最新01焊接解析教学讲义PPT课件.ppt

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1、01焊接解析第三章焊接第一节概述焊接：是通过加热或加压，或两者同时并用，并且用或者不用填充材料，使工件产生原子间结合力而连接成一体的成形方法。实质：两部分金属产生原子间结合分类：(1)熔焊将工件焊接处局部加热到熔化状态，形成熔池（通常还加入填充金属），冷却结晶后形成焊缝，被焊工件结合为不可分离的整体。常见的熔焊方法：气焊、电弧焊、电渣焊、等离子弧焊、电子束焊、激光焊等。(2)压焊在焊接过程中无论加热与否，均需要加压的焊接方法。常见的压焊：电阻焊、摩擦焊、冷压焊、扩散焊、爆炸焊等。(3)钎焊采用熔点低于被焊金属的钎料(填充金属)熔化之后，填充接头间隙，并与被焊金属相互扩散实现连接。应用：焊

2、接技术在机器制造、造船工业、建筑工程、电力设备生产、航空及航天工业等应用广泛。第二节熔焊过程与接头性能一、熔焊过程熔焊过程：一般是利用热源把工件待焊处局部加热到熔化,形成熔池，然后随着热源向前移去，熔池液体金属冷却结晶而形成焊缝。包括：热过程、化学冶金过程、焊缝结晶过程1.熔焊的化学冶金过程冶金过程：焊缝的有害元素与焊缝金属产生的化学反应。防止措施：①焊前要清除工件待焊处的锈、水、油污；②要按规定参数烘干焊条、焊剂；③采取措施防止空气进入，以保护熔滴、熔池金属、高温的焊缝金属；④焊条药皮和焊剂中加入铁合金，焊丝中加入合金元素。熔焊过程示意图2.熔焊的热过程热过程：焊缝及附近的母材经历的加

3、热和冷却过程。焊接热循环：在焊接过程中，焊件上某点的温度随时间变化的过程。参数：加热速度、最高加热温度、过热温度下的停留时间、冷却速度特点：加热速度和冷却速度极快影响因素：焊件厚度、焊接接头形式、焊接方法、焊接工艺参数、焊前预热温度、焊后缓冷、施焊环境温度、母材导热性等。理想热循环：在过热温度停留时间短一些(保持细晶粒)，焊后在650附近的冷却速度慢一些。图焊接热循环曲线3.焊接熔池的结晶过程结晶过程：从熔池底壁上半熔化状态的晶粒开始，垂直熔合线向熔池中心生长，呈柱状枝晶。影响偏析的因素：焊缝成形系数—焊道的宽度与计算厚度之比。太小，形成中心线偏析，易产生热裂纹。(图3-3)4.焊接应力

4、与焊接变形产生原因：焊件各部分不能同步加热和冷却，不能自由冷缩热胀。影响：①焊接应力：降低焊接结构的承载能力；引起裂纹。②焊接变形：影响焊接结构的形状尺寸、制造成本、使用要求。形成过程：如图3-3所示。如图3-3a所示，图中虚线表示接头横截面的温度分布，也表示金属若能自由膨胀的伸长量分布。实际上接头是个整体，无法进行自由膨胀，平板只能在宽度方向上整体伸长Δl，造成焊缝及邻近区域的伸长受到远离焊缝区域的限制而产生压应力，而远离焊缝区的部位则产生拉应力，当焊缝及邻近区域的压应力超过材料的屈服点时，便会产生压缩的塑性变形，塑性变形量为图3-3a中虚线包围的空白部分。焊后冷却时，金属若能自由收缩

5、，由于焊缝及邻近区域高温时已产生的压缩塑性变形会保留下来，不能再恢复，故会缩至图3-3b中的虚线位置，两侧则恢复到焊接前的原长，但这种自由收缩同样无法实现，由于整体作用，平板的端面将共同缩短至比原始长度短Δl‘的位置，这样焊缝及邻近区域受拉应力作用，而其两侧受到压应力作用。图3-3　低碳钢平板对接焊时应力和变形的形成（a）焊接中 （b）冷却后变形形式示意图产生原因收缩变形由焊接后焊缝的纵向（沿焊缝长度方向）和横向（沿焊缝宽度方向）收缩引起角变形由于焊缝横截面形状上下不对称，焊缝横向收缩不均引起弯曲变形T形梁焊接时，焊缝布置不对称，由焊缝纵向收缩引起扭曲变形工字梁焊接时，由于焊接顺序和焊接

6、方向不合理引起结构上出现扭曲波浪变形薄板焊接时，焊接应力使薄板局部失稳而引起表常见焊接变形的基本形式预防和减小焊接应力和变形的工艺措施1.焊前预热预热的目的是减小焊件上各部分的温差，降低焊缝区的冷却速度，从而减小焊接应力和变形,预热温度一般为400℃以下。2.选择合理的焊接顺序1)尽量使焊缝能自由收缩，这样产生的残余应力较小。图示为一大型容器底板的焊接顺序,若先焊纵横向焊缝3，再焊横向焊缝1和2，则焊缝1和2在横向和纵向的收缩都会受到阻碍，焊接应力增大，焊缝交叉处和焊缝上都极易产生裂纹。2)采用分散对称焊工艺，长焊缝尽可能采用分段退焊或跳焊的方法进行焊接，这样加热时间短、温度低且分布均匀

7、，可减小焊接应力和变形，如图所示。3.加热减应区铸铁补焊时，在补焊前可对铸件上的适当部位进行加热，以减少焊接时对焊接部位伸长的约束，焊后冷却时，加热部位与焊接处一起收缩，从而减小焊接应力。被加热的部位称为减应区，这种方法叫做加热减应区法，如图所示。利用这个原理也可以焊接一些刚度比较大的焊缝。4．反变形法焊接前预测焊接变形量和变形方向，在焊前组装时将被焊工件向焊接变形相反的方向进行人为的变形，以达到抵消焊接变形的目的，如图所示。5．刚