金屬材料焊接(2)(金屬焊接性試驗(yàn)).ppt

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1、復(fù)習(xí)一、金屬焊接性及影響因素二、優(yōu)質(zhì)焊接接頭應(yīng)具備的條件第二節(jié)金屬材料焊接性的評(píng)定內(nèi)容與試驗(yàn)方法一、焊接性試驗(yàn)的內(nèi)容(一)焊縫金屬抵抗產(chǎn)生熱裂紋的能力和母材、焊材有關(guān)。(二)焊縫及熱影響區(qū)金屬抵抗產(chǎn)生冷裂紋的能力組織、性能變化，焊接應(yīng)力和擴(kuò)散氫的影響。(三)焊接接頭抗脆性轉(zhuǎn)變的能力因產(chǎn)生粗晶脆化、熱應(yīng)變時(shí)效脆化。針對(duì)低溫條件運(yùn)行和承受沖擊載荷作用的焊接結(jié)構(gòu)要求。(四)焊接接頭的使用性能焊接結(jié)構(gòu)使用條件對(duì)焊接性能提出要求。第一章二、焊接性試驗(yàn)方法分類(一)直接法試驗(yàn)1.直接模擬試驗(yàn)（1）焊接冷裂紋試驗(yàn)插銷試驗(yàn)、斜Y形坡口對(duì)接裂紋試驗(yàn)、拉伸拘束裂紋

2、試驗(yàn)(TRC試驗(yàn))、剛性拘束裂紋試驗(yàn)(RRC試驗(yàn))等。（2）焊接熱裂紋試驗(yàn)可調(diào)拘束裂紋試驗(yàn)、菲斯柯(FISCO)焊接裂紋試驗(yàn)、窗形拘束對(duì)接裂紋試驗(yàn)、剛性固定對(duì)接裂紋試驗(yàn)等。（3）再熱裂紋試驗(yàn)有H形拘束試驗(yàn)、缺口試棒應(yīng)力松弛試驗(yàn)、U形彎曲試驗(yàn)等。第一章第二節(jié)金屬材料焊接性的評(píng)定內(nèi)容與試驗(yàn)方法第二節(jié)金屬材料焊接性的評(píng)定內(nèi)容與試驗(yàn)方法（4）層狀撕裂試驗(yàn)Z向拉伸試驗(yàn)、Z向窗口試驗(yàn)等。（5）應(yīng)力腐蝕裂紋試驗(yàn)有U形彎曲試驗(yàn)、缺口試驗(yàn)、預(yù)制裂紋試驗(yàn)等。(6)脆性斷裂試驗(yàn)　除低溫沖擊試驗(yàn)外，常用的還有落錘試驗(yàn)、裂紋張開位移試驗(yàn)(COD)以及Wells寬板拉伸試

3、驗(yàn)等。2.使用性能試驗(yàn)依照結(jié)構(gòu)使用要求制訂，如拉伸、彎曲、沖擊及水壓試驗(yàn)等。(二)間接法推算碳當(dāng)量法、冷裂紋敏感指數(shù)分析。三、焊接性試驗(yàn)方法的選擇原則(一)針對(duì)性(二)可比性(三)可靠性(四)經(jīng)濟(jì)性第一章第三節(jié)金屬材料焊接性的評(píng)定與試驗(yàn)一、金屬焊接性的分析評(píng)定方法可直接采用焊接試驗(yàn)的方法來確定金屬的焊接性。即利用焊接性試驗(yàn)，實(shí)際進(jìn)行工藝試驗(yàn)并測(cè)量焊接接頭的性能來獲得金屬材料的焊接性。(一)利用化學(xué)成分分析1、碳當(dāng)量法(CE)碳當(dāng)量：把鋼中合金元素(包括碳)的含量按其對(duì)焊接性的影響作用換算成碳的相當(dāng)含量，作為評(píng)定鋼材焊接性的參考指標(biāo)。第一章第三節(jié)

4、金屬材料焊接性的評(píng)定與試驗(yàn)國(guó)際焊接學(xué)會(huì)推薦用于碳鋼和低合金鋼的碳當(dāng)量(CE)計(jì)算公式：式中化學(xué)元素符號(hào)均表示元素在鋼中的含量，計(jì)算時(shí)應(yīng)取成分的上限。日本JIS標(biāo)準(zhǔn)公式：碳當(dāng)量值越大，焊接性越差。如板厚小于20mm的工件：①CE＜0.4%焊接性良好，不需預(yù)熱。②CE=0.4%～0.6%焊接性較差，必須預(yù)熱。③CE＞0.6%焊接性極差，提高預(yù)熱溫度。局限性：公式中沒有考慮工件厚度。第一章第三節(jié)金屬材料焊接性的評(píng)定與試驗(yàn)2、冷裂紋敏感指數(shù)(Pc)式中：h—板厚；H—焊縫金屬中擴(kuò)散氫含量(cm3/100g)通過焊縫擴(kuò)散氫實(shí)驗(yàn)和斜y型坡口對(duì)接裂縫試驗(yàn)，得

5、出防止焊接裂縫要求的最低預(yù)熱溫度TP的經(jīng)驗(yàn)公式：TP=1440PC—392(℃)(二)利用金屬材料的物理性能分析金屬的熔點(diǎn)、導(dǎo)熱率、線膨脹系數(shù)、密度等。(三)利用金屬材料的化學(xué)性能分(四)利用合金相圖分析(五)利用CCT圖或SHCCT圖分析第一章【主要問題提示】1.焊接性試驗(yàn)應(yīng)從何角度出發(fā)？2.典型的焊接性試驗(yàn)包括哪些？如何實(shí)施其實(shí)驗(yàn)程序？3.典型焊接性試驗(yàn)有何特點(diǎn)？如何應(yīng)用？第一章第三節(jié)金屬材料焊接性的評(píng)定與試驗(yàn)一、斜Y形坡口焊接裂紋試驗(yàn)方法在工程中廣泛應(yīng)用的試驗(yàn)方法，主要用于評(píng)價(jià)碳鋼和低合金高強(qiáng)度鋼焊接熱影響區(qū)的冷裂紋敏感性。其試驗(yàn)規(guī)范應(yīng)遵

6、循GB/T4675．1—1984《焊接性試驗(yàn)—斜Y形坡口焊接裂紋試驗(yàn)方法》，又稱“小鐵研式”。試件板厚不作規(guī)定，常用9～38mm，坡口采用機(jī)械方法加工。具體尺寸見下圖。每一種試驗(yàn)條件需要制備兩對(duì)以上試件。在60mm范圍內(nèi)施焊拘束焊縫，雙面焊透，需保證待焊試驗(yàn)焊縫處有2mm裝配間隙及不產(chǎn)生角變形。1、試驗(yàn)焊縫所用焊條原則上應(yīng)與試驗(yàn)材料相匹配，焊前應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行烘干。2、可在相應(yīng)預(yù)熱溫度下焊接，采用焊接參數(shù)：焊條直徑4mm，焊接電流（170A±10）A，焊接速度（150±10）mm／min，電弧電壓（24±2）V。均采用一道焊縫且不填滿坡口。第一章試件

7、開頭、尺寸第三節(jié)金屬材料焊接性的評(píng)定與試驗(yàn)一、斜Y形坡口焊接裂紋試驗(yàn)如采用焊條電弧焊，應(yīng)按下圖（左）所示進(jìn)行焊接；如采用焊條自動(dòng)送進(jìn)裝置焊接，按下圖（右）所示施焊。焊后經(jīng)48h時(shí)效后作裂紋檢查。用目測(cè)或放大鏡檢查焊接接頭表面和斷面是否有裂紋，并分別計(jì)算根部、表面和斷面裂紋率。第一章試驗(yàn)焊縫示意左）焊條電弧焊右）焊條自動(dòng)送進(jìn)試樣裂紋長(zhǎng)度計(jì)算a）表面裂紋b）根部裂紋c）斷面裂紋第三節(jié)金屬材料焊接性的評(píng)定與試驗(yàn)一、斜Y形坡口焊接裂紋試驗(yàn)因接頭拘束度很大，根部尖角又有應(yīng)力集中，所以試驗(yàn)條件比較嚴(yán)苛。一般認(rèn)為在這種試驗(yàn)中若裂紋率不超過20%，在實(shí)際結(jié)構(gòu)焊

8、接時(shí)就不發(fā)生裂紋。優(yōu)點(diǎn)：試件容易加工，不需要特殊裝置，操作簡(jiǎn)單，試驗(yàn)結(jié)果可靠。缺點(diǎn)：試驗(yàn)周期較長(zhǎng)。拓展：直Y形坡口焊接裂紋試驗(yàn)與斜Y形坡口焊接裂紋試驗(yàn)