材料成形工艺 第2版 教学课件 作者 夏巨諶 张启勋 主编 第十二章　金属构件焊接工艺设计.pptx

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1、材料成形工艺第十二章　金属构件焊接工艺设计第一节　金属材料的焊接性第二节　金属构件常用材料的焊接第三节　焊接方法的选择第四节　金属构件焊接接头的设计第一节　金属材料的焊接性一、金属焊接性的定义二、影响材料焊接性的因素三、焊接性的评定四、分析金属焊接性的方法一、金属焊接性的定义金属焊接性是指金属材料是否具有适应焊接加工，以及在焊接加工后是否能在使用条件下安全运行的能力。它包括两方面的内容：一是结合性能，即在一定焊接工艺条件下，被焊接金属形成焊接缺陷(裂纹、夹渣、气孔等)的敏感性；二是使用性能，即在一定工艺条件下，被焊接金属的焊接接头对使用性能要求的适应性。

2、简而言之，焊接性就是指金属材料“好不好焊”以及焊成的接头“好不好用”。一、金属焊接性的定义焊接性这两方面的内容有时又称为工艺焊接性和使用焊接性。工艺焊接性是指在一定的工艺条件下(包括焊接方法、焊接材料、焊接参数和结构形式等)焊接时，产生焊接缺陷的倾向性和严重性，在各种焊接缺陷中，裂纹的危害性最大，产生的原因多而复杂，所以通常将工艺焊接性的重点放在分析材料的抗裂性能上；使用焊接性是指焊接接头或整体结构是否满足技术条件所规定的各种使用性能的要求，如常温力学性能、低温韧性、高温蠕变、持久强度、疲劳性能以及耐蚀性和耐磨性能等。二、影响材料焊接性的因素1.材料因素

3、2.工艺因素3.结构因素4.使用条件1.材料因素材料本身的化学成分、组织状态和力学性能等对其焊接性起着决定性的作用，例如：铝和钛的化学性质活泼，容易氧化和烧损，所以它们的焊接性比铁要困难得多。两种不同金属材料的焊接，则与它们各自的性能有关，一般来说，理化性能、晶体结构接近的金属材料比较容易实现焊接。2.工艺因素工艺因素包括所采用的焊接方法和焊接工艺规程，如焊接热输入、预热、后热、焊接顺序和焊接热处理等，它们都会影响材料的焊接性。焊接方法对焊接性的影响主要体现在两个方面，即能量密度和保护条件。采用功率密度较大的焊接工艺方法，例如激光焊、电子束焊、等离子弧焊

4、等，可以大大减小焊接热影响区的宽度，从而大大减少各种焊接热影响区的焊接缺陷，改善金属的焊接性；采用良好的保护方法，更是实现正常焊接过程的必要手段，在氩弧焊发明之前，Al、Si等活泼金属的焊接很困难，可是采用保护良好的氩弧焊后，使它们的高质量焊接成为可能。3.结构因素焊接接头的结构设计直接影响到它的刚度、拘束应力的大小和方向，而这些又影响到焊接接头的各种裂纹倾向。尽量减少焊接接头的刚度，减少交叉焊缝，减少各种造成应力集中的因素是改善焊接性的重要措施之一。4.使用条件焊接接头所承受载荷的性质和工作温度的高低、工作介质的腐蚀性等均属于使用条件，使用条件的苛刻程

5、度也必然影响到金属材料的焊接性。焊接接头在高温下工作，必须考虑到合金元素的扩散和整个结构的蠕变问题；在低温下工作或承受冲击的焊接接头要考虑脆性断裂的可能性。在腐蚀介质中工作的焊接接头要考虑各种腐蚀破坏的可能性。总之，使用条件越苛刻，对焊接接头的质量要求越高，焊接性也就越难保证。综上所述，金属焊接性与材料、工艺、结构和使用条件等因素都有密切的关系，是一个相对的概念，所以不应脱离这些因素而单纯从材料本身的性能来评价焊接性。很难找到一项技术指标就可以概括金属材料的焊接性，只能通过多方面的研究对其进行综合评定。三、焊接性的评定(1)工艺焊接性评定　主要是评定形成

6、焊接缺陷的敏感性，特别是裂纹倾向，可分直接法和间接法两大类。(2)使用焊接性评定　这类焊接性评定方法最为直观，它是将实际的焊接接头甚至产品在使用条件下进行各方面的性能试验，以试验结果评定其焊接性。(1)工艺焊接性评定1)直接模拟试验。2)间接推算法。1)直接模拟试验。它是按照实际焊接条件，通过焊接过程观察是否发生某种焊接缺陷或发生缺陷的程度，来直观评价焊接性的优劣。主要有焊接裂纹试验、高温裂纹试验、再热裂纹试验、层状撕裂试验、应力腐蚀试验、脆性断裂试验等。2)间接推算法。这类评定方法一般不需要焊出焊缝，而是根据材料的化学成分、金相组织、力学性能之间的关系

7、，联系焊接热循环过程评定焊接性的优劣。主要有各种抗裂性判据、焊接SHCCT图、焊接热-应力模拟等。(2)使用焊接性评定这类焊接性评定方法最为直观，它是将实际的焊接接头甚至产品在使用条件下进行各方面的性能试验，以试验结果评定其焊接性。主要方法有常规力学性能试验、高温力学性能试验、低温脆性试验、耐腐蚀及耐磨损性试验、疲劳试验等；直接用产品的试验有水压试验、爆破试验等。四、分析金属焊接性的方法1.利用化学成分分析2.利用CCT图分析3.利用材料的物理性能分析4.利用材料的化学性能分析5.利用合金相图分析6.利用焊接工艺条件分析1.利用化学成分分析(1)碳当量法

8、　碳当量法是一种粗略地估计低合金钢焊接冷裂敏感性的方法，焊接部位的淬硬倾向与化学