金屬工藝學(xué)16

1、制造技術(shù)基礎(chǔ)制造技術(shù)基礎(chǔ) 上海工程技術(shù)大學(xué)上海工程技術(shù)大學(xué) 工程實(shí)訓(xùn)中心工程實(shí)訓(xùn)中心 賈慈力賈慈力 第四篇第四篇 焊接成形焊接成形 提示提示 一、主要內(nèi)容一、主要內(nèi)容 1焊接電弧，焊接接頭的組織與性能，電焊條組成。焊接電弧，焊接接頭的組織與性能，電焊條組成。 2焊接應(yīng)力與變形的產(chǎn)生與防止方法。焊接應(yīng)力與變形的產(chǎn)生與防止方法。 3手弧焊、埋弧焊、電阻焊的焊接過(guò)程、工藝特點(diǎn)和手弧焊、埋弧焊、電阻焊的焊接過(guò)程、工藝特點(diǎn)和 應(yīng)用。應(yīng)用。 4等離子焊、真空電子束焊接、激光焊接、電渣焊、等離子焊、真空電子束焊接、激光焊接、電渣焊、 摩擦焊、釬焊等焊接方法的工藝特點(diǎn)和應(yīng)用。摩擦焊、釬焊等焊接方法的工藝特點(diǎn)和

2、應(yīng)用。 5常用金屬材料的焊接性。常用金屬材料的焊接性。 6焊接接頭的工藝設(shè)計(jì)。焊接接頭的工藝設(shè)計(jì)。 二、重點(diǎn)內(nèi)容二、重點(diǎn)內(nèi)容 1低碳鋼焊接接頭的組織與性能，改善焊接熱影響低碳鋼焊接接頭的組織與性能，改善焊接熱影響 區(qū)組織和性能的方法。區(qū)組織和性能的方法。 2焊接應(yīng)力與變形的防止方法。焊接應(yīng)力與變形的防止方法。 3電焊條的組成部分及作用。電焊條的組成部分及作用。 4常用焊接工藝的應(yīng)用。常用焊接工藝的應(yīng)用。 5鋼材的焊接性。鋼材的焊接性。 6焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 三、難點(diǎn)三、難點(diǎn) 1焊接應(yīng)力與變形的防止方法。焊接應(yīng)力與變形的防止方法。 2焊接工藝的選用及焊接次序的安排。焊接工藝的選用及焊接

3、次序的安排。 3焊接結(jié)構(gòu)工藝性分析與改進(jìn)。焊接結(jié)構(gòu)工藝性分析與改進(jìn)。 概述概述 焊接是一種永久性連接金屬材料的工藝方法。焊接是一種永久性連接金屬材料的工藝方法。 焊接過(guò)程的實(shí)質(zhì)是利用加熱或加壓，或兩者并用，焊接過(guò)程的實(shí)質(zhì)是利用加熱或加壓，或兩者并用， 用或不用填充材料，借助原子間的結(jié)合與擴(kuò)散作用，使用或不用填充材料，借助原子間的結(jié)合與擴(kuò)散作用，使 焊件牢固地連接起來(lái)。焊件牢固地連接起來(lái)。 焊件可以是非金屬，如塑料等。用釬焊還可以把金焊件可以是非金屬，如塑料等。用釬焊還可以把金 屬與非金屬連接起來(lái)。屬與非金屬連接起來(lái)。 焊接方法的種類很多，根據(jù)焊接過(guò)程的特點(diǎn)及焊件焊接方法的種類很多，根據(jù)焊接過(guò)程

4、的特點(diǎn)及焊件 所處狀態(tài)的不同，可分為熔化焊、壓力焊、釬焊三大類。所處狀態(tài)的不同，可分為熔化焊、壓力焊、釬焊三大類。 熔化焊熔化焊通過(guò)局部加熱，使工件焊接接頭熔化，通過(guò)局部加熱，使工件焊接接頭熔化， 并形成共同的熔池，冷卻結(jié)晶后，形成牢固接頭，將兩并形成共同的熔池，冷卻結(jié)晶后，形成牢固接頭，將兩 個(gè)工件焊接成整體。方法有：電弧焊、氣焊、等離子弧個(gè)工件焊接成整體。方法有：電弧焊、氣焊、等離子弧 焊等。焊等。 壓力焊壓力焊通過(guò)加壓力（或同時(shí)加熱至微熔）的方通過(guò)加壓力（或同時(shí)加熱至微熔）的方 法，使兩工件結(jié)合面緊密接觸在一起，并產(chǎn)生一定的塑法，使兩工件結(jié)合面緊密接觸在一起，并產(chǎn)生一定的塑 性變形，原子

5、重新結(jié)晶，將兩工件焊接起來(lái)。方法有：性變形，原子重新結(jié)晶，將兩工件焊接起來(lái)。方法有： 電阻焊、摩擦焊、冷壓焊等。電阻焊、摩擦焊、冷壓焊等。 釬焊釬焊對(duì)工件和作為填充金屬的釬料進(jìn)行適當(dāng)?shù)膶?duì)工件和作為填充金屬的釬料進(jìn)行適當(dāng)?shù)?加熱，工件不熔化，而熔點(diǎn)低的釬料被熔化，填充在被加熱，工件不熔化，而熔點(diǎn)低的釬料被熔化，填充在被 焊工件之間，釬料原子相互擴(kuò)散，釬料凝固后，將兩工焊工件之間，釬料原子相互擴(kuò)散，釬料凝固后，將兩工 件焊接在一起。方法有：硬釬焊、軟釬焊等。件焊接在一起。方法有：硬釬焊、軟釬焊等。 焊接方法焊接方法 電阻焊電阻焊 電弧焊電弧焊 氣焊氣焊 電渣焊電渣焊 等離子弧焊等離子弧焊 真空電子

6、束焊真空電子束焊 激光焊激光焊 堆焊堆焊 熔化焊熔化焊 摩擦焊摩擦焊 冷壓焊冷壓焊 超聲波焊超聲波焊 氣壓焊氣壓焊 爆炸焊爆炸焊 鍛焊鍛焊 硬釬焊硬釬焊 軟釬焊軟釬焊 壓力焊壓力焊 釬焊釬焊 手工電弧焊手工電弧焊 埋弧自動(dòng)焊埋弧自動(dòng)焊 氣體保護(hù)焊氣體保護(hù)焊 點(diǎn)焊點(diǎn)焊 對(duì)焊對(duì)焊 縫焊縫焊 爐中釬焊爐中釬焊 火焰釬焊火焰釬焊 烙鐵釬焊烙鐵釬焊 焊接方法中應(yīng)用較普遍的是電弧焊。焊接方法中應(yīng)用較普遍的是電弧焊。 焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度高、水密性與氣密性好、結(jié)構(gòu)重量焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度高、水密性與氣密性好、結(jié)構(gòu)重量 輕、節(jié)省材料、生產(chǎn)率高，但由于施焊時(shí)焊件受熱不均輕、節(jié)省材料、生產(chǎn)率高，但由于施焊時(shí)焊件受熱不均 勻，

7、會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力與變形，焊縫區(qū)還會(huì)發(fā)生脆化現(xiàn)象，甚勻，會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力與變形，焊縫區(qū)還會(huì)發(fā)生脆化現(xiàn)象，甚 至?xí)a(chǎn)生裂紋，有時(shí)需用熱處理來(lái)消除應(yīng)力。至?xí)a(chǎn)生裂紋，有時(shí)需用熱處理來(lái)消除應(yīng)力。 第一章第一章 電弧焊基礎(chǔ)知識(shí)電弧焊基礎(chǔ)知識(shí) 第一節(jié)第一節(jié) 焊接電弧焊接電弧 一、焊接電弧的形成一、焊接電弧的形成 焊接電弧是發(fā)生在兩個(gè)電極（焊條與工件）之間的焊接電弧是發(fā)生在兩個(gè)電極（焊條與工件）之間的 氣體介質(zhì)中強(qiáng)烈而持久的放電現(xiàn)象。通常，氣體并不導(dǎo)氣體介質(zhì)中強(qiáng)烈而持久的放電現(xiàn)象。通常，氣體并不導(dǎo) 電，若使氣體導(dǎo)電，必須使氣體空間充滿帶電粒子（電電，若使氣體導(dǎo)電，必須使氣體空間充滿帶電粒子（電 子、正離子、負(fù)離子），即

8、首先要使氣體電離。電弧的子、正離子、負(fù)離子），即首先要使氣體電離。電弧的 形成，就是由于這些帶電粒子定向流動(dòng)的結(jié)果，使電流形成，就是由于這些帶電粒子定向流動(dòng)的結(jié)果，使電流 通過(guò)了空間。通過(guò)了空間。 引燃電弧時(shí)，焊條與工引燃電弧時(shí)，焊條與工 件瞬時(shí)接觸造成短路，接觸件瞬時(shí)接觸造成短路，接觸 點(diǎn)的金屬被加熱熔化甚至汽點(diǎn)的金屬被加熱熔化甚至汽 化。化。 隨即稍提起焊條，這時(shí)隨即稍提起焊條，這時(shí) 焊條與工件之間形成金屬蒸焊條與工件之間形成金屬蒸 汽，氣體高度電離，在電場(chǎng)汽，氣體高度電離，在電場(chǎng) 的作用下，帶電粒子在高速的作用下，帶電粒子在高速 運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不斷碰撞，有的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不斷碰撞，有的 重新發(fā)射

9、電子，有的復(fù)合，重新發(fā)射電子，有的復(fù)合， 結(jié)果產(chǎn)生大量的熱量和強(qiáng)光結(jié)果產(chǎn)生大量的熱量和強(qiáng)光 形成了焊接電弧。形成了焊接電弧。 焊接電弧分為三個(gè)區(qū)域：陰極區(qū)、弧柱區(qū)、陽(yáng)極區(qū)。焊接電弧分為三個(gè)區(qū)域：陰極區(qū)、弧柱區(qū)、陽(yáng)極區(qū)。 陰極區(qū)占總熱量陰極區(qū)占總熱量36 %，溫度，溫度2100； 陽(yáng)極區(qū)占總熱量陽(yáng)極區(qū)占總熱量43 %，溫度，溫度2300； 弧柱區(qū)占總熱量弧柱區(qū)占總熱量21%，弧柱中心溫度可達(dá)，弧柱中心溫度可達(dá)6000 8000。 由于陰極區(qū)和陽(yáng)極區(qū)的熱量分布、溫度不同，因而由于陰極區(qū)和陽(yáng)極區(qū)的熱量分布、溫度不同，因而 在使用直流電焊機(jī)時(shí)，有正接法與反接法的區(qū)別。工件在使用直流電焊機(jī)時(shí)，有正接法與

10、反接法的區(qū)別。工件 接正極時(shí)稱正接法，焊條接正極時(shí)稱反接法。接正極時(shí)稱正接法，焊條接正極時(shí)稱反接法。 一般在焊接厚板時(shí)，為加快熔化速度及保證焊透，一般在焊接厚板時(shí)，為加快熔化速度及保證焊透， 采用正接法，工件接正極；在焊薄板、低熔點(diǎn)的有色金采用正接法，工件接正極；在焊薄板、低熔點(diǎn)的有色金 屬或特殊鋼時(shí)，為避免燒穿，采用反接法，工件接負(fù)極。屬或特殊鋼時(shí)，為避免燒穿，采用反接法，工件接負(fù)極。 此外，在使用堿性低氫型焊條時(shí)，由于藥皮成分等此外，在使用堿性低氫型焊條時(shí)，由于藥皮成分等 原因，也須使用直流反接法。原因，也須使用直流反接法。 使用交流電焊機(jī)時(shí)，焊機(jī)兩端不存在極性問(wèn)題。使用交流電焊機(jī)時(shí)，焊機(jī)

11、兩端不存在極性問(wèn)題。 二、電焊機(jī)二、電焊機(jī) 電焊機(jī)是焊接電弧的電源。為便于引弧，電焊機(jī)具電焊機(jī)是焊接電弧的電源。為便于引弧，電焊機(jī)具 有較高的空載電壓；電弧引燃后，電流增大，電壓急劇有較高的空載電壓；電弧引燃后，電流增大，電壓急劇 降低；焊條與焊件短路時(shí)，電焊機(jī)會(huì)自動(dòng)限制短路電流，降低；焊條與焊件短路時(shí)，電焊機(jī)會(huì)自動(dòng)限制短路電流， 此即電焊機(jī)的陡降外特性。電焊機(jī)的空載電壓一般多為此即電焊機(jī)的陡降外特性。電焊機(jī)的空載電壓一般多為 4090V，工作電壓為，工作電壓為2040V。 電焊機(jī)分交流和直流兩大類，交流弧焊機(jī)其實(shí)是一電焊機(jī)分交流和直流兩大類，交流弧焊機(jī)其實(shí)是一 種特殊的降壓變壓器；直流弧焊機(jī)

12、又分為發(fā)電機(jī)式、整種特殊的降壓變壓器；直流弧焊機(jī)又分為發(fā)電機(jī)式、整 流器式與逆變頻式三類，目前廣泛使用的是整流器式，流器式與逆變頻式三類，目前廣泛使用的是整流器式， 發(fā)電機(jī)式已被逐步淘汰。發(fā)電機(jī)式已被逐步淘汰。 第二節(jié)第二節(jié) 電焊條電焊條 一、電焊條的組成一、電焊條的組成 電焊條由焊芯和藥皮電焊條由焊芯和藥皮 兩部分組成。兩部分組成。 焊芯在焊接時(shí)作為電焊芯在焊接時(shí)作為電 弧的電極，并且在熔化后弧的電極，并且在熔化后 填充焊縫。填充焊縫。 藥皮在焊接過(guò)程中的作用是便于引弧及穩(wěn)??；產(chǎn)生氣藥皮在焊接過(guò)程中的作用是便于引弧及穩(wěn)弧；產(chǎn)生氣 幕和熔渣保護(hù)金屬熔池；對(duì)熔池脫氧、脫氮，并添入合金幕和熔渣保護(hù)

13、金屬熔池；對(duì)熔池脫氧、脫氮，并添入合金 元素，改善和提高焊縫的力學(xué)性能；減少飛濺；使脫渣方元素，改善和提高焊縫的力學(xué)性能；減少飛濺；使脫渣方 便；使焊條表面絕緣。便；使焊條表面絕緣。 二、電焊條的分類二、電焊條的分類 根據(jù)被焊金屬材料的不同，電焊條可分為低碳鋼焊根據(jù)被焊金屬材料的不同，電焊條可分為低碳鋼焊 條、低合金鋼焊條、不銹鋼焊條、堆焊焊條、鑄鐵焊條條、低合金鋼焊條、不銹鋼焊條、堆焊焊條、鑄鐵焊條 及焊絲、銅和銅合金焊條、鋁和鋁合金焊條等，其中應(yīng)及焊絲、銅和銅合金焊條、鋁和鋁合金焊條等，其中應(yīng) 用最多的是低碳鋼焊條和低合金鋼焊條。用最多的是低碳鋼焊條和低合金鋼焊條。 電焊條還可按藥皮熔渣的

14、類型分為酸性焊條和堿性電焊條還可按藥皮熔渣的類型分為酸性焊條和堿性 焊條兩大類。焊條兩大類。 若藥皮熔渣以酸性氧化物（如若藥皮熔渣以酸性氧化物（如TiO2、SiO2等）為等）為 主，稱為酸性焊條，生產(chǎn)中常用的是鈦鈣型焊條（如主，稱為酸性焊條，生產(chǎn)中常用的是鈦鈣型焊條（如 E4303）；）； 若藥皮熔渣以堿性氧化物（如若藥皮熔渣以堿性氧化物（如CaO等）為主，稱為等）為主，稱為 堿性焊條，生產(chǎn)中常用的是以碳酸鹽和螢石為主的低氫堿性焊條，生產(chǎn)中常用的是以碳酸鹽和螢石為主的低氫 型焊條（如型焊條（如E4316）。）。 酸性焊條適用于交、直流電源，電弧穩(wěn)定、操作性較酸性焊條適用于交、直流電源，電弧穩(wěn)定

15、、操作性較 好、對(duì)水、銹敏感性不強(qiáng)、脫渣方便、煙塵較少，但焊縫好、對(duì)水、銹敏感性不強(qiáng)、脫渣方便、煙塵較少，但焊縫 塑性、抗裂性能較差，多用于一般結(jié)構(gòu)。塑性、抗裂性能較差，多用于一般結(jié)構(gòu)。 堿性焊條一般采用直流反接法，電弧較穩(wěn)定、對(duì)水、堿性焊條一般采用直流反接法，電弧較穩(wěn)定、對(duì)水、 銹敏感性強(qiáng)、脫渣較酸性焊條困難，但焊縫綜合性能較好，銹敏感性強(qiáng)、脫渣較酸性焊條困難，但焊縫綜合性能較好， 多用于重要結(jié)構(gòu)。施焊時(shí)須采用短弧焊，對(duì)焊工的操作技多用于重要結(jié)構(gòu)。施焊時(shí)須采用短弧焊，對(duì)焊工的操作技 能要求較高。能要求較高。 三、電焊條的牌號(hào)三、電焊條的牌號(hào) 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各類焊條分別作了規(guī)定，如國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各類焊

16、條分別作了規(guī)定，如GB5117-85是是 低碳鋼焊條的標(biāo)準(zhǔn)，焊條牌號(hào)由低碳鋼焊條的標(biāo)準(zhǔn)，焊條牌號(hào)由E和四位數(shù)字組成。和四位數(shù)字組成。E表表 示焊條，前兩位數(shù)字表示熔敷金屬的抗拉強(qiáng)度，第三位數(shù)示焊條，前兩位數(shù)字表示熔敷金屬的抗拉強(qiáng)度，第三位數(shù) 字表示熔焊條的焊接位置，第三、四位數(shù)字組合表示焊接字表示熔焊條的焊接位置，第三、四位數(shù)字組合表示焊接 電流種類及藥皮類型。電流種類及藥皮類型。 E 4 3 0 3 0、1全位置焊接全位置焊接 適合全位置焊接適合全位置焊接 2 平焊及平角焊平焊及平角焊 4 向下立焊向下立焊 熔敷金屬抗拉強(qiáng)度不小于熔敷金屬抗拉強(qiáng)度不小于43kgf / mm2（即（即420MP

17、a） 藥皮為酸性鈦鈣型，可用交、直流電流焊接藥皮為酸性鈦鈣型，可用交、直流電流焊接 焊條焊條 E 4 3 1 6 熔敷金屬抗拉強(qiáng)度熔敷金屬抗拉強(qiáng)度 焊條焊條 適合全位置焊接適合全位置焊接 藥皮為堿性低氫鉀型藥皮為堿性低氫鉀型 第三節(jié)第三節(jié) 焊接接頭的組織與性能焊接接頭的組織與性能 焊件上距焊縫中心不同處，受到電弧不同程度的加焊件上距焊縫中心不同處，受到電弧不同程度的加 熱，溫度變化不同，相當(dāng)于經(jīng)過(guò)一次不規(guī)范的熱處理。熱，溫度變化不同，相當(dāng)于經(jīng)過(guò)一次不規(guī)范的熱處理。 不同的材料其組織變化情況不一樣。不同的材料其組織變化情況不一樣。 焊接接頭由焊縫、熱影響區(qū)、未受熱影響的母材組焊接接頭由焊縫、熱影

18、響區(qū)、未受熱影響的母材組 成。焊件使用最多的材料是低碳鋼，故下面以低碳鋼為成。焊件使用最多的材料是低碳鋼，故下面以低碳鋼為 例，介紹焊接接頭的組織與性能變化情況。例，介紹焊接接頭的組織與性能變化情況。 低碳鋼焊接接頭低碳鋼焊接接頭 一、焊縫的組織與性能一、焊縫的組織與性能 焊接熔池結(jié)晶時(shí)，以局部熔化的母材晶粒作為結(jié)晶焊接熔池結(jié)晶時(shí)，以局部熔化的母材晶粒作為結(jié)晶 核心，從熔池底壁開(kāi)始結(jié)晶，朝散熱相反方向仲長(zhǎng)，晶核心，從熔池底壁開(kāi)始結(jié)晶，朝散熱相反方向仲長(zhǎng)，晶 體垂直于壁，形成鑄態(tài)柱狀晶。體垂直于壁，形成鑄態(tài)柱狀晶。 在一般的焊接條件下，焊縫冷卻速度較快，得到的在一般的焊接條件下，焊縫冷卻速度較快

19、，得到的 晶粒較細(xì)，珠光體較多，同時(shí)有藥皮或焊劑的作用，故晶粒較細(xì)，珠光體較多，同時(shí)有藥皮或焊劑的作用，故 焊縫金屬的性能可與母材金屬等強(qiáng)度或稍高于母材。焊縫金屬的性能可與母材金屬等強(qiáng)度或稍高于母材。 二、熱影響區(qū)的組織與性能二、熱影響區(qū)的組織與性能 熱影響區(qū)是指焊縫兩側(cè)因焊接熱作用而發(fā)生組織與熱影響區(qū)是指焊縫兩側(cè)因焊接熱作用而發(fā)生組織與 性能變化的區(qū)域。性能變化的區(qū)域。 低碳鋼焊接時(shí)，熱影響區(qū)可分為四個(gè)區(qū)段：熔合區(qū)低碳鋼焊接時(shí)，熱影響區(qū)可分為四個(gè)區(qū)段：熔合區(qū) （即熔合線）、過(guò)熱區(qū)（或稱粗晶粒區(qū)）、正火區(qū)（或（即熔合線）、過(guò)熱區(qū)（或稱粗晶粒區(qū)）、正火區(qū)（或 稱細(xì)晶粒區(qū)）、部分相變區(qū)（或稱不完全

20、重結(jié)晶區(qū)）。稱細(xì)晶粒區(qū)）、部分相變區(qū)（或稱不完全重結(jié)晶區(qū)）。 1熔合區(qū)熔合區(qū) 加熱溫度范圍處于固相線和液相線之間，是焊縫金屬和加熱溫度范圍處于固相線和液相線之間，是焊縫金屬和 母材金屬的交界處，區(qū)段狹窄。母材金屬的交界處，區(qū)段狹窄。 晶粒粗大，化學(xué)成分和組織都極不均勻，冷卻后的組織晶粒粗大，化學(xué)成分和組織都極不均勻，冷卻后的組織 為過(guò)熱組織。為過(guò)熱組織。 熔合區(qū)對(duì)焊接接頭的強(qiáng)度、塑性有很大的影響，往往是熔合區(qū)對(duì)焊接接頭的強(qiáng)度、塑性有很大的影響，往往是 產(chǎn)生裂縫和局部脆性破壞的根源。產(chǎn)生裂縫和局部脆性破壞的根源。 2過(guò)熱區(qū)過(guò)熱區(qū) 加熱溫度處于加熱溫度處于Ac3以上以上100200至固相線范圍內(nèi)（

21、約至固相線范圍內(nèi)（約 11001450）。）。 金屬受到強(qiáng)烈的過(guò)熱，奧氏體晶粒急劇長(zhǎng)大，形成了粗大金屬受到強(qiáng)烈的過(guò)熱，奧氏體晶粒急劇長(zhǎng)大，形成了粗大 的奧氏體晶粒組織，即所謂過(guò)熱組織。的奧氏體晶粒組織，即所謂過(guò)熱組織。 過(guò)熱區(qū)組織的力學(xué)性能較低，塑性降低過(guò)熱區(qū)組織的力學(xué)性能較低，塑性降低1015%，沖擊韌，沖擊韌 性降低性降低2530%。 3正火區(qū)正火區(qū) 加熱溫度處于加熱溫度處于Ac3至以上至以上100200范國(guó)內(nèi)（約范國(guó)內(nèi)（約 9001100）。）。 加熱時(shí)，金屬全部轉(zhuǎn)變成細(xì)小的奧氏體，焊后冷卻至室溫加熱時(shí)，金屬全部轉(zhuǎn)變成細(xì)小的奧氏體，焊后冷卻至室溫 時(shí)，重結(jié)晶為細(xì)小的珠光體及鐵素體，相當(dāng)于

22、正火處理后的組時(shí)，重結(jié)晶為細(xì)小的珠光體及鐵素體，相當(dāng)于正火處理后的組 織?？?。 這種晶粒細(xì)小的組織，強(qiáng)度或塑性、沖擊韌性均較高。這種晶粒細(xì)小的組織，強(qiáng)度或塑性、沖擊韌性均較高。 4部分相變區(qū)部分相變區(qū) 加熱溫度處于加熱溫度處于Ac1Ac3溫度范圍內(nèi)（約溫度范圍內(nèi)（約750900）。）。 加熱時(shí)為奧氏體和鐵素體的兩相組織，冷卻后組織不均勻，加熱時(shí)為奧氏體和鐵素體的兩相組織，冷卻后組織不均勻， 由經(jīng)過(guò)重結(jié)晶的細(xì)小珠光體和鐵素體以及粗大的鐵素體組成。由經(jīng)過(guò)重結(jié)晶的細(xì)小珠光體和鐵素體以及粗大的鐵素體組成。 該區(qū)晶粒大小不一、力學(xué)性能不高，但對(duì)低碳鋼接頭性能該區(qū)晶粒大小不一、力學(xué)性能不高，但對(duì)低碳鋼接頭

23、性能 無(wú)顯著影響。無(wú)顯著影響。 加熱溫度在加熱溫度在Ac1以下的區(qū)域，由于溫度較低，一般不以下的區(qū)域，由于溫度較低，一般不 發(fā)生組織與性能的變化，保持著母材的原始組織。發(fā)生組織與性能的變化，保持著母材的原始組織。 熔合區(qū)和過(guò)熱區(qū)對(duì)接頭質(zhì)量影響極大。熔合區(qū)和過(guò)熱區(qū)對(duì)接頭質(zhì)量影響極大。 熱影響區(qū)的大小影響到接頭組織與性能，一般希望熱影響區(qū)的大小影響到接頭組織與性能，一般希望 熱影響區(qū)尺寸盡可能地小。熱影響區(qū)尺寸盡可能地小。 熱影響區(qū)的大小受焊接方法、焊接規(guī)范、焊接材料熱影響區(qū)的大小受焊接方法、焊接規(guī)范、焊接材料 等因素的影響。等因素的影響。 焊接方法焊接方法 各區(qū)段的平均尺寸各區(qū)段的平均尺寸(mm

24、) 熱影響區(qū)總長(zhǎng)熱影響區(qū)總長(zhǎng) (mm) 過(guò)熱區(qū)過(guò)熱區(qū)正火區(qū)正火區(qū)部分相變區(qū)部分相變區(qū) 手工電弧焊手工電弧焊2.21.62.26.0 埋弧焊埋弧焊0.81.20.81.70.72.33.6 氣焊氣焊21.04.02.027.0 電渣焊電渣焊18.05.02.025.0 等離子弧焊等離子弧焊-1.42.5 幾種焊接方法的熱影晌區(qū)尺寸幾種焊接方法的熱影晌區(qū)尺寸 在焊接過(guò)程中熱影響區(qū)的產(chǎn)生是不可避免的。對(duì)一般在焊接過(guò)程中熱影響區(qū)的產(chǎn)生是不可避免的。對(duì)一般 低碳鋼結(jié)構(gòu)，熱影響區(qū)的危害性較小，但對(duì)重要的結(jié)構(gòu)或低碳鋼結(jié)構(gòu)，熱影響區(qū)的危害性較小，但對(duì)重要的結(jié)構(gòu)或 某些特殊材料的焊接應(yīng)慎重對(duì)待。某些特殊材料的焊

25、接應(yīng)慎重對(duì)待。 焊接中可以通過(guò)采取某些工藝措施，以及焊后熱處理焊接中可以通過(guò)采取某些工藝措施，以及焊后熱處理 來(lái)提高或改善焊接接頭的組織與性能。來(lái)提高或改善焊接接頭的組織與性能。 第四節(jié)第四節(jié) 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 一、焊接應(yīng)力與變形產(chǎn)生的原因一、焊接應(yīng)力與變形產(chǎn)生的原因 對(duì)焊件進(jìn)行不均勻的局部加熱及冷對(duì)焊件進(jìn)行不均勻的局部加熱及冷 卻，各部分熱脹與冷縮量不同，而焊件卻，各部分熱脹與冷縮量不同，而焊件 是一個(gè)整體，各部分互相限制，導(dǎo)致了是一個(gè)整體，各部分互相限制，導(dǎo)致了 應(yīng)力與變形的產(chǎn)生。應(yīng)力與變形的產(chǎn)生。 加熱時(shí)：中間受壓縮，發(fā)生塑性變加熱時(shí)：中間受壓縮，發(fā)生塑性變 形；邊緣部位受拉

26、伸。形；邊緣部位受拉伸。 冷卻后：中間部位的壓縮變形被保冷卻后：中間部位的壓縮變形被保 留下來(lái)，留下拉應(yīng)力；邊緣部位，留下留下來(lái)，留下拉應(yīng)力；邊緣部位，留下 壓應(yīng)力。壓應(yīng)力。 二、焊接變形的基本形式二、焊接變形的基本形式 焊接件的變形是多種多樣的，而且往往幾種變形同時(shí)焊接件的變形是多種多樣的，而且往往幾種變形同時(shí) 存在。存在。 焊接變形的基本形式有：收縮變形、角變形、彎曲變焊接變形的基本形式有：收縮變形、角變形、彎曲變 形、波浪變形、扭曲變形。形、波浪變形、扭曲變形。 三、防止和減少焊接應(yīng)力與變形的措施三、防止和減少焊接應(yīng)力與變形的措施 應(yīng)力使焊件承載能力下降；且殘留應(yīng)力有釋放傾向，應(yīng)力使焊件

27、承載能力下降；且殘留應(yīng)力有釋放傾向， 使焊件處于不穩(wěn)定狀態(tài)，影響使用性能；應(yīng)力過(guò)大會(huì)導(dǎo)致使焊件處于不穩(wěn)定狀態(tài)，影響使用性能；應(yīng)力過(guò)大會(huì)導(dǎo)致 焊件開(kāi)裂、報(bào)廢。焊件開(kāi)裂、報(bào)廢。 預(yù)防或減少焊接應(yīng)力與變形可從兩方面著手：預(yù)防或減少焊接應(yīng)力與變形可從兩方面著手： 一是設(shè)計(jì)合理的焊件結(jié)構(gòu)形狀；一是設(shè)計(jì)合理的焊件結(jié)構(gòu)形狀； 二是采取合理的工藝措施。二是采取合理的工藝措施。 常用的工藝措施有以下幾種：常用的工藝措施有以下幾種： 1選擇正確的焊接順序選擇正確的焊接順序 凡收縮量大的焊縫應(yīng)當(dāng)先焊。一個(gè)結(jié)構(gòu)中既有對(duì)接焊縫又凡收縮量大的焊縫應(yīng)當(dāng)先焊。一個(gè)結(jié)構(gòu)中既有對(duì)接焊縫又 有角焊縫時(shí)，應(yīng)當(dāng)先焊對(duì)接焊縫，后焊角焊縫

28、。這樣能使收縮有角焊縫時(shí)，應(yīng)當(dāng)先焊對(duì)接焊縫，后焊角焊縫。這樣能使收縮 量較大的對(duì)接焊縫能比較自由地收縮。量較大的對(duì)接焊縫能比較自由地收縮。 焊接長(zhǎng)焊縫時(shí)，下圖幾種焊接順序，可以減少焊接應(yīng)力與焊接長(zhǎng)焊縫時(shí)，下圖幾種焊接順序，可以減少焊接應(yīng)力與 變形。變形。 平板拼焊時(shí)，應(yīng)使焊縫收縮不受較大的約束，通常先拼平板拼焊時(shí)，應(yīng)使焊縫收縮不受較大的約束，通常先拼 小板，再拼大板。小板，再拼大板。 對(duì)接鋼板時(shí)，按圖對(duì)接鋼板時(shí)，按圖a的焊接程序，焊縫的焊接程序，焊縫3和焊縫和焊縫5的相交處的相交處 易產(chǎn)生變形而鼓出或產(chǎn)生裂縫（圖易產(chǎn)生變形而鼓出或產(chǎn)生裂縫（圖b），如果按圖），如果按圖c的焊接程的焊接程 序，因焊縫能自由地收縮，故無(wú)此問(wèn)題。序，因焊縫能自由地收縮，故無(wú)此問(wèn)題。 2反變形法反變形法 反變形法就是預(yù)先在變形相反方向上加以彎曲，其目的是反變形法就是預(yù)先在變形相反方向上加以彎曲，其目的是 為了抵消焊后產(chǎn)生的變形。為了抵消焊后產(chǎn)生的變形。 3剛性固定法剛性固定法 焊前將焊件固定，焊后焊前將焊件固定，焊后 變形可大大減少。固定方法變形可大大減少。固定方法 很多，可用夾具及支撐，或很多，可用夾具及支撐，或 臨時(shí)點(diǎn)固在工作臺(tái)上等。剛臨時(shí)點(diǎn)固在工