材料成形工藝：金屬焊接工藝

1、1.2.2 HAZ的性能變化1. 過熱區(qū)脆化 1200C熔點(diǎn)區(qū)域，A顯著長大，難熔質(zhì)點(diǎn)熔入（C，N化物）； 冷卻后，易形成魏氏體、粗大馬氏體以及塑性很低的混合組織。 過熱區(qū)的韌性與線能量、化學(xué)成分有很大的關(guān)系。第12章 金屬構(gòu)件焊接的工藝設(shè)計1第12章 金屬連接成形的主要工藝熱軋鋼：線能量過大，粗晶區(qū)將晶粒嚴(yán)重長大或出現(xiàn)魏氏組織，降低韌性； 線能量過小，粗晶區(qū)M比例增大而降低韌性。正火鋼：粗晶區(qū)組織受焊接熱輸入的影響更為顯著，Nb,V微合金化的14MnNb 、Q420等在熱輸入過大時，粗晶區(qū)的Nb(C,N)、V(C,N)析出將固熔于A中，失去組織細(xì)化作用，粗晶區(qū)將產(chǎn)生粗大的粒狀貝氏體、上貝氏體

2、使韌性降低，還會在不完全相變區(qū)形成M-A組元，使其脆化。第12章 金屬構(gòu)件焊接的工藝設(shè)計2第12章 金屬連接成形的主要工藝3第12章 金屬連接成形的主要工藝第12章 金屬構(gòu)件焊接的工藝設(shè)計4第12章 金屬連接成形的主要工藝第12章 金屬構(gòu)件焊接的工藝設(shè)計5第12章 金屬連接成形的主要工藝20#魏氏組織第12章 金屬構(gòu)件焊接的工藝設(shè)計6第12章 金屬連接成形的主要工藝20#魏氏組織7第12章 金屬連接成形的主要工藝16Mn過熱區(qū)魏氏組織8第12章 金屬連接成形的主要工藝2.熱應(yīng)變脆化9第12章 金屬連接成形的主要工藝1.2.3熱軋及正火鋼的焊接工藝特點(diǎn) 焊接材料的選擇按強(qiáng)度選擇焊接材料，而不是按

3、化學(xué)成分選擇材料；要考慮熔合比和冷卻速度；必須考慮焊后熱處理對焊縫機(jī)械性能的影響；10第12章 金屬連接成形的主要工藝2.焊接工藝參數(shù)的確定（1）焊接線能量16Mn;15MnVN;18MnMoNb (2) 預(yù)熱a.與材料的淬硬現(xiàn)象有關(guān)；b.與焊接時的冷速有關(guān)；c.與拘束度有關(guān)；d.與焊后是否熱處理有關(guān)11第12章 金屬連接成形的主要工藝（3）焊接后熱及焊后熱處理 a.焊接后熱及消氫處理 b.焊后熱處理 c.消除應(yīng)力處理12第12章 金屬連接成形的主要工藝 低碳調(diào)質(zhì)鋼焊接性主要問題是冷裂紋、熱影響區(qū)組織脆化及軟化。1.3 低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接13第12章 金屬連接成形的主要工藝1.3.1 低碳調(diào)質(zhì)鋼

4、的焊接性分析1）焊縫中的熱裂紋 含C量低，S、P雜質(zhì)控制很嚴(yán)。2）HAZ液化裂紋 關(guān)鍵是控制C和S，保證高的Mn/S比，在高Ni時，更應(yīng)如此。 TFeS=1190 C T( FeS-r)共晶=913 C TFe3P=1160 C T( Fe3P-r)共晶=1050 C T( Ni3S2)=644 C T(Ni3S2 -Ni)共晶=880 C T( Ni3Si)=1150 C 工藝因素對液化裂紋也有重要作用，如線能量。14第12章 金屬連接成形的主要工藝3）冷裂紋 Ms點(diǎn)很高，若冷速較慢，則有自 回火作用，可以避免冷裂(下圖為T-1鋼)。15第12章 金屬連接成形的主要工藝HT8016第12章

5、金屬連接成形的主要工藝4）再熱裂紋 為加強(qiáng)淬透性和抗回火性加入一些合金元素中，大多是能引起再熱裂紋的元素，如：Cr、Mo、Cu、V、Nb、Ti、B、V的影響最大，Mo次之，V和Mo同時加入時就更為嚴(yán)重。 一般認(rèn)為：Cr-Mo-V鋼，Cr-Ni-Mo鋼，Cr-Ni-Mo-V鋼，Ni-Mo-V鋼對再熱裂紋敏感。 如：HT80，14MnMoNbB等。650 C 的焊后回火要注意。17第12章 金屬連接成形的主要工藝18第12章 金屬連接成形的主要工藝 5）HAZ的性能變化 A. 過熱區(qū)脆化 與t 8/5以及獲得的組織有關(guān)和晶粒尺寸有關(guān)。19第12章 金屬連接成形的主要工藝20第12章 金屬連接成形的

6、主要工藝21第12章 金屬連接成形的主要工藝 B. HAZ的軟化 是焊接低碳調(diào)質(zhì)鋼的普遍問題，強(qiáng)度越高，軟化越嚴(yán)重，軟化程度和軟化區(qū)的寬度與焊接工藝有關(guān)。22第12章 金屬連接成形的主要工藝1.3.2 低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接工藝特點(diǎn) 1.焊接工藝方法和焊接材料的選擇 焊后不再進(jìn)行熱處理時，必須盡量限制焊接過程中熱量對母材的作用。s980N/mm2,必須采用鎢極氬弧焊、電子束焊；s980N/mm2，手工焊，埋弧焊，氬弧焊等都可采用，焊接材料按等強(qiáng)原則選用，剛性很大時，可采用低強(qiáng)原則。23第12章 金屬連接成形的主要工藝 2.焊接工藝參數(shù)的選擇24第12章 金屬連接成形的主要工藝1.4 中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接

7、在退火狀態(tài)下進(jìn)行焊接，焊接接頭的性能靠焊后調(diào)質(zhì)處理來保證。焊接過程主要防止裂紋，焊后要及時進(jìn)行消除應(yīng)力的退火處理，焊前也需要預(yù)熱和保溫處理。焊接材料的選擇要保證調(diào)質(zhì)熱處理的強(qiáng)度要求。25第12章 金屬連接成形的主要工藝2. 不銹鋼的焊接鐵素體不銹鋼的焊接問題:焊縫和HAZ的晶粒長大, 脆性和韌性接頭脆性晶間腐蝕焊接要點(diǎn)予熱低熱輸入,以及后熱26第12章 金屬連接成形的主要工藝CNTiCuCr0.0080.010.30.432127第12章 金屬連接成形的主要工藝馬氏體不銹鋼的焊接問題 :焊接性差冷裂紋HAZ的軟化 焊接要點(diǎn)TIG or MIG 焊預(yù)熱 后熱28第12章 金屬連接成形的主要工藝奧

8、氏體不銹鋼的焊接問題:焊接性好晶間腐蝕 應(yīng)力腐蝕開裂焊接要點(diǎn)不預(yù)熱避免過熱和后熱29第12章 金屬連接成形的主要工藝3. 鋁及鋁合金的焊接焊接問題:氧化氫氣孔 焊縫熱裂紋 低的接頭強(qiáng)度 低的耐蝕性 燒穿問題30第12章 金屬連接成形的主要工藝焊接要點(diǎn) 鋁及鋁合金的獨(dú)特性質(zhì),焊接工藝參數(shù)和設(shè)備與焊接合金鋼不同; 與鋼相比,鋁及鋁合金的導(dǎo)熱及導(dǎo)電性能更好;焊接與鋼相同的厚度時,要求更高的電壓和電流;31第12章 金屬連接成形的主要工藝鋁的熱脹和冷縮是是鋼的2倍; 焊接變形比焊接鋼要大;鋁比鋼軟,因此夾具要有差別. For GMA (MIG) welding thick structural par

9、ts, such as 6 mm ( in.) or thicker, a 208A or 220A machine is recommended 32第12章 金屬連接成形的主要工藝第二節(jié) 焊接方法的選擇33General joining processesSMAWGas weldingSAWTIG(GTAW)MIG(GMAW) ,MAG,CO2PLAWEBW, Laser WeldingResistance welding, (Table 14-1)34第12章 金屬連接成形的主要工藝35第12章 金屬連接成形的主要工藝36第12章 金屬連接成形的主要工藝第三節(jié) 金屬構(gòu)件焊接接頭的設(shè)計37

10、一、熔焊接頭及焊縫設(shè)計1. 焊縫的基本型式對接焊縫和角焊縫38第12章 金屬連接成形的主要工藝2 . 焊接接頭型式及坡口選擇39第12章 金屬連接成形的主要工藝焊接材料的消耗量，對于同樣厚度的焊接接頭，采用 X形坡口比V形坡口能省較多的焊接材料、電能和工時，構(gòu)件越厚節(jié)省的越多。可焊到性，它是選擇坡口型式的重要條件之一。一般說，要根據(jù)構(gòu)件能否翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)難易，或內(nèi)外兩側(cè)的焊接條件而定。對不能翻轉(zhuǎn)的和內(nèi)徑較小的容器、轉(zhuǎn)子及軸類的對接焊縫，為了避免大量的仰焊和不能或不便從內(nèi)側(cè)施焊，都宜采用V形或U形坡口。坡口加工，X形和V形坡口可用氣割或等離子切割，亦可用機(jī)械切削加工。但， U形和雙U形坡口， 一般需

11、用刨邊機(jī)加工。焊接變形，采用不適當(dāng)?shù)钠驴谛褪饺菀桩a(chǎn)生較大的焊接變形，如果坡口型式適宜，工藝合理，則可有效地減小焊接變形。坡口設(shè)計與選擇原則：40第12章 金屬連接成形的主要工藝3. 焊縫設(shè)計 焊縫的位置應(yīng)便于施工; 盡量減小焊縫數(shù)量； 避開高精度加工表面； 避開應(yīng)力集中部位； 避免截面突變； 避免多條焊縫相交和銳角連接； 避免加蓋板； 承受動載的重要接頭，應(yīng)采用對接接頭；41第12章 金屬連接成形的主要工藝Bead position(operation condition)42第12章 金屬連接成形的主要工藝43第12章 金屬連接成形的主要工藝44第12章 金屬連接成形的主要工藝Bead po

12、sition(avoid stress concentrate)45第12章 金屬連接成形的主要工藝Bead position (symmetry) 46第12章 金屬連接成形的主要工藝Bead position(disperse)47第12章 金屬連接成形的主要工藝48第12章 金屬連接成形的主要工藝Weld bead design for EBW49第12章 金屬連接成形的主要工藝Weld bead design for pulsed laser welding50第12章 金屬連接成形的主要工藝Weld bead design for DP laser welding51第12章 金屬連接成形的主要工藝Weld bead design for resistance spot welding52第12章 金屬