焊接接頭的性能及其影響因素教程文件.ppt

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1、焊接接頭的性能及其影響因素第一節(jié)焊接接頭焊接接頭是基本金屬或基本金屬和填充金屬在高溫?zé)嵩吹淖饔孟?，?jīng)過加熱和冷卻過程而形成不同組織和性能的不均勻體。在熔化焊的條件下，焊縫及其鄰近的母材組織及性能發(fā)生變化的區(qū)域共同組成焊接接頭。一．焊接接頭的組成焊接接頭一般由三個區(qū)域組成：（1）焊縫（2）熔合區(qū)（3）熱影響區(qū)1．焊縫焊縫是焊接接頭的主體，焊縫金屬是焊接時由填充金屬（焊條、焊絲）和部分基本金屬經(jīng)過熔化、結(jié)晶凝固而形成的。焊縫區(qū)的寬度取決于坡口型式和焊接線能量。2．熱影響區(qū)受焊接熱循環(huán)作用，組織和性能發(fā)生變化的基本金屬部分。熱影響

2、區(qū)的寬度主要取決于焊接線能量的大小。3．熔合區(qū)熔合區(qū)是焊縫區(qū)和熱影響區(qū)的交界處，在焊接過程中，處于固、液狀態(tài)的半熔化區(qū)。熔合區(qū)一般很窄，約有0.1~0.4mm寬，常稱熔合線，在合金鋼焊接接頭中很難區(qū)分出熔合區(qū)。二．焊接接頭的特點：（1）具有組織和性能的不均勻性，（2）易產(chǎn)生各種焊接缺陷，（3）存在著應(yīng)力集中、焊接殘余應(yīng)力、焊接變形等。第二節(jié)焊接熱循環(huán)一、焊接熱循環(huán)的特點1．概念焊接熱循環(huán)是指在焊接熱源的作用下，焊件上某點的溫度隨著時間由低而高、又由高而低的變化過程。在加熱和冷卻過程中，焊件上不同位置所經(jīng)受的熱循環(huán)狀態(tài)是不同的

3、，靠焊縫越近的位置，被加熱的最高溫度越高，反之，越遠(yuǎn)的位置被加熱的最高溫度越低。2．基本要素（1）加熱速度（2）最高加熱溫度（3）高溫停留時間（4）冷卻速度3．焊接熱循環(huán)特性指標(biāo)反映焊接熱循環(huán)特性的指標(biāo)主要有2個：t過和t8/5。t過：焊接接頭在1100℃以上高溫的停留時間，其值越大，焊接接頭的組織與性能越差。t8/5：焊接接頭由800℃冷卻到500℃所需的時間，這個溫度區(qū)域是焊縫金屬固態(tài)相變過程，其值大小，對焊縫金屬的充分轉(zhuǎn)變、過熱過程或淬硬傾向均有一定影響。4．焊接熱循環(huán)的主要特點1）急劇加熱且溫度高，熔池（焊縫）附近最

4、高加熱溫度比一般熱處理加熱溫度都高，故發(fā)生過熱，致使該區(qū)晶粒長大粗化嚴(yán)重。2）急速冷卻且速度快，從而致使焊接接頭容易發(fā)生淬硬，形成淬硬組織，加劇了焊接冷裂紋的產(chǎn)生。二、影響焊接熱循環(huán)的因素影響焊接熱循環(huán)的因素主要有焊接方法、焊接規(guī)范、焊接線能量、預(yù)熱和層間溫度、焊件厚度和接頭型式及材料本身的導(dǎo)熱性等。1．焊接方法焊接方法不同，加熱速度、高溫停留時間和焊后冷卻速度都會有所不同。氣焊加熱速度慢，冷卻速度也慢，高溫停留時間長；而鎢極氬弧焊，則加熱速度快，冷卻速度也快，高溫停留時間較短。2。焊接規(guī)范及線能量的影響焊接規(guī)范指焊接時的主

5、要工藝參數(shù)，也就是保證焊接質(zhì)量而選定的各物理量，如焊接電流、電弧電壓、焊接速度、線能量等。焊接線能量是單位長度焊縫內(nèi)輸入的焊接能量，對電弧焊常用下式表示：Q=IU/υQ-----線能量，J/cmI----焊接電流，AU-焊接電壓，Vυ—焊速，cm/s焊接線能量越大，熱影響區(qū)越寬，加熱到1100℃以上高溫區(qū)域也就越寬，而且t過和t8/5越大，焊接線能量偏小時，不利于焊縫的熔透和成形，因此焊接線能量必須在一個合理的范圍才能保證焊接接頭具有良好的性能。一般通過焊接規(guī)范來調(diào)整焊接線能量，不同的焊接方法，在常規(guī)規(guī)范條件下，焊接線能量的

6、差別較大，埋弧焊時焊接線能量較大，手工電弧焊次之、鎢極氬弧焊最小。3．預(yù)熱與層間溫度的影響焊接性差的鋼材，一般要采取預(yù)熱和保持層間溫度的技術(shù)措施，以降低焊接接頭的冷卻速度，降低焊接過程的淬硬傾向，防止裂紋的產(chǎn)生。金屬材料預(yù)熱溫度一般不超過350℃，在低溫（600℃）時對冷卻速度能起到顯著的降低作用，對t過值影響不大，所以預(yù)熱對焊接線能量不起增強作用，對焊接熱循環(huán)是有利的。在多層多道焊接中，層間溫度一般等于或略高于預(yù)熱溫度，控制層間溫度的目的在于降低焊接接頭在低溫時的冷卻速度，有利于焊接熱循環(huán)的作用。4．連接結(jié)構(gòu)和鋼材性能的影

7、響焊縫處的連接結(jié)構(gòu)是由焊件厚度和接頭型式?jīng)Q定的，焊件厚度越大，焊接接頭的相對冷卻速度越大，t8/5越??；當(dāng)焊縫為角接接頭時，其冷卻速度比對接接頭速度要大，t8/5比對接接頭焊縫要小鋼材的導(dǎo)熱性能對焊接熱循環(huán)具有直接的影響，導(dǎo)熱性不同的鋼材在相同的線能量條件下，焊接接頭的t過和t8/5是不同的，導(dǎo)熱性好的鋼材t過和t8/5都小于導(dǎo)熱性差的鋼材。第三節(jié)焊縫的金屬組織和性能熔池中的金屬從液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)的這種過程稱為熔池的一次結(jié)晶。熔池凝固后的焊縫金屬從高溫冷卻到室溫時，還會發(fā)生固態(tài)的相變，產(chǎn)生不同的組織。焊縫的這種固態(tài)相變過程稱為焊

8、縫金屬的二次結(jié)晶。焊縫金屬組織除與化學(xué)成分有關(guān)外，在很大程度上取決于這兩次結(jié)晶的特征，而焊縫金屬的性能與其組織有密切關(guān)系。一、焊接熔池的一次結(jié)晶1．結(jié)晶過程的特點（1）熔池的體積小、冷卻速度快；（2）液態(tài)金屬溫度高；（3）運動狀態(tài)下結(jié)晶；（4）以散熱方向向焊縫中呈柱狀生長。2．組織特征與組