金屬的焊接性及焊接結構設計.ppt

第二十一講金屬的焊接性與焊接結構設計 主講 曹光明 金屬的焊接性與焊接結構設計 一 常用金屬材料的焊接性 1 焊接性概念 2 碳當量 4 低合金結構鋼的焊接性 3 碳鋼的焊接性 二 焊接應力與變形 三 焊接結構工藝設計 1 焊接結構材料的選擇 2 焊接方法的選擇 3 焊接接頭設計 3 焊接變形及預防措施 2 焊接應力及減小措施 5 鑄鐵的焊補 4 焊縫的設計 四 常見的焊接缺陷 了解 1 產生原因與變形形式 一 常用金屬材料的焊接性 1 焊接性概念 金屬材料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 金屬的焊接性與焊接結構設計 焊接性內容 1 工藝焊接性 指焊接接頭產生工藝缺陷的敏感性 2 使用焊接性 指焊接接頭在使用中的可靠性 2 焊接性的評定 評定方法 各種焊接試驗 評定碳鋼和普低鋼的焊接性 碳當量經驗公式 式中元素符號為鋼中該元素含量的質量百分數(shù) 其值取成分范圍的上限 金屬的焊接性與焊接結構設計 當 0 4 時 塑性良好 淬硬和冷裂傾向小 焊接性好 當 0 4 0 6 時 塑性下降 淬硬及冷裂傾向明顯 焊接性較差 焊前適當預熱 焊后緩慢冷卻 當 0 6 時 塑性較差 淬硬和冷裂傾向嚴重 焊接性很差 焊前需要高溫預熱 焊接時要采取減少焊接應力和防止裂紋的工藝措施 焊后需要進行適當熱處理等 一般焊件不會產生裂紋 3 碳鋼的焊接性 金屬的焊接性與焊接結構設計 1 低碳鋼的焊接 C 0 25 塑性好 無淬硬傾向 焊接性好 無需任何工藝措施 適于各種方法 2 中碳鋼的焊接 C 0 25 0 6 淬火鋼 焊接性由良好 差 焊縫及熱影響區(qū)易產生氣孔 裂紋 工藝措施 焊前預熱 150 250 焊后緩冷并去應力回火 焊件開坡口 且采用細焊條 小電流 多層焊 選用塑 韌性好的低氫型焊條 提高焊縫塑性 防止裂紋 3 高碳鋼的焊接 含碳量高 導熱性差 淬硬傾向大 一般不用于制造焊接結構 僅對損壞的機件進行焊補 焊補時也要采取與中碳鋼類似的工藝措施 以避免產生裂紋 4 低合金結構鋼的焊接性 金屬的焊接性與焊接結構設計 普低鋼的焊接性與低碳鋼類似 但 b 焊接性 低強度普低鋼 s 400MPa CE 0 4 焊接性良好 無需工藝措施 如 16Mn 9Mn2 高強度普低鋼 s 400MPa CE 0 4 0 5 焊接性較差 冷裂傾向大 如 15MnVN 18MnMoNb 14MnMoV 焊前預熱 150 250 焊后緩冷 選用低氫型焊條 焊件開坡口 且采用細焊條 小電流 多層焊 5 鑄鐵的焊補 金屬的焊接性與焊接結構設計 1 鑄鐵焊補的特點 接頭易產生白口 硬化組織 接頭易產生裂紋 焊縫區(qū)易產生氣孔 夾渣 熔池易流失 一般用于平焊補 2 鑄鐵焊補方法 熱焊法 焊前將焊件整體或局部預熱至600 700 并施焊 焊后緩冷 用于形狀復雜 焊后需要機械加工的重要件 如汽缸體 汽缸蓋 機床導軌等 5 鑄鐵的焊補 金屬的焊接性與焊接結構設計 冷焊法 焊前不預熱或低溫預熱 400 的焊補方法 用于易變形件焊補 冷焊法主要依靠焊條來調整焊縫的化學成分 增強焊縫的石墨化能力 以防止或減少白口和裂紋的產生 鋼芯鑄鐵焊條 適用于非加工表面的焊補 石墨化鑄鐵焊條 適用于較大灰口鑄鐵件的焊補 焊縫性能與母材基本相同 具有良好的加工性 銅基鑄鐵焊條 主要用于一般鑄鐵件的焊補 抗裂性好 可進行機械加工 鎳基鑄鐵焊條 主要用于重要件加工表面的焊補 良好的抗裂性與加工性 高釩鑄鐵焊條 主要用于一般鑄鐵件的焊補 可進行機械加工 塑性和抗裂較好 二 焊接應力與變形 金屬的焊接性與焊接結構設計 1 焊接應力與變形產生的原因與形式 焊件在焊接過程中受到不均勻加熱和冷卻 1 原因 金屬的焊接性與焊接結構設計 2 焊接變形的基本形式 金屬的焊接性與焊接結構設計 2 焊接應力變形預防措施 1 焊前預熱 目的是減小焊件上各部分溫差 從而減小焊接應力和變形 預熱溫度一般為400 以下 2 選擇合理的焊接順序 盡量使焊縫能自由收縮 這樣產生的殘余應力較小 采用分散對稱焊工藝 長焊縫盡可能采用分段退焊或跳焊法 金屬的焊接性與焊接結構設計 2 焊接應力變形預防措施 3 加熱減應區(qū)法 加熱減應區(qū)法a 焊接時b 冷卻時 4 反變形法 5 剛性固定法 6 設計時盡量減少焊縫的數(shù)量 長度和截面積 厚件兩面坡口 焊縫盡量對稱分布 避免密集和交叉 金屬的焊接性與焊接結構設計 3 焊接應力變形的消除 1 錘擊焊縫 焊后用圓頭小錘對紅熱狀態(tài)下的焊縫進行錘擊 可以延展焊縫 從而使焊接應力得到一定的釋放 2 焊后熱處理 焊后對焊件進行去應力退火 3 焊接變形的矯正 機械矯正 火焰矯正 金屬的焊接性與焊接結構設計 三 焊接結構工藝設計 1 焊接結構材料的選擇 幾條原則 1 優(yōu)先選用低碳鋼和低強度低合金鋼 2 對于重要件應有先選用鎮(zhèn)靜鋼 3 盡量選用同一牌號的材料 4 盡量選用型材 以降低結構質量 減少焊縫數(shù)量 簡化焊接工藝 增加結構件的剛性和強度 5 等厚度材料 否則考慮過渡結構 2 焊接方法的選擇 應依據下列原則 1 焊接接頭使用性能及質量要符合結構技術要求 2 提高生產率 降低成本 3 焊接現(xiàn)場設備條件及工藝可能性 金屬的焊接性與焊接結構設計 三 焊接結構工藝設計 3 焊接接頭設計 1 對接接頭 接頭上應力分布比較均勻 焊接質量容易保證 優(yōu)先選用 但對焊前準備和裝配質量要求相對較高 2 搭接接頭 便于組裝 常用于對裝配要求簡單的結構 應力分布不均 降低了接頭強度 且結構重量大 不經濟 一般不用 3 角接接頭 T形接頭 受力情況比較復雜 當焊件需要直角連接時采用 金屬的焊接性與焊接結構設計 三 焊接結構工藝設計 4 焊縫的設計 1 便于施焊 金屬的焊接性與焊接結構設計 三 焊接結構工藝設計 4 焊縫的設計 1 便于施焊 2 焊縫應避免密集交叉 3 焊縫盡量對稱 4 應避開應力集中處和最大應力處 金屬的焊接性與焊接結構設計 三 焊接結構工藝設計 4 焊縫的設計 1