《金屬工藝學(xué)課件》PPT課件.ppt

,焊接接頭的不完整性稱焊接缺陷。主要有焊接裂紋、未焊透、夾渣、氣孔和焊縫外觀缺陷等。,4.5 焊接缺陷與檢驗,4.5.1 焊接裂紋,1、熱裂紋,熱裂紋的特征 熱裂紋可發(fā)生在焊縫區(qū)或熱影響區(qū)。 熱裂紋的微觀特征是沿晶界開裂，所以又稱晶間裂紋。因熱裂紋在高溫下形成，所以有氧化色彩。,熱裂紋動畫仿真,熱裂紋產(chǎn)生的原因: 晶間存在液態(tài)薄膜。 接頭中存在拉應(yīng)力。,熱裂紋的防止: 限制鋼材和焊條、焊劑的低熔點雜質(zhì)，如硫和磷含量。Fe和FeS易形成低熔點共晶，其熔點為988，很容易產(chǎn)生熱裂紋。 縮小結(jié)晶溫度范圍，改善焊縫組織，細化焊縫晶粒，提高塑性減少偏析。 減少焊接應(yīng)力的工藝措施，如采用小線能量，焊前預(yù)熱，合理的焊縫布置等。,2、冷裂紋,冷裂紋的形態(tài)和特征 焊縫區(qū)和熱影響區(qū)都可能產(chǎn)生冷裂紋。冷裂紋的特征是無分支，通常為穿晶型。冷裂紋無氧化色彩。 最常見的冷裂紋是延遲裂紋，即在焊后延遲一段時間才發(fā)生的裂紋。,冷裂紋動畫仿真,延遲裂紋的產(chǎn)生原因: 焊接接頭(焊縫和熱影響區(qū)及熔合區(qū))的淬火傾向嚴重，產(chǎn)生淬火組織，導(dǎo)致接頭性能脆化。 焊接接頭含氫量較高，并聚集在焊接缺陷處形成大量氫分子，造成非常大的局部壓力，使接頭脆化。 存在較大的拉應(yīng)力。因氫的擴散需要時間，所以冷裂紋在焊后需延遲一段時間才出現(xiàn)。由于是氫所誘發(fā)的，也叫氫致裂紋。,防止延遲裂紋的措施: 選用堿性焊條或焊劑，減少焊縫金屬中氫的含量，提高焊縫金屬塑性。 焊條焊劑要烘干，焊縫坡口及附近母材要去油水；除銹，減少氫的來源。 工件焊前預(yù)熱，焊后緩冷，可降低焊后冷卻速度，避免產(chǎn)生淬硬組織，并可減少焊接殘余應(yīng)力。 采取減小焊接應(yīng)力的工藝措施，如對稱焊，小線能量的多層多道焊等。 焊后立即進行去氫（后熱）處理，加熱到250，保溫26h，使焊縫金屬中的擴散氫逸出金屬表面。 焊后進行清除應(yīng)力的退火處理。,4.5.2 氣孔,焊縫氣孔有三種：,氫氣孔 高溫時，氫在液體中的溶解度很大，大量的氫溶入焊縫熔池中，而焊縫熔池在熱源離開后快速冷卻，氫的溶解度急速下降，析出氫氣，產(chǎn)生氫氣孔。,一氧化碳氣孔 當(dāng)熔池氧化嚴重時，熔池存在較多的FeO，在熔池溫度下降時，將發(fā)生如下反應(yīng)： FeO+C = Fe+CO 此時，若熔池已開始結(jié)晶，則CO將來不及逸出，便產(chǎn)生CO氣孔。熔池氧化愈嚴重，含碳量愈高，越易產(chǎn)生CO氣孔。,氮、氫的溶解度變化,氮氣孔 熔池保護不好時，空氣中的氮溶入熔池而產(chǎn)生。,防止氣孔的方法：,焊條、焊劑要烘干，焊絲和焊縫坡口及其兩側(cè)的母材要清除銹、油和水。 焊接時采用短弧焊，采用堿性焊條。CO2焊時，采用藥芯焊絲。 采用低碳材料都可減少和防止氣孔的產(chǎn)生。,4.6 焊接件結(jié)構(gòu)設(shè)計,4.6.1 焊件材料的選擇 4.6.2 焊接方法的選擇 4.6.3 焊接接頭工藝設(shè)計 4.6.4 典型焊件的工藝設(shè)計,4.6.1 焊接材料的選擇,焊接材料的選擇原則：,盡量選用可焊性好的材料: w(C)0.25%的低碳鋼或w(CE)0.4%的低合金鋼。因這類鋼淬硬傾向小，塑性高，焊接工藝簡單。 盡量選用鎮(zhèn)靜鋼。鎮(zhèn)靜鋼含氣量低，特別是含H2和O2量低，可防止氣孔和裂紋等缺陷。,異種金屬焊接時焊縫應(yīng)與低強度金屬等強度，而工藝應(yīng)按高強度金屬設(shè)計。,盡量采用工字鋼、槽鋼、角鋼和鋼管等型材，以簡化工藝過程。,生產(chǎn)單件鋼結(jié)構(gòu)件 1板厚在310 mm,強度較低，且焊縫較短應(yīng)選用手弧焊。 2板厚在10 mm以上，焊縫為長直焊縫或環(huán)焊縫應(yīng)選用埋弧焊。 3板厚小于3 mm，焊縫較短應(yīng)選用CO2焊。,生產(chǎn)大批量鋼結(jié)構(gòu) 1板厚小于3 mm,無密封要求應(yīng)選用電阻點焊，有密封要求應(yīng)選用縫焊。 2板厚在310 mm,焊縫為長直焊縫或環(huán)焊縫，應(yīng)選用CO2自動焊。 3板厚大于10 mm，焊縫為長直焊縫和環(huán)焊縫隙，應(yīng)選用埋弧焊或電渣焊。,生產(chǎn)不銹鋼、鋁合金和銅合金結(jié)構(gòu) 1板厚小于3mm, 應(yīng)選用脈沖鎢極和鎢極氬弧焊。 2板厚在310 mm,焊縫為長直焊縫或環(huán)焊縫，應(yīng)選用熔化極氬弧或等離子弧自動焊。,4.6.2 焊接方法的選擇,焊縫的布置,1焊縫應(yīng)盡可能分散，如右圖。以便減小焊接熱影響區(qū)，防止粗大組織的出現(xiàn)。,2焊縫的位置應(yīng)盡可能對稱分布，如右圖，以抵消焊接變形。,4.6.3 焊接接頭工藝的設(shè)計,3焊縫應(yīng)盡可能避開最大應(yīng)力和應(yīng)力集中的位置，如右圖。以防止焊接應(yīng)力與外加應(yīng)力相互疊加，造成過大的應(yīng)力和開裂。,4焊縫應(yīng)盡量避開機械加工表面，如右圖，以防止破壞已加工面。,5應(yīng)便于焊接操作，如下圖。焊縫位置應(yīng)使焊條易到位，焊劑易保持，電極易安放。,接頭型式的選擇與設(shè)計,接頭型式應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)形狀、強度要求、工件厚度、焊后變形大小、焊條消耗量、坡口加工難易程度等各個方面因素綜合考慮決定。,1熔焊接頭設(shè)計,2壓焊接頭設(shè)計 （1）點焊接頭設(shè)計 點焊接頭設(shè)計包括焊點直徑d0，焊點數(shù)n等 （2）摩擦焊的接頭型式 摩擦焊接頭的型式，不僅根據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計要求 來確定，同時也要考慮到摩擦焊接工藝的特點。,4.6.3 典型焊件的工藝設(shè)計,結(jié)構(gòu)名稱：中壓容器 材料：16MnR（原材料尺寸為12005000mm） 件厚：筒身12mm；封頭14mm；人孔圈20mm；管接頭7mm,壓力容器,生產(chǎn)數(shù)量：小批生產(chǎn),工藝設(shè)計要點： 筒身用鋼板冷卷，按實際尺寸，可分為三