常用金屬材料焊接及焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計ppt課件

1、安徽工業(yè)大學(xué)AHUT10.3 10.3 常用金屬資料的焊接常用金屬資料的焊接安徽工業(yè)大學(xué)AHUT一、金屬資料的焊接性一、金屬資料的焊接性 1、焊接性：、焊接性： 在一定的焊接工藝條件焊接在一定的焊接工藝條件焊接方法、焊接資料、工藝參數(shù)及構(gòu)造方式等下，方法、焊接資料、工藝參數(shù)及構(gòu)造方式等下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。 焊接性包括兩個方面的內(nèi)容：焊接性包括兩個方面的內(nèi)容： 1接合性能：即在給定的焊接工藝條件下，接合性能：即在給定的焊接工藝條件下，對產(chǎn)生焊接缺陷的敏感性，尤其是對產(chǎn)生裂紋對產(chǎn)生焊接缺陷的敏感性，尤其是對產(chǎn)生裂紋的敏感性的敏感性 2運用性能：即在給定的焊接

2、工藝條件下，運用性能：即在給定的焊接工藝條件下，焊接接頭對運用要求的順應(yīng)性、可靠性。焊接接頭對運用要求的順應(yīng)性、可靠性。安徽工業(yè)大學(xué)AHUT2、焊接性的評定、焊接性的評定在焊接構(gòu)造中最常用的金屬資料是鋼材。在焊接構(gòu)造中最常用的金屬資料是鋼材。影響鋼材焊接性的主要要素是化學(xué)成分。影響鋼材焊接性的主要要素是化學(xué)成分。碳當(dāng)量：將鋼中合金元素的含量按其對碳當(dāng)量：將鋼中合金元素的含量按其對焊接性的影響程度換算成碳的相當(dāng)含量。它焊接性的影響程度換算成碳的相當(dāng)含量。它可作為評定鋼材焊接性的一種參考目的?？勺鳛樵u定鋼材焊接性的一種參考目的。式中各元素的含量都取其成分范圍的上限。式中各元素的含量都取其成分范圍的

3、上限。%100)1556(CuNiVMoCrMnCCE安徽工業(yè)大學(xué)AHUT 當(dāng)當(dāng)CE0.4%時，焊接性優(yōu)良，焊前普通不時，焊接性優(yōu)良，焊前普通不需預(yù)熱；需預(yù)熱； 當(dāng)當(dāng)CE0.40.6%時，焊接性較差，需求預(yù)時，焊接性較差，需求預(yù)熱、緩冷；熱、緩冷； 當(dāng)當(dāng)CE0.6%時焊接性很差，需求嚴厲的時焊接性很差，需求嚴厲的工藝措施。工藝措施。安徽工業(yè)大學(xué)AHUT利用碳當(dāng)量法估算鋼利用碳當(dāng)量法估算鋼材焊接性是粗略的，由于材焊接性是粗略的，由于鋼材的焊接性還受構(gòu)造剛鋼材的焊接性還受構(gòu)造剛度、焊后應(yīng)力條件、環(huán)境度、焊后應(yīng)力條件、環(huán)境溫度等要素的影響。溫度等要素的影響。在實踐消費中，金屬在實踐消費中，金屬資料的

4、焊接性除了按碳當(dāng)資料的焊接性除了按碳當(dāng)量進展估算外，還需根據(jù)量進展估算外，還需根據(jù)實踐情況進展抗裂性實驗，實踐情況進展抗裂性實驗，并配合進展接頭運用性能并配合進展接頭運用性能實驗，以制定正確的焊接實驗，以制定正確的焊接工藝。工藝。安徽工業(yè)大學(xué)AHUT二、二、 碳鋼及低合金鋼的焊接碳鋼及低合金鋼的焊接1、低碳鋼的焊接、低碳鋼的焊接 低碳鋼含碳量低碳鋼含碳量0.25，其塑性好，普通沒，其塑性好，普通沒有淬硬傾向，對焊接過程不敏感，焊接性好。焊有淬硬傾向，對焊接過程不敏感，焊接性好。焊這類鋼時，不需求采取特殊的工藝措施，通常在這類鋼時，不需求采取特殊的工藝措施，通常在焊后也不需進展熱處置。焊后也不需

5、進展熱處置。2、中、高碳鋼的焊接、中、高碳鋼的焊接 因含碳量較高，焊接接頭易產(chǎn)生淬硬組織和因含碳量較高，焊接接頭易產(chǎn)生淬硬組織和冷裂紋，焊接性較差。焊接這類鋼常選用手弧焊，冷裂紋，焊接性較差。焊接這類鋼常選用手弧焊，焊前應(yīng)預(yù)熱，焊件選用抗裂性能好的低氫型焊條，焊前應(yīng)預(yù)熱，焊件選用抗裂性能好的低氫型焊條，焊時，采用細焊條、小電流、開坡口、多層焊，焊時，采用細焊條、小電流、開坡口、多層焊，盡量防止母材金屬過多地熔入焊縫。焊后緩冷，盡量防止母材金屬過多地熔入焊縫。焊后緩冷，防止產(chǎn)生冷裂。防止產(chǎn)生冷裂。安徽工業(yè)大學(xué)AHUT3、低合金構(gòu)造鋼的焊接、低合金構(gòu)造鋼的焊接低合金構(gòu)造鋼的含碳量均屬于低碳鋼范圍，

6、低合金構(gòu)造鋼的含碳量均屬于低碳鋼范圍，但由于其它化學(xué)成分不同，故焊接性有明顯差別。但由于其它化學(xué)成分不同，故焊接性有明顯差別。強度等級在強度等級在300400 MPa的低合金構(gòu)造鋼，的低合金構(gòu)造鋼，塑性和韌性好，碳當(dāng)量塑性和韌性好，碳當(dāng)量CE0.40%，焊接性良，焊接性良好。常用的方法是手弧焊和埋弧自動焊，通常不好。常用的方法是手弧焊和埋弧自動焊，通常不需采取特殊工藝措施。需采取特殊工藝措施。 強度等級強度等級450 MPa的低合金構(gòu)造鋼，碳當(dāng)?shù)牡秃辖饦?gòu)造鋼，碳當(dāng)量量CE 0.40%，焊接性較差。焊前普通需預(yù)熱，焊接性較差。焊前普通需預(yù)熱預(yù)熱溫度預(yù)熱溫度150。焊接時，應(yīng)調(diào)整焊接規(guī)范。焊接時，

7、應(yīng)調(diào)整焊接規(guī)范來嚴厲控制熱影響區(qū)的冷卻速度，焊后應(yīng)及時進來嚴厲控制熱影響區(qū)的冷卻速度，焊后應(yīng)及時進展熱處置以消除應(yīng)力。展熱處置以消除應(yīng)力。安徽工業(yè)大學(xué)AHUT 三、高合金不銹鋼的焊接 高合金不銹鋼中運用最廣泛的是奧氏體耐蝕高合金不銹鋼中運用最廣泛的是奧氏體耐蝕鋼如鋼如188型鉻鎳奧氏體不銹鋼。型鉻鎳奧氏體不銹鋼。 焊接性能良好。焊接時，普通不需求采取特焊接性能良好。焊接時，普通不需求采取特殊的工藝措施。殊的工藝措施。 手弧焊時，選用與母材化學(xué)成分一樣的焊條；手弧焊時，選用與母材化學(xué)成分一樣的焊條；氬弧焊和埋弧自動焊時，選用的焊絲應(yīng)保證焊縫氬弧焊和埋弧自動焊時，選用的焊絲應(yīng)保證焊縫化學(xué)成分與母材

8、一樣。化學(xué)成分與母材一樣。 焊接奧氏體不銹鋼的主要問題是晶界腐蝕焊接奧氏體不銹鋼的主要問題是晶界腐蝕和熱裂紋。和熱裂紋。安徽工業(yè)大學(xué)AHUT四、鑄鐵的焊接四、鑄鐵的焊接 鑄鐵含碳量高，焊接性很差，所以鑄鐵焊接只用于修補鑄鐵含碳量高，焊接性很差，所以鑄鐵焊接只用于修補鑄件缺陷。焊接鑄鐵的主要問題是易出現(xiàn)白口組織和裂紋。鑄件缺陷。焊接鑄鐵的主要問題是易出現(xiàn)白口組織和裂紋。 1熱焊熱焊 焊前將焊件整體或部分預(yù)熱到焊前將焊件整體或部分預(yù)熱到500一一700，焊補過程中溫度不低于焊補過程中溫度不低于400，焊后緩冷，從而防止白口組織，焊后緩冷，從而防止白口組織和裂紋的產(chǎn)生。和裂紋的產(chǎn)生。 熱焊焊補質(zhì)量較

9、好，但工藝復(fù)雜，消費率低、勞動條件熱焊焊補質(zhì)量較好，但工藝復(fù)雜，消費率低、勞動條件差。普通僅用于焊后要求機械加工的鑄鐵件。如機床導(dǎo)軌、差。普通僅用于焊后要求機械加工的鑄鐵件。如機床導(dǎo)軌、汽缸體等。汽缸體等。 2冷焊冷焊 焊前對焊件不預(yù)熱或預(yù)熱溫度較低焊前對焊件不預(yù)熱或預(yù)熱溫度較低400以以下。下。 冷焊比熱焊消費率高，本錢低，勞動條件好，但焊補質(zhì)量冷焊比熱焊消費率高，本錢低，勞動條件好，但焊補質(zhì)量有時不易保證。焊接時應(yīng)盡量用小電流、分段焊，短弧焊等有時不易保證。焊接時應(yīng)盡量用小電流、分段焊，短弧焊等工藝，焊后立刻悄然錘擊焊縫，以減少焊接應(yīng)力，防止產(chǎn)生工藝，焊后立刻悄然錘擊焊縫，以減少焊接應(yīng)力，

10、防止產(chǎn)生裂紋。裂紋。安徽工業(yè)大學(xué)AHUT安徽工業(yè)大學(xué)AHUT五、非鐵金屬及其合金的焊接五、非鐵金屬及其合金的焊接1 1、鋁及鋁合金的焊接、鋁及鋁合金的焊接 焊接鋁及其合金的主要困難是：焊接鋁及其合金的主要困難是： 1 1易氧化易氧化 鋁極易被氧化構(gòu)成難熔的氧鋁極易被氧化構(gòu)成難熔的氧化鋁化鋁A12O3A12O3薄膜，熔點為薄膜，熔點為20502050，它覆蓋在金屬，它覆蓋在金屬外表，妨礙金屬熔合；且氧化鋁密度大，難于排除，外表，妨礙金屬熔合；且氧化鋁密度大，難于排除，易構(gòu)成夾渣缺陷。易構(gòu)成夾渣缺陷。 2 2易產(chǎn)生缺陷易產(chǎn)生缺陷 液態(tài)鋁能大量溶解氫，而在固態(tài)時幾乎不溶液態(tài)鋁能大量溶解氫，而在固態(tài)時

11、幾乎不溶解氫，因此易生成氣孔，解氫，因此易生成氣孔， 高溫時鋁的強度、塑性很低，熱膨脹系數(shù)大，高溫時鋁的強度、塑性很低，熱膨脹系數(shù)大，易產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力、變形和裂紋；易產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力、變形和裂紋； 鋁及鋁合金由固態(tài)加熱到液態(tài)時無顏色變化，鋁及鋁合金由固態(tài)加熱到液態(tài)時無顏色變化，故操作時難以掌握加熱溫度，易燒穿。故操作時難以掌握加熱溫度，易燒穿。 氬弧焊是焊接鋁和鋁合金最為理想的焊接氬弧焊是焊接鋁和鋁合金最為理想的焊接方法。方法。2、銅及銅合金的焊接、銅及銅合金的焊接 銅和銅合金的焊接性較差，主要存在的問題銅和銅合金的焊接性較差，主要存在的問題是：是： 1銅的熱導(dǎo)性好，焊接時要求熱源集中，

12、銅的熱導(dǎo)性好，焊接時要求熱源集中，焊前要預(yù)熱，否那么易產(chǎn)生未焊透或末熔合等缺焊前要預(yù)熱，否那么易產(chǎn)生未焊透或末熔合等缺陷。陷。 2銅的線脹系數(shù)大，凝固時收縮率也大，銅的線脹系數(shù)大，凝固時收縮率也大，因此焊接應(yīng)力與變形大。因此焊接應(yīng)力與變形大。 3銅在高溫時極易與氧構(gòu)成氧化亞銅銅在高溫時極易與氧構(gòu)成氧化亞銅Cu2O，它與銅構(gòu)成低熔點共晶體，它與銅構(gòu)成低熔點共晶體Cu2OCu，分布在晶界上，易產(chǎn)生熱裂紋。，分布在晶界上，易產(chǎn)生熱裂紋。 4銅在液態(tài)時能溶解大量氫氣，凝固時溶銅在液態(tài)時能溶解大量氫氣，凝固時溶解度急劇下降，易構(gòu)成氣孔。解度急劇下降，易構(gòu)成氣孔。 5焊接黃銅時會產(chǎn)生鋅的蒸發(fā)，使黃銅焊焊接

13、黃銅時會產(chǎn)生鋅的蒸發(fā)，使黃銅焊縫的強度和耐蝕性下降。鋅蒸氣有毒，對人體有縫的強度和耐蝕性下降。鋅蒸氣有毒，對人體有害。害。 氬弧焊是焊接紫銅和青銅的有效方法。焊接氬弧焊是焊接紫銅和青銅的有效方法。焊接黃銅常用氣焊，鋅的蒸發(fā)較少，而且由于氣焊可黃銅常用氣焊，鋅的蒸發(fā)較少，而且由于氣焊可采用細微氧化焰和含硅焊絲相配合，使熔池外表采用細微氧化焰和含硅焊絲相配合，使熔池外表構(gòu)成一層致密的氧化硅薄膜，維護效果強，焊接構(gòu)成一層致密的氧化硅薄膜，維護效果強，焊接質(zhì)量高。質(zhì)量高。安徽工業(yè)大學(xué)AHUT10.4 10.4 焊接構(gòu)造設(shè)計焊接構(gòu)造設(shè)計安徽工業(yè)大學(xué)AHUT設(shè)計焊接構(gòu)造，除應(yīng)思索構(gòu)造的運用性設(shè)計焊接構(gòu)造，

14、除應(yīng)思索構(gòu)造的運用性能要求外，還應(yīng)思索構(gòu)造焊接工藝的要求，能要求外，還應(yīng)思索構(gòu)造焊接工藝的要求，以保證焊接質(zhì)量，力求高消費率、低本錢。以保證焊接質(zhì)量，力求高消費率、低本錢。 焊接構(gòu)造設(shè)計普通包括焊接構(gòu)造設(shè)計普通包括: :焊接構(gòu)造資料的選擇焊接構(gòu)造資料的選擇焊接接頭的工藝設(shè)計包括焊縫布置、焊接接頭的工藝設(shè)計包括焊縫布置、接頭型式、坡口方式等接頭型式、坡口方式等安徽工業(yè)大學(xué)AHUT一、一、 焊接構(gòu)造資料的選擇焊接構(gòu)造資料的選擇在滿足構(gòu)造運用性能要求的前提下，應(yīng)盡能夠在滿足構(gòu)造運用性能要求的前提下，應(yīng)盡能夠選用焊接性良好的資料來制造焊接構(gòu)造件。選用焊接性良好的資料來制造焊接構(gòu)造件。安徽工業(yè)大學(xué)AHU

15、T設(shè)計焊接構(gòu)造時，應(yīng)多采用工字鋼、槽鋼、角鋼和設(shè)計焊接構(gòu)造時，應(yīng)多采用工字鋼、槽鋼、角鋼和鋼管等型材，以降低構(gòu)造分量，減少焊縫數(shù)量、簡化焊鋼管等型材，以降低構(gòu)造分量，減少焊縫數(shù)量、簡化焊接工藝，添加構(gòu)造件的強度和剛性。對外形比較復(fù)雜的接工藝，添加構(gòu)造件的強度和剛性。對外形比較復(fù)雜的部分，還可以選用鑄鋼件、鍛件或沖壓件來焊接。部分，還可以選用鑄鋼件、鍛件或沖壓件來焊接。安徽工業(yè)大學(xué)AHUT二、二、 焊接接頭的工藝設(shè)計焊接接頭的工藝設(shè)計一一 焊縫的布置焊縫的布置 按焊縫在空間位置的不同，可分為平焊、按焊縫在空間位置的不同，可分為平焊、橫焊、立焊和仰焊。其中平焊操作方便，易橫焊、立焊和仰焊。其中平焊

16、操作方便，易于保證焊接質(zhì)量，故焊接時，應(yīng)盡量使焊絕于保證焊接質(zhì)量，故焊接時，應(yīng)盡量使焊絕處于平焊位置。處于平焊位置。安徽工業(yè)大學(xué)AHUT1焊縫位置應(yīng)便于焊接操作焊縫位置應(yīng)便于焊接操作布置焊縫時，要思索到有足夠的焊接操作空布置焊縫時，要思索到有足夠的焊接操作空間，以滿足焊接運條的需求。間，以滿足焊接運條的需求。安徽工業(yè)大學(xué)AHUT1焊縫位置應(yīng)便于焊接操作續(xù)焊縫位置應(yīng)便于焊接操作續(xù)布置焊縫時，要思索到焊接工藝方法的要求。布置焊縫時，要思索到焊接工藝方法的要求。安徽工業(yè)大學(xué)AHUT2 2應(yīng)防止密集和交叉的焊縫應(yīng)防止密集和交叉的焊縫焊縫密集或交叉會使接頭處嚴重過熱，力學(xué)性能焊縫密集或交叉會使接頭處嚴重

17、過熱，力學(xué)性能下降，并將增大焊接應(yīng)力。普通兩條焊縫的間距要大下降，并將增大焊接應(yīng)力。普通兩條焊縫的間距要大于三倍的鋼材厚度。于三倍的鋼材厚度。安徽工業(yè)大學(xué)AHUT3 3盡能夠使焊縫對稱盡能夠使焊縫對稱焊縫對稱布置可使各條焊縫產(chǎn)生的焊接變形相互抵消，焊縫對稱布置可使各條焊縫產(chǎn)生的焊接變形相互抵消，這對減小梁、柱等構(gòu)造的焊接變形有明顯效果。這對減小梁、柱等構(gòu)造的焊接變形有明顯效果。安徽工業(yè)大學(xué)AHUT4 4焊縫應(yīng)盡量避開最大應(yīng)力和應(yīng)力集中的位置焊縫應(yīng)盡量避開最大應(yīng)力和應(yīng)力集中的位置大跨度橫梁，最大應(yīng)力在跨度中間。橫梁由兩焊件大跨度橫梁，最大應(yīng)力在跨度中間。橫梁由兩焊件焊成，焊縫在中間使構(gòu)造承載才干

18、減弱。修正后的構(gòu)造，焊成，焊縫在中間使構(gòu)造承載才干減弱。修正后的構(gòu)造，雖添加了一條焊縫，但改善了焊縫受力情況，提高了橫雖添加了一條焊縫，但改善了焊縫受力情況，提高了橫梁的承載才干。梁的承載才干。 對壓力容器應(yīng)使焊縫避開應(yīng)力集中的轉(zhuǎn)角處位置。對壓力容器應(yīng)使焊縫避開應(yīng)力集中的轉(zhuǎn)角處位置。壓力容器應(yīng)使焊縫避開應(yīng)力集中的轉(zhuǎn)角處位置。壓力容器應(yīng)使焊縫避開應(yīng)力集中的轉(zhuǎn)角處位置。安徽工業(yè)大學(xué)AHUT5 5焊縫轉(zhuǎn)角處應(yīng)平滑過接焊縫轉(zhuǎn)角處應(yīng)平滑過接焊縫轉(zhuǎn)角處易產(chǎn)生應(yīng)力集中，尤其在尖角處集中焊縫轉(zhuǎn)角處易產(chǎn)生應(yīng)力集中，尤其在尖角處集中效應(yīng)更為嚴重，應(yīng)平滑過渡。效應(yīng)更為嚴重，應(yīng)平滑過渡。安徽工業(yè)大學(xué)AHUT6 6焊縫

19、應(yīng)盡量避開機械加工外表焊縫應(yīng)盡量避開機械加工外表有些焊接構(gòu)造是一些零件，需求進展機械加工。其有些焊接構(gòu)造是一些零件，需求進展機械加工。其焊縫位置的設(shè)計應(yīng)盡能夠間隔焊縫位置的設(shè)計應(yīng)盡能夠間隔 已加工外表遠一些。已加工外表遠一些。安徽工業(yè)大學(xué)AHUT二接頭方式的選擇與設(shè)計二接頭方式的選擇與設(shè)計、接頭方式：、接頭方式： 對接接頭應(yīng)力分布均勻，接頭質(zhì)量容易保證，節(jié)對接接頭應(yīng)力分布均勻，接頭質(zhì)量容易保證，節(jié)省資料，是焊接構(gòu)造中運用最多的一種接頭型式，但對省資料，是焊接構(gòu)造中運用最多的一種接頭型式，但對焊前預(yù)備和裝配要求較高。焊前預(yù)備和裝配要求較高。 搭接接頭常用于對焊前預(yù)備和裝配要求簡單的搭接接頭常用于

20、對焊前預(yù)備和裝配要求簡單的板狀類部件構(gòu)造中，但因兩焊件不在同一平面上，受力板狀類部件構(gòu)造中，但因兩焊件不在同一平面上，受力時將產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力，降低接頭強度，且不經(jīng)濟，故時將產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力，降低接頭強度，且不經(jīng)濟，故搭接接頭是薄板焊件的根本接頭型式。搭接接頭是薄板焊件的根本接頭型式。 角接接頭普通只起銜接作用，不能用來傳送任角接接頭普通只起銜接作用，不能用來傳送任務(wù)載荷。務(wù)載荷。 T T形接頭運用較廣泛，在船體構(gòu)造中，約形接頭運用較廣泛，在船體構(gòu)造中，約70%70%的的焊縫是采用這種接頭型式。焊縫是采用這種接頭型式。安徽工業(yè)大學(xué)AHUT、接頭坡口方式、接頭坡口方式開坡口的目的是：為了保證焊縫

21、根部焊透，便于開坡口的目的是：為了保證焊縫根部焊透，便于去除熔渣，獲得較好的焊縫外形，并且坡口能起到調(diào)去除熔渣，獲得較好的焊縫外形，并且坡口能起到調(diào)理母材金屬和填充金屬的比例作用。理母材金屬和填充金屬的比例作用。 1手弧焊板厚手弧焊板厚6mm時，普通不開坡口。時，普通不開坡口。 2板厚在板厚在626mm時，開時，開Y形坡口，這種坡口形坡口，這種坡口便于加工，但焊后焊件易變形。便于加工，但焊后焊件易變形。安徽工業(yè)大學(xué)AHUT3板厚在板厚在1260mm時，可采用雙時，可采用雙Y形按口。在一形按口。在一樣厚度情況下，雙樣厚度情況下，雙Y形坡口比形坡口比Y形坡口能減少焊條耗費量約形坡口能減少焊條耗費量約12左右，焊件變形較小。左右，焊件變形較小。4帶鈍邊帶鈍邊U形坡口焊著金屬量更少，焊件變形也更形坡口焊著金屬量更少，焊件變形也更小，但加工坡口較困難，普通用于較重要的焊接構(gòu)造件。小，但加工坡口較困難，普通用于較重要的焊接構(gòu)造件。手手弧弧焊焊常常用用的的焊焊縫縫坡坡口口根根本本方方式式與與標標注注方方法法手手弧弧焊焊常常用用的的焊焊縫縫坡坡口口根根本本方方式式與與標標注注方方法法續(xù)續(xù)1手手弧弧焊焊常常用用的的焊