焊接缺陷培訓課件

1、1 1、焊接的概念、焊接的概念 通過加熱或加壓(或兩者并用),并且用(或不用)填充材料,使焊件達到原子間結(jié)合的連接方法。加熱可使被焊金屬接頭熔化,形成共同的熔池,凝固后連接起來.固態(tài)下焊接時需要加熱或加壓并加熱:熔焊接時需要加熱: 加壓力是使被焊金屬的連接處產(chǎn)生塑性變形,以增加它們的真實接觸面積.加熱是為了增加金屬塑性和原子的擴散能力.2 2、焊接的特點、焊接的特點: :焊接與其它連接方法有本質(zhì)的區(qū)別焊接與其它連接方法有本質(zhì)的區(qū)別, ,不僅在宏觀上建立了永久不僅在宏觀上建立了永久性的聯(lián)系性的聯(lián)系, ,在微觀上也建立了組織之間的原子級的內(nèi)在聯(lián)系在微觀上也建立了組織之間的原子級的內(nèi)在聯(lián)系. .焊接

2、比其它連接方法具有更高的強度焊接比其它連接方法具有更高的強度, ,密封性密封性, ,且質(zhì)量可靠且質(zhì)量可靠, ,生生產(chǎn)率高產(chǎn)率高, ,便于實現(xiàn)自動化便于實現(xiàn)自動化. .節(jié)省金屬節(jié)省金屬, ,工藝簡單工藝簡單, ,可以很方便的采用鍛可以很方便的采用鍛- -焊焊, ,鑄鑄- -焊等復焊等復合工藝合工藝, ,生產(chǎn)大型復雜的機械結(jié)構(gòu)和零件生產(chǎn)大型復雜的機械結(jié)構(gòu)和零件. .焊接是一個不均勻加熱的過程焊接是一個不均勻加熱的過程, ,焊后的焊縫易產(chǎn)生焊接應焊后的焊縫易產(chǎn)生焊接應力力, ,易引起變形易引起變形. .3 3、焊接的種類、焊接的種類: :(1)(1)熔化焊熔化焊: :根據(jù)焊接的過程可分為三根據(jù)焊接的

3、過程可分為三類類: :將待焊處的母材金屬熔化以形成焊縫的焊接方法將待焊處的母材金屬熔化以形成焊縫的焊接方法. .主要有電弧焊主要有電弧焊, ,氣焊氣焊, ,電渣焊電渣焊, ,等離子弧焊等離子弧焊, ,電子束焊電子束焊, ,激光焊等激光焊等. .(2)(2)壓力焊壓力焊: :(3)(3)釬焊釬焊: :通過加壓和加熱的綜合作用通過加壓和加熱的綜合作用, ,以實現(xiàn)金屬接合的焊接方法以實現(xiàn)金屬接合的焊接方法. .以熔點低于被焊金屬熔點的焊料填充接頭形成焊縫的焊接以熔點低于被焊金屬熔點的焊料填充接頭形成焊縫的焊接方法方法. .主要包括電阻焊主要包括電阻焊, ,摩擦焊摩擦焊, ,爆炸焊等爆炸焊等. .主要

4、包括軟釬焊和硬釬焊主要包括軟釬焊和硬釬焊. .（一）鋼材的焊接性鋼材的焊接性：采用一定焊接方法、焊接材料、工藝參數(shù)及結(jié)構(gòu)形式的條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度，即其對焊接加工的適應性。 焊接性一般包括兩個方面：u工藝焊接性：主要指在給定的焊接工藝條件下，形成完好焊接接頭的能力，特別是接頭對產(chǎn)生裂紋的敏感性，也稱抗裂性；u使用焊接性：在給定的焊接工藝條件下，焊接接頭在使用條件下安全運行的能力，包括焊接接頭的力學性能和其它特殊性能（如耐高溫、耐腐蝕、抗疲勞等）。 焊接性是金屬的工藝性能在焊接過程中的反映，了解及評價金屬材料的焊接性，是焊接結(jié)構(gòu)設計、確定焊接方法、制定焊接工藝的重要依據(jù)。（二）鋼的

5、焊接性評定方法 鋼是焊接結(jié)構(gòu)中最常用的金屬材料，因而評定鋼的焊接性顯得尤為重要。由于鋼的裂紋傾向與其化學成分有密切關(guān)系，因此，可以根據(jù)鋼的化學成分評定其焊接性的好壞。 通常將影響最大的碳作為基礎元素，把其它合金元素的質(zhì)量分數(shù)對焊接性的影響折合成碳的相當質(zhì)量分數(shù)，碳的質(zhì)量分數(shù)和其它合金元素的相當質(zhì)量分數(shù)之和稱為碳當量碳當量，它是評定鋼的焊接性的一個參考指標。碳當量（碳當量（Carbon Equivalent)公式公式國際焊接學會5156VMoCrNiCoMnCCeq日本焊接學會44540246VMoCrNiSiMnCCeq英國BS2462154513246CuVMoCrNiSiMnCCeq 碳當

6、量越高，裂紋傾向越大，鋼的焊接性越差。一般認為：uCeq0.6%時，鋼的淬硬和冷裂傾向嚴重，焊接性很差，一般不用于生產(chǎn)焊接結(jié)構(gòu)。 碳當量公式僅用于對材料焊接性的粗略估算，在實際生產(chǎn)中，應通過直接試驗（焊接性試驗），（焊接性試驗），模擬實際情況下的結(jié)構(gòu)、應力狀況和施焊條件，在試件上焊接，觀察試件的開裂情況，并配合必要的接頭使用性能試驗進行評定(焊接工藝評定焊接工藝評定)。n 焊接與煉鋼相似，是一個冶煉過程。但這個過程比煉鋼的時間短得多，有它自己的一些特點。u一、溫度高 以手工電弧焊為例，其電弧溫度高達60008000，使焊件與電焊條之間發(fā)生強烈熔化和蒸發(fā)(熔滴的平均溫度達18002400)，外界

7、的氣體(如：N2、02、H2等)大量的分解溶入熔池，其數(shù)量比煉鋼要大很多倍，那么凝固后的金屬，有可能產(chǎn)生氣孔，使機械性能下降。u二、溫差大 焊接是局部加熱，從冷態(tài)開始至加熱熔化，熔池的溫度可達1700以上，其周圍又是冷態(tài)金屬，兩者溫度差巨大，從而使構(gòu)件產(chǎn)生較大的內(nèi)應力和變形，嚴重者可能產(chǎn)生裂紋，以至斷裂。u三、熔池小，冷卻快 由于熔池休積小，手工電弧焊只有8l 0mm3，自動焊大一些，也不過930mm3，焊縫金屬從熔化到凝固只有幾秒鐘，平均冷卻速度約在4100/秒，比鑄錠冷卻速高1000倍，在這樣短的時間內(nèi)，冶金反應是不平衡，也就是說是不完善的。因而，焊縫金屬的成份分布不均勻，偏析較大。u四、

8、組織差別大 焊接時，溫度高，液體金屬蒸發(fā)，化學元素的燒損，有些元素在焊縫金屬和基本金屬之間相互擴散，近縫區(qū)段所處的溫度又不同，冷卻后焊接接頭的顯微組織差別極大，明顯的影響焊接接頭性能。n正是由于焊接過程的上述特點，導致該區(qū)域焊接缺陷的產(chǎn)生。焊接缺陷對冶金設備及構(gòu)件安全運行的危害是巨大的，主要表現(xiàn)在以下三個方面：u1）由于缺陷的存在，減少了焊縫的承載截面積，削弱了拉伸強度。u2）由于缺陷形成缺口，缺口尖端會發(fā)生應力集中和脆化現(xiàn)像，容易產(chǎn)生裂絞并擴展。u3）缺陷可能穿透筒壁，發(fā)生泄漏，影響致密性。n焊接缺陷從宏觀上看，可分為：u裂紋u未熔合u未焊透u夾渣u氣孔u形狀缺陷（又稱焊縫金屬表面缺陷或叫接

9、頭的幾何尺寸缺陷，如咬邊，焊瘤等。）u按其方向可分為縱向裂紋、橫向裂紋，輻射狀（星狀）裂紋。u按發(fā)生的部位可分為根部裂紋、弧坑裂紋，熔合區(qū)裂紋、焊趾裂紋及熱影響區(qū)裂紋。u按產(chǎn)生的溫度可分為熱裂紋（如結(jié)晶裂紋、液化裂紋等）、冷裂紋（如氫致裂紋、層狀撕裂等）再熱裂紋層狀撕裂以及應力腐蝕裂紋。焊接裂紋的分類 熱裂紋的特征熱裂紋可發(fā)生在焊縫區(qū)或熱影響區(qū),沿焊縫長度方向分布。熱裂紋的微觀特征是沿晶界開裂，所以又稱晶間裂紋。因熱裂紋在高溫下形成，所以有氧化色彩。焊后立即可見。1 1、熱裂紋（又稱結(jié)晶裂紋）、熱裂紋（又稱結(jié)晶裂紋） 防止措施冶金因素方面：選用適宜的焊接材料，嚴格控制有害雜質(zhì)碳、硫、磷的含量。

10、Fe和FeS易形成低熔點共晶，其熔點為988，很容易產(chǎn)生熱裂紋。 縮小結(jié)晶溫度范圍，改善焊縫組織，細化焊縫晶粒，提高塑性減少偏析。工藝因素方面：確定合理的焊接工藝參數(shù)，嚴格控制焊縫截面形狀，避免突高，扁平圓弧過渡。減緩焊縫的冷卻速度，以減小焊接應力。如采用小線能量，焊前預熱，合理的焊縫布置等。2 2、冷裂紋、冷裂紋 冷裂紋的特征多出現(xiàn)在焊道與母材熔合線附近的熱影響區(qū)中，多為穿晶裂紋，而熱裂紋多出現(xiàn)在焊縫。冷裂紋無氧化色彩，有金屬光澤。冷裂紋多發(fā)生在冷卻過程甚至很低的溫度，區(qū)間逐漸產(chǎn)生的，具有延遲性質(zhì)，主要是延遲裂紋。 冷裂紋產(chǎn)生原因（三大因素）焊接接頭(焊縫和熱影響區(qū)及熔合區(qū))的淬火傾向嚴重，產(chǎn)生淬火組織，導致接頭性能脆化。 防止冷裂紋的措施選用堿性焊條或焊劑，減少焊縫金屬中氫的含量，提高焊縫金屬塑性。焊條焊劑要烘干,減少焊縫金屬中擴散氫含量。焊縫坡口及附近母材要去油、水、除銹，減少氫的來源。焊接接頭含氫量較高，并聚集在焊接缺陷處形成大量氫分子，造成非常大的局部壓力，使接頭脆化；磷含量過高同樣產(chǎn)生冷裂紋。存在較大的拉應力。 因氫的擴散需要時間，所以冷裂紋在焊后需延遲一段