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1、01焊接解析第三章焊接第一節(jié)概述焊接：是通過加熱或加壓，或兩者同時并用，并且用或者不用填充材料，使工件產(chǎn)生原子間結(jié)合力而連接成一體的成形方法。實質(zhì)：兩部分金屬產(chǎn)生原子間結(jié)合分類：(1)熔焊將工件焊接處局部加熱到熔化狀態(tài)，形成熔池（通常還加入填充金屬），冷卻結(jié)晶后形成焊縫，被焊工件結(jié)合為不可分離的整體。常見的熔焊方法：氣焊、電弧焊、電渣焊、等離子弧焊、電子束焊、激光焊等。(2)壓焊在焊接過程中無論加熱與否，均需要加壓的焊接方法。常見的壓焊：電阻焊、摩擦焊、冷壓焊、擴散焊、爆炸焊等。(3)釬焊采用熔點低于被焊金屬的釬料(填充金屬)熔化之后，填充接頭間隙，并與被焊金屬相互擴散實現(xiàn)連接。應(yīng)用：焊
2、接技術(shù)在機器制造、造船工業(yè)、建筑工程、電力設(shè)備生產(chǎn)、航空及航天工業(yè)等應(yīng)用廣泛。第二節(jié)熔焊過程與接頭性能一、熔焊過程熔焊過程：一般是利用熱源把工件待焊處局部加熱到熔化,形成熔池，然后隨著熱源向前移去，熔池液體金屬冷卻結(jié)晶而形成焊縫。包括：熱過程、化學(xué)冶金過程、焊縫結(jié)晶過程1.熔焊的化學(xué)冶金過程冶金過程：焊縫的有害元素與焊縫金屬產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)。防止措施：①焊前要清除工件待焊處的銹、水、油污；②要按規(guī)定參數(shù)烘干焊條、焊劑；③采取措施防止空氣進入，以保護熔滴、熔池金屬、高溫的焊縫金屬；④焊條藥皮和焊劑中加入鐵合金，焊絲中加入合金元素。熔焊過程示意圖2.熔焊的熱過程熱過程：焊縫及附近的母材經(jīng)歷的加
3、熱和冷卻過程。焊接熱循環(huán)：在焊接過程中，焊件上某點的溫度隨時間變化的過程。參數(shù)：加熱速度、最高加熱溫度、過熱溫度下的停留時間、冷卻速度特點：加熱速度和冷卻速度極快影響因素：焊件厚度、焊接接頭形式、焊接方法、焊接工藝參數(shù)、焊前預(yù)熱溫度、焊后緩冷、施焊環(huán)境溫度、母材導(dǎo)熱性等。理想熱循環(huán)：在過熱溫度停留時間短一些(保持細晶粒)，焊后在650附近的冷卻速度慢一些。圖焊接熱循環(huán)曲線3.焊接熔池的結(jié)晶過程結(jié)晶過程：從熔池底壁上半熔化狀態(tài)的晶粒開始，垂直熔合線向熔池中心生長，呈柱狀枝晶。影響偏析的因素：焊縫成形系數(shù)—焊道的寬度與計算厚度之比。太小，形成中心線偏析，易產(chǎn)生熱裂紋。(圖3-3)4.焊接應(yīng)力
4、與焊接變形產(chǎn)生原因：焊件各部分不能同步加熱和冷卻，不能自由冷縮熱脹。影響：①焊接應(yīng)力：降低焊接結(jié)構(gòu)的承載能力；引起裂紋。②焊接變形：影響焊接結(jié)構(gòu)的形狀尺寸、制造成本、使用要求。形成過程：如圖3-3所示。如圖3-3a所示，圖中虛線表示接頭橫截面的溫度分布，也表示金屬若能自由膨脹的伸長量分布。實際上接頭是個整體，無法進行自由膨脹，平板只能在寬度方向上整體伸長Δl，造成焊縫及鄰近區(qū)域的伸長受到遠離焊縫區(qū)域的限制而產(chǎn)生壓應(yīng)力，而遠離焊縫區(qū)的部位則產(chǎn)生拉應(yīng)力，當焊縫及鄰近區(qū)域的壓應(yīng)力超過材料的屈服點時，便會產(chǎn)生壓縮的塑性變形，塑性變形量為圖3-3a中虛線包圍的空白部分。焊后冷卻時，金屬若能自由收縮
5、，由于焊縫及鄰近區(qū)域高溫時已產(chǎn)生的壓縮塑性變形會保留下來，不能再恢復(fù)，故會縮至圖3-3b中的虛線位置，兩側(cè)則恢復(fù)到焊接前的原長，但這種自由收縮同樣無法實現(xiàn)，由于整體作用，平板的端面將共同縮短至比原始長度短Δl‘的位置，這樣焊縫及鄰近區(qū)域受拉應(yīng)力作用，而其兩側(cè)受到壓應(yīng)力作用。圖3-3 低碳鋼平板對接焊時應(yīng)力和變形的形成（a）焊接中?（b）冷卻后變形形式示意圖產(chǎn)生原因收縮變形由焊接后焊縫的縱向（沿焊縫長度方向）和橫向（沿焊縫寬度方向）收縮引起角變形由于焊縫橫截面形狀上下不對稱，焊縫橫向收縮不均引起彎曲變形T形梁焊接時，焊縫布置不對稱，由焊縫縱向收縮引起扭曲變形工字梁焊接時，由于焊接順序和焊接
6、方向不合理引起結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)扭曲波浪變形薄板焊接時，焊接應(yīng)力使薄板局部失穩(wěn)而引起表常見焊接變形的基本形式預(yù)防和減小焊接應(yīng)力和變形的工藝措施1.焊前預(yù)熱預(yù)熱的目的是減小焊件上各部分的溫差，降低焊縫區(qū)的冷卻速度，從而減小焊接應(yīng)力和變形,預(yù)熱溫度一般為400℃以下。2.選擇合理的焊接順序1)盡量使焊縫能自由收縮，這樣產(chǎn)生的殘余應(yīng)力較小。圖示為一大型容器底板的焊接順序,若先焊縱橫向焊縫3，再焊橫向焊縫1和2，則焊縫1和2在橫向和縱向的收縮都會受到阻礙，焊接應(yīng)力增大，焊縫交叉處和焊縫上都極易產(chǎn)生裂紋。2)采用分散對稱焊工藝，長焊縫盡可能采用分段退焊或跳焊的方法進行焊接，這樣加熱時間短、溫度低且分布均勻
7、，可減小焊接應(yīng)力和變形，如圖所示。3.加熱減應(yīng)區(qū)鑄鐵補焊時，在補焊前可對鑄件上的適當部位進行加熱，以減少焊接時對焊接部位伸長的約束，焊后冷卻時，加熱部位與焊接處一起收縮，從而減小焊接應(yīng)力。被加熱的部位稱為減應(yīng)區(qū)，這種方法叫做加熱減應(yīng)區(qū)法，如圖所示。利用這個原理也可以焊接一些剛度比較大的焊縫。4．反變形法焊接前預(yù)測焊接變形量和變形方向，在焊前組裝時將被焊工件向焊接變形相反的方向進行人為的變形，以達到抵消焊接變形的目的，如圖所示。5．剛
