金属的焊接性及焊接结构设计ppt课件

1、第二十一讲第二十一讲 金属的焊接性与焊接构造设计金属的焊接性与焊接构造设计主讲：曹光明主讲：曹光明金属的焊接性与焊接构造设计金属的焊接性与焊接构造设计一、常用金属资料的焊接性一、常用金属资料的焊接性 1、焊接性概念、焊接性概念 2、碳当量、碳当量 4、低合金构造钢的焊接性、低合金构造钢的焊接性 3、碳钢的焊接性、碳钢的焊接性 二、焊接应力与变形二、焊接应力与变形 三、焊接构造工艺设计三、焊接构造工艺设计 1、焊接构造资料的选择、焊接构造资料的选择 2、焊接方法的选择、焊接方法的选择 3、焊接接头设计、焊接接头设计 3、焊接变形及预防措施、焊接变形及预防措施 2、焊接应力及减小措施、焊接应力及减

2、小措施 5、铸铁的焊补、铸铁的焊补 4、焊缝的设计、焊缝的设计四、常见的焊接缺陷了解四、常见的焊接缺陷了解 1、产生缘由与变形方式、产生缘由与变形方式 一、常用金属资料的焊接性一、常用金属资料的焊接性 1、焊接性概念、焊接性概念 金属资料在一定的焊接工艺条件下，金属资料在一定的焊接工艺条件下， 获得优质焊接接头的难易程度。获得优质焊接接头的难易程度。 金属的焊接性与焊接构造设计金属的焊接性与焊接构造设计焊接方法、资料、焊接规范、构焊接方法、资料、焊接规范、构外型式、预热及热处置等。外型式、预热及热处置等。 焊接性内容：焊接性内容： 1工艺焊接性，工艺焊接性， 指焊接接头产生工艺缺陷的敏感性，指

3、焊接接头产生工艺缺陷的敏感性， 尤其是出现各种尤其是出现各种 裂痕的能够性；裂痕的能够性； 2运用焊接性，运用焊接性， 指焊接接头在运用中的可靠性，指焊接接头在运用中的可靠性， 包括焊接接头的力学包括焊接接头的力学 性能及其它特殊性能如耐热、耐蚀性能等。性能及其它特殊性能如耐热、耐蚀性能等。 2、焊接性的评定、焊接性的评定 评定方法：评定方法： 各种焊接实验。各种焊接实验。 C当量当量 评定碳钢和普低钢的焊接性。评定碳钢和普低钢的焊接性。 碳当量阅历公式：碳当量阅历公式： 式中元素符号为钢中该元素含量的质量百分数，其值取成分范围的上限。式中元素符号为钢中该元素含量的质量百分数，其值取成分范围的

4、上限。 金属的焊接性与焊接构造设计金属的焊接性与焊接构造设计(%)1556CuNiVMoCrMnCCE当当 0.4%时，时， EC塑性良好，塑性良好， 淬硬和冷裂倾向小，淬硬和冷裂倾向小， 焊接性好，焊接性好， 当当 =0.40.6%时，时， EC塑性下降，塑性下降， 淬硬及冷裂倾向明显，淬硬及冷裂倾向明显， 焊接性较差。焊接性较差。 焊前适当预热，焊后缓慢冷却。焊前适当预热，焊后缓慢冷却。 当当 0.6%时，时， EC塑性较差。塑性较差。 淬硬和冷裂倾向严重，淬硬和冷裂倾向严重， 焊接性很差，焊接性很差， 焊前需求高温预热，焊前需求高温预热， 焊接时要采取减少焊接应力和防止裂纹的工艺措施，焊

5、接时要采取减少焊接应力和防止裂纹的工艺措施， 焊后需求进展适当热处置等。焊后需求进展适当热处置等。 普通焊件不会产生裂纹。普通焊件不会产生裂纹。 3、碳钢的焊接性、碳钢的焊接性 金属的焊接性与焊接构造设计金属的焊接性与焊接构造设计1低碳钢的焊接：低碳钢的焊接： C0.25%， 塑性好，无淬硬倾向，焊接性好，塑性好，无淬硬倾向，焊接性好， 无需任何工艺措施，适于各种方法。无需任何工艺措施，适于各种方法。 2中碳钢的焊接：中碳钢的焊接： C=0.25-0.6%， 淬火钢，焊接性由良好淬火钢，焊接性由良好差。差。 焊缝及热影响区易产生气孔、裂纹。焊缝及热影响区易产生气孔、裂纹。 工艺措施：工艺措施：

6、 焊前预热焊前预热150250 ， 焊后缓冷并去应力回火。焊后缓冷并去应力回火。 焊件开坡口，焊件开坡口， 且采用细焊条、小电流、多层焊。且采用细焊条、小电流、多层焊。 选用塑、韧性好的低氢型焊条，选用塑、韧性好的低氢型焊条， 提高焊缝塑性，防止裂纹。提高焊缝塑性，防止裂纹。 3高碳钢的焊接：高碳钢的焊接： 含碳量高，导热性差，淬硬倾向大，含碳量高，导热性差，淬硬倾向大， 普通不用于制造焊接构造，普通不用于制造焊接构造， 仅对损坏的机件进展焊补。仅对损坏的机件进展焊补。 焊补时也要采取与中碳钢类似的工艺措施，以防止产生裂纹。焊补时也要采取与中碳钢类似的工艺措施，以防止产生裂纹。 4、低合金构造

7、钢的焊接性、低合金构造钢的焊接性 金属的焊接性与焊接构造设计金属的焊接性与焊接构造设计普低钢的焊接性与低碳钢类似，普低钢的焊接性与低碳钢类似， 但但b焊接性焊接性 低强度普低钢：低强度普低钢： s400MPa， CE 0.4%， 焊接性良好，焊接性良好， 无需工艺措施。无需工艺措施。 如：如：16Mn、9Mn2。高强度普低钢：高强度普低钢： s400MPa， CE 0.4-0.5%， 焊接性较差，冷裂倾向大。焊接性较差，冷裂倾向大。 如：如： 15MnVN、18MnMoNb、14MnMoV。焊前预热焊前预热150250 ， 焊后缓冷；焊后缓冷； 选用低氢型焊条；选用低氢型焊条； 焊件开坡口，焊

8、件开坡口， 且采用细焊条、小电流、多层焊。且采用细焊条、小电流、多层焊。 5、铸铁的焊补、铸铁的焊补 金属的焊接性与焊接构造设计金属的焊接性与焊接构造设计1铸铁焊补的特点铸铁焊补的特点 接头易产生白口、硬化组织；接头易产生白口、硬化组织； 接头易产生裂纹；接头易产生裂纹； 焊缝区易产生气孔、夹渣。焊缝区易产生气孔、夹渣。 熔池易流失，普通用于平焊补。熔池易流失，普通用于平焊补。 2铸铁焊补方法铸铁焊补方法 热焊法：热焊法： 焊前将焊件整体或部分预热至焊前将焊件整体或部分预热至600700并施焊，焊后缓冷。并施焊，焊后缓冷。 用于外形复杂，焊后需求机械加工的重要件。用于外形复杂，焊后需求机械加工

9、的重要件。 如汽缸体、汽缸盖、机床导轨等。如汽缸体、汽缸盖、机床导轨等。 5、铸铁的焊补、铸铁的焊补 金属的焊接性与焊接构造设计金属的焊接性与焊接构造设计冷焊法：冷焊法： 焊前不预热或低温预热焊前不预热或低温预热400 的焊补方法。的焊补方法。 用于易变形件焊补。用于易变形件焊补。 冷焊法主要依托焊条来调整焊缝的化学成分，冷焊法主要依托焊条来调整焊缝的化学成分， 加强焊缝的石墨化才干，加强焊缝的石墨化才干， 以防止或减少白口和裂纹的产生：以防止或减少白口和裂纹的产生： 钢芯铸铁焊条：钢芯铸铁焊条： 适用于非加工外表的焊补。适用于非加工外表的焊补。石墨化铸铁焊条：石墨化铸铁焊条： 适用于较大灰口

10、铸铁件的焊补。适用于较大灰口铸铁件的焊补。 焊缝性能与母材根本一样，具有良好的加工性焊缝性能与母材根本一样，具有良好的加工性 铜基铸铁焊条：铜基铸铁焊条：主要用于普通铸铁件的焊补。主要用于普通铸铁件的焊补。 抗裂性好，可进展机械加工。抗裂性好，可进展机械加工。 镍基铸铁焊条：镍基铸铁焊条： 主要用于重要件加工外表的焊补。主要用于重要件加工外表的焊补。 良好的抗裂性与加工性良好的抗裂性与加工性 高钒铸铁焊条：高钒铸铁焊条： 主要用于普通铸铁件的焊补。主要用于普通铸铁件的焊补。 可进展机械加工、塑性和抗裂较好。可进展机械加工、塑性和抗裂较好。 二、焊接应力与变形二、焊接应力与变形 金属的焊接性与焊

11、接构造设计金属的焊接性与焊接构造设计1、焊接应力与变形产生的缘由与方式：、焊接应力与变形产生的缘由与方式： 焊件在焊接过程中遭到不均匀加热和冷却。焊件在焊接过程中遭到不均匀加热和冷却。 低碳钢平板对接焊时应力和变形的构成低碳钢平板对接焊时应力和变形的构成 a焊接中焊接中 b冷却后冷却后 1缘由：缘由：金属的焊接性与焊接构造设计金属的焊接性与焊接构造设计2焊接变形的根本方式焊接变形的根本方式 变形形式变形形式示意图示意图产生原因产生原因收缩变形收缩变形 由焊接后焊缝的纵向（沿焊缝长度方向）和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）收缩引起横向（沿焊缝宽度方向）收缩引起 角角

12、变变 形形 由于焊缝横截面形状上下不对称，焊缝横向由于焊缝横截面形状上下不对称，焊缝横向收缩不均引起收缩不均引起 弯曲变形弯曲变形 焊缝布置不对称，焊缝较集中的一侧纵向收焊缝布置不对称，焊缝较集中的一侧纵向收缩较大引起缩较大引起 扭曲变形扭曲变形 由于焊接顺序和焊接方向不合理引起结构上由于焊接顺序和焊接方向不合理引起结构上出现扭曲出现扭曲 波浪变形波浪变形 薄板焊接时，焊接应力使薄板局部失稳而引薄板焊接时，焊接应力使薄板局部失稳而引起起 金属的焊接性与焊接构造设计金属的焊接性与焊接构造设计2、焊接应力变形预防措施、焊接应力变形预防措施 1焊前预热：焊前预热： 目的是减小焊件上各部分温差，目的是

13、减小焊件上各部分温差， 从而减小焊接应力和变形，从而减小焊接应力和变形， 预热温度普通为预热温度普通为400以下。以下。 2选择合理的焊接顺序：选择合理的焊接顺序： 尽量使焊缝能自在收缩，尽量使焊缝能自在收缩， 这样产生的剩余应力较小。这样产生的剩余应力较小。 采用分散对称焊工艺，采用分散对称焊工艺， 长焊缝尽能够采用分段退焊或跳焊法长焊缝尽能够采用分段退焊或跳焊法金属的焊接性与焊接构造设计金属的焊接性与焊接构造设计2、焊接应力变形预防措施、焊接应力变形预防措施 3加热减应区法：加热减应区法： 加热减应区法加热减应区法 a焊接时焊接时 b冷却时冷却时 4反变形法：反变形法： 5刚性固定法：刚性

14、固定法： 6设计时尽量减少焊缝的数量、长度和截面积，厚件两面坡口；焊缝尽设计时尽量减少焊缝的数量、长度和截面积，厚件两面坡口；焊缝尽量对称分布，防止密集和交叉。量对称分布，防止密集和交叉。 金属的焊接性与焊接构造设计金属的焊接性与焊接构造设计3、焊接应力变形的消除、焊接应力变形的消除 1锤击焊缝：锤击焊缝： 焊后用圆头小锤对红热形状下的焊缝进展锤击，焊后用圆头小锤对红热形状下的焊缝进展锤击， 可以延展焊缝，从而使焊接应力得到一定的释放。可以延展焊缝，从而使焊接应力得到一定的释放。 2焊后热处置：焊后热处置： 焊后对焊件进展去应力退火焊后对焊件进展去应力退火 3焊接变形的矫正：焊接变形的矫正：

15、机械矫正机械矫正 火焰矫正火焰矫正 金属的焊接性与焊接构造设计金属的焊接性与焊接构造设计三、焊接构造工艺设计三、焊接构造工艺设计 1、焊接构造资料的选择、焊接构造资料的选择 几条原那么：几条原那么： 1优先选用低碳钢和低强度低合金钢。优先选用低碳钢和低强度低合金钢。 2对于重要件应有先选用镇静钢。对于重要件应有先选用镇静钢。 3尽量选用同一牌号的资料。尽量选用同一牌号的资料。 4尽量选用型材。尽量选用型材。 以降低构造质量，减少焊缝数量，简化焊接工艺，添加构造件的刚性和强度。以降低构造质量，减少焊缝数量，简化焊接工艺，添加构造件的刚性和强度。 5等厚度资料。等厚度资料。 否那么思索过渡构造。否

16、那么思索过渡构造。 2、焊接方法的选择、焊接方法的选择 应根据以下原那么：应根据以下原那么： 1焊接接头运用性能及质量要符合构造技术要求。焊接接头运用性能及质量要符合构造技术要求。 2提高消费率，降低本钱。提高消费率，降低本钱。 3焊接现场设备条件及工艺能够性。焊接现场设备条件及工艺能够性。 金属的焊接性与焊接构造设计金属的焊接性与焊接构造设计三、焊接构造工艺设计三、焊接构造工艺设计 3、焊接接头设计、焊接接头设计 1对接接头对接接头 接头上应力分布比较均匀，焊接质量容易保证，优先选用。接头上应力分布比较均匀，焊接质量容易保证，优先选用。但对焊前预备和装配质量要求相对较高。但对焊前预备和装配质

17、量要求相对较高。 2搭接接头搭接接头 便于组装，常用于对装配要求简单的构造，便于组装，常用于对装配要求简单的构造， 但焊缝处易产生但焊缝处易产生应力集中和附加弯曲应力，应力集中和附加弯曲应力，应力分布不均，应力分布不均， 降低了接头强度，降低了接头强度， 且构造分量大，不经济，普通不用。且构造分量大，不经济，普通不用。 3角接接头、角接接头、T形接头形接头 受力情况比较复杂，受力情况比较复杂， 当焊件需求直角衔接时采用。当焊件需求直角衔接时采用。 金属的焊接性与焊接构造设计金属的焊接性与焊接构造设计三、焊接构造工艺设计三、焊接构造工艺设计 4、焊缝的设计、焊缝的设计 1便于施焊便于施焊 金属的

18、焊接性与焊接构造设计金属的焊接性与焊接构造设计三、焊接构造工艺设计三、焊接构造工艺设计 4、焊缝的设计、焊缝的设计 1便于施焊便于施焊 2焊缝应防止密集交叉焊缝应防止密集交叉 3焊缝尽量对称焊缝尽量对称 4应避开应力集中处和最大应力处应避开应力集中处和最大应力处 金属的焊接性与焊接构造设计金属的焊接性与焊接构造设计三、焊接构造工艺设计三、焊接构造工艺设计 4、焊缝的设计、焊缝的设计 1便于施焊便于施焊 2焊缝应防止密集交叉焊缝应防止密集交叉 3焊缝尽量对称焊缝尽量对称 4应避开应力集中处和最大应力处应避开应力集中处和最大应力处 5应避开机械加工外表应避开机械加工外表 6尽量减少焊缝数量及长度，

19、减少不用要的焊缝截面尺寸。尽量减少焊缝数量及长度，减少不用要的焊缝截面尺寸。 金属的焊接性与焊接构造设计金属的焊接性与焊接构造设计四、常见的焊接缺陷四、常见的焊接缺陷 缺陷缺陷名称名称 示意图示意图 特征特征 产生原因产生原因 气气 孔孔 焊接时，熔池中的过饱和焊接时，熔池中的过饱和H、N以以及冶金反应产生的及冶金反应产生的CO，在熔池凝固，在熔池凝固时未能逸出，在焊缝中形成的空穴时未能逸出，在焊缝中形成的空穴 焊接材料不清洁；弧长太焊接材料不清洁；弧长太长，保护效果差；焊接规范长，保护效果差；焊接规范不恰当，冷速太快；焊前清不恰当，冷速太快；焊前清理不当理不当 裂裂 纹纹 热裂纹：沿晶开裂，具有氧化色泽，热裂纹：沿晶开裂，具有氧化色泽，多在焊缝上，焊后立即开裂；多在焊缝上，焊后立即开裂；冷裂纹：穿晶开裂，具有金属光泽冷裂纹：穿晶开裂，具有金属光泽，多在