、環(huán)形缺口試樣 b b、螺形缺口試樣、螺形缺口試樣1.5 常用焊接裂紋實驗方法四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊 剛剛1.6 焊接接頭的常見缺陷焊接過程中在焊接接頭內(nèi)產(chǎn)生的不符合標(biāo)準(zhǔn)要求的缺陷焊接缺陷缺陷的種類、大小、數(shù)量、形態(tài)、分布及危害程度評定焊接接頭質(zhì)量優(yōu)劣依據(jù)常見焊接缺陷焊接裂紋、氣孔、夾渣、未熔合和未焊透六、焊接接頭的常見缺陷四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊

19、 剛剛焊接裂紋是指金屬在焊接應(yīng)力及其它致脆因素共同作用下，焊接接頭中局部地區(qū)金屬原子結(jié)合力遭到破壞而形成的新界面所產(chǎn)生的縫隙焊接裂紋具有尖銳的缺口和長寬比大的特征，是焊接結(jié)構(gòu)中最危險的缺陷焊接裂紋熱裂紋冷裂紋再熱裂紋1.6 焊接接頭的常見缺陷四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊 剛剛由于裂紋形成的溫度較高，在與空氣接觸的開口部位表面有強烈的氧化特征，呈藍色或天藍色熱裂紋在固相線附近的高溫區(qū)形成的裂紋區(qū)別冷裂紋的重要特征 熱裂紋主要發(fā)生在晶界處 熱裂紋根據(jù)裂紋形成機理不同結(jié)晶裂紋液化裂紋高

20、溫失塑裂紋1.6 焊接接頭的常見缺陷四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊 剛剛冷裂紋冷裂紋主要發(fā)生在焊接熱影響區(qū)，對某些合金成分多的高強度鋼而言，也可能發(fā)生在焊縫金屬中焊接接頭冷卻到Ms溫度以下時形成的裂紋冷裂紋氫致裂紋淬火裂紋層狀撕裂1.6 焊接接頭的常見缺陷四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊 剛剛再熱裂紋再熱裂紋常出現(xiàn)在粗晶區(qū)中，并沿粗大奧氏體晶粒邊界擴展，且多發(fā)生在咬邊等應(yīng)

21、力集中處，可形成沿熔合線的縱向裂紋，也可形成粗晶區(qū)中垂直于熔合線的網(wǎng)狀裂紋，其斷口有被氧化的顏色工件焊接后，若再次被加熱（如消除應(yīng)力處理、多層焊或使用過程中被加熱）到一定溫度而產(chǎn)生的裂紋發(fā)生在含Cr、Mo、V的低合金結(jié)構(gòu)鋼、含Nb的奧氏體不銹鋼以及析出硬化顯著的Ni基耐熱合金材料中1.6 焊接接頭的常見缺陷四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊 剛剛氣孔有時以單個出現(xiàn)，有時以成堆的形式聚集在局部區(qū)域，其形狀有球形、條蟲形等焊接時，熔池中的氣泡在凝固時未能逸出而殘留下來所形成的空穴稱為氣孔1

22、.6 焊接接頭的常見缺陷四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊 剛剛橫焊、立焊或仰焊產(chǎn)生的夾渣比平焊多焊后殘留在焊縫中的熔渣稱為夾渣夾渣的形狀較復(fù)雜，一般呈線狀、長條狀、顆粒狀及其它形式。夾渣主要發(fā)生在坡口邊緣和每層焊道之間非圓滑過渡的部位，在焊道形狀發(fā)生突變或存在深溝的部位也容易產(chǎn)生夾渣注：1.6 焊接接頭的常見缺陷四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊 剛剛未焊透：母材金屬之間應(yīng)該

23、熔合而未焊上的部分。該缺陷一般出現(xiàn)在單面焊的坡口根部及雙面焊的坡口鈍邊。未焊透易造成較大的應(yīng)力集中，往往從其末端產(chǎn)生裂紋未熔合：在焊縫金屬和母材之間或焊道金屬與焊道之間未完全熔化的部分。常出現(xiàn)在坡口的側(cè)壁、多層焊的層間及焊縫的根部1.6 焊接接頭的常見缺陷碳十鋼十的十焊十接十第二節(jié)第二節(jié)四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊 剛剛第二節(jié) 碳鋼的焊接 2.1 概述 碳鋼的焊接性主要取決于碳含量的高低隨含碳量的增加，焊接性逐漸變差碳鋼是以鐵為基礎(chǔ)，碳為合金元素，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在1.0%以下，

24、且具有較好的力學(xué)性能和工藝性能的碳素鋼按含碳量不同碳鋼低碳鋼中碳鋼高碳鋼按用途不同結(jié)構(gòu)鋼工具鋼注碳鋼四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊 剛剛名 稱Wc(%)典型硬度典型用途焊 接 性低碳鋼0.1560HBS特殊板材和型材薄板、帶材、絲材優(yōu)0.15-0.2590HBS結(jié)構(gòu)用型材、板材和棒材良中碳鋼0.25-0.6025HRC機器部件和工具中（通常需預(yù)熱和后熱，用低氫焊接）高碳鋼0.6040HRC彈簧、模具、鋼軌劣（必須低氫焊接、預(yù)熱和后熱）碳鋼焊接性與碳含量的關(guān)系2.1 概 述 四川大學(xué)

25、制造科學(xué)與工程學(xué)院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊 剛剛2.2 低碳鋼的焊接 低碳鋼的焊接特點A.A.低碳鋼的焊接低碳鋼的焊接 四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊 剛剛二.低碳鋼的焊接工藝2.2 低碳鋼的焊接 低碳鋼幾乎可采用所有的焊接方法進行焊接，并都能保證焊接接頭的良好質(zhì)量焊條電弧焊、埋弧焊、CO2氣體保護焊用得最多四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院School of Manufacturing Scie

26、nce and Engineering焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊 剛剛焊接方法焊接材料應(yīng)用情況焊條電弧焊E4303(J422)、E4315(J427)焊接強度等級較低的低碳鋼或一般的低碳鋼結(jié)構(gòu)E5016(J506)、E5015(J507)焊接強度等級較高的低碳鋼、重要的低碳鋼結(jié)構(gòu)或在低溫下工作的結(jié)構(gòu)埋弧焊H08、H08A、HJ430、HJ431焊接一般的結(jié)構(gòu)件H08MnA、HJ431焊接重要的低碳鋼結(jié)構(gòu)件CO2氣體保護焊H08Mn2Si、H08Mn2SiA焊接低碳鋼所用焊接材料四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院School of Manufacturing Science and Engineering

27、焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊 剛剛焊條的選用原則主要是根據(jù)母材的強度等級及焊接結(jié)構(gòu)的工作條件來確定2.2 低碳鋼的焊接 焊條電弧焊關(guān)鍵是選擇電焊條當(dāng)母材的厚度較大或周圍環(huán)境溫度較低時，由于焊縫金屬及熱影響區(qū)的冷卻速度很快，有可能出現(xiàn)裂紋，此時需要對焊件進行適當(dāng)預(yù)熱注注1 1如：寒冷地區(qū)室外焊接、溫度小于或等于0的情況下需要預(yù)熱；直徑大于或等于3000mm、且壁厚大于或等于50mm的情況下，以及壁厚大于或等于90mm的產(chǎn)品的第一層焊道的焊接，焊前都應(yīng)進行預(yù)熱。預(yù)熱溫度一般為80-150四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院School of Manufacturing Science and Engineeri

28、ng焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊 剛剛2.2 低碳鋼的焊接 壁厚大于200mm時：待焊至工件厚度的1/2時，應(yīng)進行一次中間熱處理后，再繼續(xù)焊接。中間熱處理溫度為550-600，焊后熱處理溫度為600-650注注2 2對于焊接受壓件壁厚大于或等于20mm時：應(yīng)考慮采用焊后熱處理或相應(yīng)的消除應(yīng)力措施壁厚大于30mm時：必須進行焊后熱處理，溫度為600-650四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊 剛剛2.2 低碳鋼的焊接 生產(chǎn)中，采用埋弧焊焊接較厚工件時，可以用一道或多道焊來完成。多層埋弧焊焊第一

29、道焊縫時，母材的熔入比例大，若母材的含碳量較高時，焊縫金屬的含碳量就會升高，并在第一道埋弧焊處容易形成不利的形焊縫斷面，易產(chǎn)生熱裂紋。故多層埋弧焊焊接厚板時，要求在坡口根部第一道焊縫時采用的熱輸入要小些，如采用焊條電弧焊打底的埋弧焊就可避免上述情況。埋弧焊與焊條電弧焊相比，埋弧焊可以采用較大的熱輸入，生產(chǎn)效率較高，熔池也較大四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊 剛剛CO2氣體保護焊2.2 低碳鋼的焊接 四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院School of Manufacturing Scienc

30、e and Engineering焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊 剛剛2.2 低碳鋼零件焊接舉例Eg：油田輸油管線材質(zhì)為20無縫鋼管，其外徑為60mm、壁厚3.5mm，采用手工鎢極氬弧焊打底，焊條電弧焊蓋面進行施焊圖圖5 5 油田輸油管線油田輸油管線四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊 剛剛2.2 低碳鋼零件焊接舉例 采用Y形坡口，角度為605，間隙1.5mm，采用機械加工或砂輪機打磨坡口，并將坡口兩側(cè)20mm范圍內(nèi)的鐵銹、油污、水分清除干凈，且露出金屬光澤 焊條可用E5015（J507）或E

31、5016（J506）堿性低氫焊條，直徑為3.2mm；焊絲選用H08Mn2SiA，直徑為2.0mm 焊縫表面不允許有氣孔、裂紋、夾渣等缺陷四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊 剛剛焊接方法焊接層數(shù) 焊接材料電源種類及極性焊接電流/A電弧電 壓/V焊接速度/cm/min 型號 規(guī)格/mm鎢極氬弧焊 1H08Mn2Si 2.0直流正接100-11010-1212-16焊條電弧焊 2 E5015 3.2直流反接80-10022-2610-12焊接工藝參數(shù)2.2 低碳鋼零件焊接舉例四川大學(xué)制造科學(xué)

32、與工程學(xué)院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊 剛剛2.3 中碳鋼的焊接1 1、中碳鋼的焊接特點、中碳鋼的焊接特點 中碳鋼的碳含量比低碳鋼高0.2-0.3%，但焊接性卻嚴(yán)重惡化 碳含量的提高使中碳鋼的強度增加，但保護碳免于燒損的難度加大，C和FeO的還原反應(yīng)：C+FeOFe+CO，生成的CO使氣孔形成傾向增大 物理性能方面，中碳鋼比低碳鋼線膨脹系數(shù)略高，熱導(dǎo)率稍低，也增加了中碳鋼焊接的熱應(yīng)力和過熱傾向B.B.中碳鋼的焊接中碳鋼的焊接四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院School of Manufacturing Scie

33、nce and Engineering焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊 剛剛 當(dāng)鋼中的碳含量大于0.15%時，碳本身的偏析以及它促使硫等其它元素的偏析逐漸明顯，導(dǎo)致鋼的熱裂傾向增大，故用于焊接的中碳鋼需要嚴(yán)格限制P、S含量。2.3 中碳鋼的焊接隨碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，中碳鋼的焊接性變壞，其主要的焊接缺陷是熱裂紋、冷裂紋、氣孔和接頭脆性。當(dāng)鋼中的雜質(zhì)較多、剛性較大時，焊接問題將更突出。碳使鋼的焊接性變壞的主要原因是碳提高了鋼的淬硬性。中碳鋼的馬氏體由于有較大的脆性，在焊接應(yīng)力和擴散氫的作用下容易發(fā)生冷裂紋和脆斷。四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院School of Manufacturing Science and

34、 Engineering焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊 剛剛2.3 中碳鋼的焊接2 2、中碳鋼的焊接工藝、中碳鋼的焊接工藝 焊接方法預(yù)熱溫度取決于碳當(dāng)量、母材厚度、結(jié)構(gòu)剛度、焊條類型和工藝方法。通常35鋼、45鋼的預(yù)熱溫度為150-250為限制中碳鋼焊縫中的碳含量、減少熔合比，一般開U形或V形坡口，并將坡口兩側(cè)的油、污、銹等清除干凈焊條電弧焊是中碳鋼最好的焊接法，應(yīng)采用相應(yīng)強度級別的堿性低氫型焊條預(yù)熱坡口制備四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊 剛剛2.3 中碳鋼的焊接一般選用直流弧焊電源，反

35、極性，以減少熔深，降低裂紋傾向和氣孔敏感性。焊后盡量立即進行消除應(yīng)力熱處理，尤其對于厚度大或剛性大的工件。消除應(yīng)力回火溫度一般為600-800。若焊后不能進行消除應(yīng)力處理，也要進行后熱，即采用保溫、緩冷措施，使擴散氫逸出，以減少裂紋的產(chǎn)生。焊接電源焊后熱處理四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊 剛剛3 3、中碳鋼的焊接零件舉例、中碳鋼的焊接零件舉例 2.3 中碳鋼的焊接法蘭長軸：材料為35鋼圖圖6 6 法蘭長軸焊接法蘭長軸焊接四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院School of Manufact

36、uring Science and Engineering焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊 剛剛焊件在150-200時預(yù)熱，焊前仔細(xì)清理焊口，點固焊縫4-5段，每段長50mm2.3 中碳鋼的焊接采用焊條電弧焊進行焊接焊條選用E5015（J507）堿性低氫型焊條焊前進行300-350一小時烘干焊件水平放置，圓周焊縫分成6段或4段，分段跳焊以減少焊接應(yīng)力和變形四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊 剛剛2.3 中碳鋼的焊接機車用萬向軸：材料為40Cr圖圖7 7 萬向軸焊接萬向軸焊接四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊 剛剛2.3 中碳鋼的焊接焊件預(yù)熱溫度為300，焊后立即用石棉灰保溫緩冷，然后進行550-600的退火處理以消除應(yīng)力，可使焊縫有較高的強度采用焊條電弧焊進行焊接焊條選用E8515(J857)的低氫型焊條，焊前進行烘干四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院School of Manufacturing Science and Engineering焊接工程學(xué)焊接工程學(xué)楊楊 剛剛2.4 高碳鋼的焊接C.C.高