金屬材料的焊接性和焊接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì).ppt

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1、第十三章金屬材料的焊接性能第一節(jié)金屬材料的可焊性第二節(jié)碳鋼的焊接第四節(jié)鑄鐵的焊補(bǔ)第五節(jié)有色金屬的焊接第三節(jié)合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接1第一節(jié)金屬材料焊接性的概念及評估方法一、可焊性的概念金屬材料的可焊性，是指被焊金屬在采用一定的焊接方法、焊接材料、工藝參數(shù)及結(jié)構(gòu)型式條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度，即金屬材料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。焊接性包括兩個(gè)方面：一是工藝焊接性主要是指焊接接頭產(chǎn)生工藝缺陷的傾向，尤其是出現(xiàn)各種裂紋的可能性；二是使用焊接性主要是指焊接接頭在使用中的可靠性，包括焊接接頭的力學(xué)性能及其它特殊性能(如耐熱、耐蝕性能等)。2金屬材料的焊

2、接性可通過估算和試驗(yàn)方法來確定。二、估算鋼材可焊性的方法碳當(dāng)量法：碳鋼及低合金結(jié)構(gòu)鋼的碳當(dāng)量經(jīng)驗(yàn)公式為：各種化學(xué)元素對焊縫組織性能、夾雜物的分布以及對焊接熱影響區(qū)的淬硬程度等的影響不同，對產(chǎn)生裂紋傾向的影響也不同。在各種元素中，碳的影響最為明顯，其它元素的影響可折合成碳的影響。影響鋼材焊接性的主要因素是化學(xué)成分。3根據(jù)經(jīng)驗(yàn)：C當(dāng)量＜0.4%時(shí)，鋼材塑性良好，淬硬傾向不明顯，可焊性良好。在一般的焊接工藝條件下，焊件不會產(chǎn)生裂縫，但對厚大工件或低溫下焊接時(shí)應(yīng)考慮預(yù)熱。C當(dāng)量=0.4%～0.6%時(shí)，鋼材塑性下降，淬硬傾向明顯，可焊性較差。焊前工件需要適當(dāng)預(yù)熱，焊后應(yīng)注意緩冷

3、，要采取一定的焊接工藝措施才能防止裂縫。C當(dāng)量＞0.6%時(shí)，鋼材塑性較低，淬硬傾向很強(qiáng)，可焊性不好。焊前工件必須預(yù)熱到較高溫度，焊接時(shí)要采取減少焊接應(yīng)力和防止開裂的工藝措施，焊后要進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?，才能保證焊接接頭質(zhì)量。4三、小型抗裂試驗(yàn)從應(yīng)用一般焊接工藝焊后試板有無裂縫或裂縫多少，可初步評定材料的可焊性好壞；若有裂縫，應(yīng)調(diào)整工藝（如預(yù)熱、緩冷等）再焊接試板，直至達(dá)到不裂。因此可通過參考抗裂試驗(yàn)制訂出合理的焊接工藝規(guī)程與規(guī)范。5第二節(jié)碳鋼的焊接低碳鋼含碳量不大于0.25%，塑性好，一般沒有淬硬傾向，對焊接熱過程不敏感，可焊性良好。焊這類鋼時(shí)，不需要采取特殊的工藝措施，

4、通常在焊后也不需要進(jìn)行熱處理（電渣焊除外）。一、低碳鋼的焊接低碳鋼可以用各種焊接方法進(jìn)行焊接。應(yīng)用最廣泛的：焊條電弧焊、埋弧焊、電渣焊、氣體保護(hù)焊和電阻焊等。熔焊法焊接結(jié)構(gòu)鋼時(shí)，焊接材料及工藝的選擇主要應(yīng)保證焊接接頭與工件材料等強(qiáng)度。6焊條電弧焊焊接一般低碳鋼結(jié)構(gòu)，可選用E4313(J421)、E4303(J422)、E4320(J424)焊條。焊接動載荷結(jié)構(gòu)、復(fù)雜結(jié)構(gòu)或厚板結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)選用E4316(J426)、E4315(J427)或E5015(J507)焊條。埋弧焊時(shí)，一般采用H08A或H08MnA焊絲配焊劑431進(jìn)行焊接。二、中、高碳鋼的焊接中碳鋼含碳量在0.2

5、5%～0.6%之間，隨含碳量的增加，淬硬傾向愈發(fā)明顯，可焊性逐漸變差。在實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中，主要是焊接各種中碳鋼的鑄鋼件與鍛件。7熱影響區(qū)易產(chǎn)生淬硬組織和冷裂縫中碳鋼屬于易淬火鋼，熱影響區(qū)被加熱超過淬火溫度的區(qū)段時(shí)，受工件低溫部分的迅速冷卻作用，將出現(xiàn)馬氏體等淬硬組織。如焊件剛性較大或工藝不恰當(dāng)時(shí)，就會在淬火區(qū)產(chǎn)生冷裂縫，即焊接接頭焊后冷卻到相變溫度以下或冷卻到常溫后產(chǎn)生裂縫。中碳鋼的焊接特點(diǎn)：8焊縫金屬熱裂縫傾向較大焊接中碳鋼時(shí)，因母材含碳量與硫、磷雜質(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于焊條鋼芯，母材熔化后進(jìn)入熔池，使焊縫金屬含碳量增加塑性下降，加上硫、磷低熔點(diǎn)雜質(zhì)的存在，焊縫及熔合區(qū)在相變前就可

6、能因內(nèi)應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。9焊接前：焊接中碳鋼構(gòu)件，焊前必須進(jìn)行預(yù)熱，使焊接時(shí)工件各部分的溫差小，以減小焊接應(yīng)力，同時(shí)減慢熱影響區(qū)的冷卻速度，避免產(chǎn)生淬硬組織。一般情況下，35鋼和45鋼的預(yù)熱溫度可選為150～250℃。結(jié)構(gòu)剛度較大或鋼材含碳量更高時(shí)，預(yù)熱溫度應(yīng)再提高些。焊接后：由于中碳鋼主要用于制造各類機(jī)器零件，焊縫一般有一定的厚度，但長度不大：焊接中碳鋼多采用焊條電弧焊。厚件可考慮采用電渣焊，但焊后要進(jìn)行相應(yīng)的熱處理。10焊條選擇焊接中碳鋼焊件，應(yīng)選用抗裂能力較強(qiáng)的低氫型焊條（堿性焊條）。要求焊縫與工件材料等強(qiáng)度時(shí)，可根據(jù)鋼材強(qiáng)度選用E5016(J506)、E5015

7、(J507)、E6016－D1(J606)、E6015－D1(J607)焊條。若不要求等強(qiáng)度時(shí)，可選用E4315(J427)型強(qiáng)度低些的焊條，以提高焊縫的塑性。不論用哪種焊條焊接中碳鋼件，均應(yīng)選用細(xì)焊條、小電流，開坡口進(jìn)行多層焊，以防止工件材料過多地熔入焊縫，同時(shí)減小焊接熱影響區(qū)的寬度。11高碳鋼的焊接：特點(diǎn)：高碳鋼的焊接特點(diǎn)與中碳鋼基本相似。由于含碳量更高，焊接性變得更差。工藝：進(jìn)行焊接時(shí)，應(yīng)采用更高的預(yù)熱溫度、更嚴(yán)格的工藝措施。應(yīng)用：實(shí)際上，高碳鋼的焊接一般只限采用焊條電弧焊進(jìn)行修補(bǔ)工作。12合金結(jié)構(gòu)鋼分類：機(jī)械制造用合金結(jié)構(gòu)鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼用于機(jī)