常用金屬材料的焊接及工藝課件

1、第四節(jié) 常用(chn yn)金屬材料的焊接一、 金屬材料的焊接(hnji)性1、 焊接(hnji)性的概念是指被焊金屬在一定的焊接工藝條件下，獲得優(yōu)質焊接接頭的難易程度。焊接性是一個(y )相對的概念。如：Al、Ti2、焊接性的評定(pngdng)指標材料經(jīng)焊接后焊接接頭產(chǎn)生缺陷的傾向性大小，如裂紋，（工藝焊接性）；焊接接頭在使用中的可靠性，包括焊接接頭的力學性能和其它特殊性能， （使用焊接性）。焊接性通常通過抗裂性試驗、力學性能試驗等確定。第一頁，共30頁。3、鋼材(gngci)焊接性的評定方法鋼材焊接(hnji)性的影響因素： （1）材料的化學成分：Wc焊接(hnji)性 接頭淬硬程度是引

2、起焊接(hnji)裂紋的原因。（2）焊接(hnji)方法，焊接(hnji)材料，焊件結構 間接判斷法：用碳當量評價鋼的焊接性碳當量的定義：指把鋼中合金元素（包括碳）的含量按其作用換算成碳的相當含量。即把影響焊接性能的元素對可焊性的影響折算為碳的影響。焊接學會推薦的碳鋼和低合金高強鋼CE計算公式為：第二頁，共30頁。根據(jù)經(jīng)驗(jngyn)分析：1）C當量0.4%時，焊接性好。一般的焊接工藝條件(tiojin)下，不會產(chǎn)生裂紋;厚大件或在低溫焊接時需預熱；2） C當量=0.40.6%時，塑性降低，淬硬傾向逐漸明顯，焊接性較差。需焊前預熱，采取工藝措施；3） C當量0.6%時，塑性差，淬硬傾向大，焊

3、接性差。焊接前、中、后需都需采取措施。第三頁，共30頁。練習：試比較下列鋼材(gngci)的焊接性 09Mn2Cu的碳當量(dngling)為： 09MnV的碳當量(dngling)為： 14MnMoV的碳當量(dngling)為： Ceq值越大，焊接(hnji)性差；且工件板厚越厚，焊接(hnji)性差。第四頁，共30頁。1、碳鋼的焊接(hnji)低碳鋼的焊接(hnji)1）焊接性：焊接性良好Wc0.25%，CE50mm）需預熱或焊后熱處理。二、常用(chn yn)鋼材的焊接手工電弧焊時，根據(jù)母材強度等級一般選用酸性焊條 E4303(J422)、E4320(J424)等；承受動載荷、結構復雜

4、的厚大焊件，選用抗裂性好的堿性焊條E4351(J427)、E4316(J426)等。埋弧焊時，一般選用焊絲H08A或H08MnA配合焊劑HJ431。第五頁，共30頁。2）中碳鋼焊接的主要特點（存在(cnzi)問題）：中碳鋼的焊接(hnji)：焊接(hnji)性較差1）焊接(hnji)性：Wc=0.250.6% C當量0.40.6% 可焊性較差，隨C，由中變差。1）“HAZ”區(qū)產(chǎn)生淬硬組織M及冷裂紋(li wn)；2）焊縫金屬易產(chǎn)生熱裂紋(li wn)。防止裂紋(li wn)（冷裂、熱裂）工藝措施：1）選用抗裂性能好的低H型焊條 J506、J507等2）焊前預熱；應力、冷速 Wc0.45%預熱1

5、50250； C、件厚,預熱250350。第六頁，共30頁。2、低合金結構鋼的焊接(hnji) 焊接結構中，用得最多的是低合金結構鋼。主要用于建筑結構和工程(gngchng)結構，如壓力容器、鍋爐、橋梁、船舶、車輛和起重機械等。(1) 焊接主要(zhyo)問題如下: 熱影響區(qū)有淬硬傾向(qngxing): 淬硬程度與鋼材的化學成分和強度級別有關。普低鋼 以熱軋或正火狀態(tài)(zhungti)供應，按s分六級：300、350、400低等級（強度）普低鋼或低合金鋼 450、500、550高等級（強度）普低鋼或低合金鋼第七頁，共30頁。1、300、350、400低等級（強度(qingd)）焊接特點： C

6、當量20 mm焊后熱處理）仍可得良好的質量。2、450、500、550高等級（強度）焊接特點： C當量 = 0.400.50% 焊接性稍差。淬硬傾向增加， 熱影響區(qū)容易產(chǎn)生(chnshng)馬氏體組織，硬度明顯增高，塑 性和韌度則下降。2、低合金結構鋼的焊接(hnji) 第八頁，共30頁。強度級別(jbi)高，易出現(xiàn)冷裂紋；級別(jbi)，裂紋加劇。影響冷裂紋的因素三方面： 焊縫及“HAZ”的含H量； （重要因素） “HAZ” 的淬硬程度； 接頭處殘余應力大小。 （又稱延遲裂紋） 焊接(hnji)接頭的裂紋傾向：2、低合金結構鋼的焊接(hnji) (1) 焊接(hnji)主要問題如下: 熱影響

7、(yngxing)區(qū)有淬硬傾向: 第九頁，共30頁。(2)低合金結構鋼焊接生產(chǎn)中采取(ciq)的措施：1.強度級別低，一般和低碳鋼一樣；2.對鍋爐、壓力容器等重要構件，當厚度大于20mm時，焊后必須進行退火處理，以消除應力。3.強度級別高，焊前一般均需預熱；焊接時，應調(diào)整焊接參數(shù)(cnsh)，以控制熱影響區(qū)的冷卻速度。焊后還應進行熱處理以消除內(nèi)應力。2、低合金結構鋼的焊接(hnji) 第十頁，共30頁。第十一頁，共30頁。三、鑄鐵件的焊補為修補鑄件的缺陷(quxin)而進行的焊接稱為補焊。1、鑄鐵(zhti)的焊接特點1）接頭易產(chǎn)生白口組織及淬硬組織： 局部(jb)加熱，冷速快3）鑄鐵含碳量高

8、，焊接時易生成CO2和CO氣體(qt)， 產(chǎn)生氣孔。2）易產(chǎn)生裂縫：鑄鐵(zhti)強度低，塑性差；雜質含量高4）流動性好，液體易流失，只適用平焊。第十二頁，共30頁。 1） 熱焊法 焊前將工件局部或整體預熱到600700，焊后緩慢冷卻。特點是：焊補質量(zhling)好，但生產(chǎn)率低，成本高，勞動條件差，一般用于重要鑄件。鑄鐵的焊補一般采用氣焊(qhn)和手工電弧焊2、 鑄鐵(zhti)的補焊工藝2） 冷焊法 焊前工件不預熱或只進行400以下的低溫預熱的焊補方法。冷焊法主要依靠焊條的化學成分來防止產(chǎn)生白口組織(zzh)和裂縫。特點是：生產(chǎn)率高，成本低，勞動條件好，但質量不易保證。第十三頁，共3

9、0頁。四、有色金屬及其合金(hjn)的焊接1 . 銅及銅合金的焊接1）銅及銅合金的焊接特點：銅的導熱性高，焊接時熱量極易散失。焊不透銅在液態(tài)時易氧化，生成的CU2O與銅組成低熔點共晶，分布在晶界上形成薄弱環(huán)節(jié)； 力學性能低銅的收縮系數(shù)大；易產(chǎn)生(chnshng)焊接應力和裂縫。銅在液態(tài)時吸氣性強；易產(chǎn)生(chnshng)氣孔。銅的電阻極小；不適宜電阻焊接。銅合金中的元素更易氧化，使可焊性更差。第十四頁，共30頁。2）銅及銅合金的常用焊接(hnji)方法銅及銅合金焊條(hntio)牌號焊接工藝見：GB367083易保證紫銅、青銅的焊接(hnji)質量！黃銅焊接普遍采用的方法埋弧焊第十五頁，共30

10、頁。鋁的焊接性與銅的可焊性相似(xin s)-焊接困難。2.鋁及鋁合金的焊接(hnji)焊絲與母材成分相近 焊接表面要清潔1. 易氧化； AL2O3熔點2050 2. 導熱(dor)系數(shù)大，線膨系數(shù)大，易產(chǎn)生應力與變形；3. 液態(tài)鋁易吸氣、尤其是吸H2，比Cu還強.氣孔4. 高溫強度、塑性低，焊縫塌陷，用墊板，液固同色，難操作。目前焊接鋁及鋁合金的常用方法有氬弧焊、氣焊、點焊(din hn)、縫焊和釬焊。其中氬弧焊是焊接鋁及鋁合金較好的方法。氣焊常用于要求不高的鋁及鋁合金工件的焊接。第十六頁，共30頁。第五節(jié) 焊接(hnji)結構設計一、焊件的選材(xun ci)原則（5條）1）在滿足使用性能

11、要求的前提下，應盡量選用(xunyng)焊接性較好的材料。 低碳鋼和強度(qingd)級別較低的低合金結構鋼2）輔助(fzh)工藝的可行性 如選高碳鋼或合金結構鋼，需預熱和緩冷的條件3）注意材料與焊接方法的匹配性 4）盡量不選用異種材料相互焊接。如Al、Mg等，應選擇亞弧焊的方法如選用，盡量使熔點、力學性能和抗氧化 性能相差較小。第十七頁，共30頁。合理(hl)選材與減少焊縫5）盡量選用(xunyng)軋制型材，以減少備料工作量和焊縫數(shù)量，降低成本，且減少焊接應力、變形和焊接缺陷。第十八頁，共30頁。二、焊件的結構(jigu)工藝性1. 焊縫的布置 結構設計關鍵(gunjin) 原則要求如下：

12、1）焊縫位置(wi zhi)應便于施焊 a)平焊 b)橫焊 c)立焊 d)仰焊 焊縫的空間位置 焊條電弧焊電阻點焊或縫焊第十九頁，共30頁。2） 焊縫(hn fn)的布置應盡可能分散改進(gijn)密集、交叉的焊縫，會加大熱影響(yngxing)區(qū)及焊接應力。第二十頁，共30頁。3）焊縫的位置應盡可能對稱(duchn)布置不合理變形最小最好是能同時施焊第二十一頁，共30頁。 4）焊縫應盡量(jnling)避開最大應力和應力集中的位置最大應力處易產(chǎn)生應力集中！第二十二頁，共30頁。5）焊縫(hn fn)應盡量遠離機械加工表面 第二十三頁，共30頁。2.焊接接頭(ji tu)形式的選擇1）、接頭(

13、ji tu)及坡口形式（1）焊接接頭(ji tu)形式 對接接頭 角接接頭 形接頭 搭接接頭（2） 坡口形式 與焊件厚度(hud)有關根據(jù)設計或工藝需要，在焊件的待焊部位加工并裝配成一定幾何形狀的溝槽稱為坡口。目的：使接頭處焊透并減小焊條(hntio)的熔化量。第二十四頁，共30頁。對接接頭受力較均勻，重要的受力焊縫(hn fn)應盡量選用。第二十五頁，共30頁。焊件不在同一平面，產(chǎn)生附加彎矩，金屬消耗量也大，一般應避免采用。但不需開坡口，焊前準備簡便，裝配時尺寸要求不高，對于(duy)受力不大的平面聯(lián)結與空間架構，采用搭接可以節(jié)省工時。 第二十六頁，共30頁。受力比對接接頭復雜(fz)，接頭成一定角度必須選用。第二十七頁，共30頁。2）、坡口形式(xngsh)的選擇單面坡口的可焊性較好，但焊條消耗量大，且焊后易產(chǎn)生角變形；雙面坡口受熱均勻，變形較小，焊條消耗量也小，但必須(bx)兩面施焊。 1、焊條(hntio)電弧焊焊接板厚在6mm以下的對接焊縫時，用I型坡口直接焊接，但當焊接厚度(hud)大于