武汉理工大学金属工艺学课件

焊接接头的不完整性称焊接缺陷。主要有焊接裂纹、未焊透、夹渣、气孔和焊缝外观缺陷等。4.5焊接缺陷与检验

4.5.1焊接裂纹1、热裂纹热裂纹的特征热裂纹可发生在焊缝区或热影响区。热裂纹的微观特征是沿晶界开裂，所以又称晶间裂纹。因热裂纹在高温下形成，所以有氧化色彩。热裂纹动画仿真热裂纹产生的原因:晶间存在液态薄膜。接头中存在拉应力。热裂纹的防止:限制钢材和焊条、焊剂的低熔点杂质，如硫和磷含量。Fe和FeS易形成低熔点共晶，其熔点为988℃，很容易产生热裂纹。缩小结晶温度范围，改善焊缝组织，细化焊缝晶粒，提高塑性减少偏析。减少焊接应力的工艺措施，如采用小线能量，焊前预热，合理的焊缝布置等。2、冷裂纹冷裂纹的形态和特征焊缝区和热影响区都可能产生冷裂纹。冷裂纹的特征是无分支，通常为穿晶型。冷裂纹无氧化色彩。最常见的冷裂纹是延迟裂纹，即在焊后延迟一段时间才发生的裂纹。冷裂纹动画仿真延迟裂纹的产生原因:焊接接头(焊缝和热影响区及熔合区)的淬火倾向严重，产生淬火组织，导致接头性能脆化。焊接接头含氢量较高，并聚集在焊接缺陷处形成大量氢分子，造成非常大的局部压力，使接头脆化。存在较大的拉应力。因氢的扩散需要时间，所以冷裂纹在焊后需延迟一段时间才出现。由于是氢所诱发的，也叫氢致裂纹。防止延迟裂纹的措施:选用碱性焊条或焊剂，减少焊缝金属中氢的含量，提高焊缝金属塑性。焊条焊剂要烘干，焊缝坡口及附近母材要去油水；除锈，减少氢的来源。工件焊前预热，焊后缓冷，可降低焊后冷却速度，避免产生淬硬组织，并可减少焊接残余应力。采取减小焊接应力的工艺措施，如对称焊，小线能量的多层多道焊等。焊后立即进行去氢（后热）处理，加热到250℃，保温2～6h，使焊缝金属中的扩散氢逸出金属表面。焊后进行清除应力的退火处理。4.5.2气孔焊缝气孔有三种：氢气孔高温时，氢在液体中的溶解度很大，大量的氢溶入焊缝熔池中，而焊缝熔池在热源离开后快速冷却，氢的溶解度急速下降，析出氢气，产生氢气孔。一氧化碳气孔当熔池氧化严重时，熔池存在较多的FeO，在熔池温度下降时，将发生如下反应：FeO+C=Fe+CO↑此时，若熔池已开始结晶，则CO将来不及逸出，便产生CO气孔。熔池氧化愈严重，含碳量愈高，越易产生CO气孔。氮、氢的溶解度变化氮气孔熔池保护不好时，空气中的氮溶入熔池而产生。

防止气孔的方法：焊条、焊剂要烘干，焊丝和焊缝坡口及其两侧的母材要清除锈、油和水。焊接时采用短弧焊，采用碱性焊条。CO2焊时，采用药芯焊丝。采用低碳材料都可减少和防止气孔的产生。4.6焊焊接接件件结结构构设设计计4.6.1焊焊件件材材料料的的选选择择4.6.2焊焊接方方法的的选择择4.6.3焊焊接接接头工工艺设设计4.6.4典典型焊焊件的的工艺艺设计计4.6.1焊焊接接材料料的选选择焊接材材料的的选择择原则则：尽量选选用可可焊性性好的的材料料:w(C)＜＜0.25%的的低碳碳钢或或w(CE)＜＜0.4%的低低合金金钢。。因这这类钢钢淬硬硬倾向向小，，塑性性高，，焊接接工艺艺简单单。尽量选选用镇镇静钢钢。镇镇静钢钢含气气量低低，特特别是是含H2和和O2量低低，可可防止止气孔孔和裂裂纹等等缺陷陷。异种金金属焊焊接时时焊缝缝应与与低强强度金金属等等强度度，而而工艺艺应按按高强强度金金属设设计。。尽量采采用工工字钢钢、槽槽钢、、角钢钢和钢钢管等等型材材，以以简化化工艺艺过程程。生产单单件钢钢结构构件1．板板厚在在3～～10mm,强度度较低低，且且焊缝缝较短短应选选用手手弧焊焊。2．板板厚在在10mm以以上，，焊缝缝为长长直焊焊缝或或环焊焊缝应应选用用埋弧弧焊。。3．板板厚小小于3mm，，焊缝缝较短短应选选用CO2焊。。生产大大批量量钢结结构1．板板厚小小于3mm,无密密封要要求应应选用用电阻阻点焊焊，有有密封封要求求应选选用缝缝焊。。2．板板厚在在3～～10mm,焊缝缝为长长直焊焊缝或或环焊焊缝，，应选选用CO2自动动焊。。3．板板厚大大于10mm，焊焊缝为为长直直焊缝缝和环环焊缝缝隙，，应选选用埋埋弧焊焊或电电渣焊焊。生产不不锈钢钢、铝铝合金金和铜铜合金金结构构1．板板厚小小于3mm,应应选选用脉脉冲钨钨极和和钨极极氩弧弧焊。。2．板板厚在在3～～10mm,焊缝缝为长长直焊焊缝或或环焊焊缝，，应选选用熔熔化极极氩弧弧或等等离子子弧自自动焊焊。4.6.2焊焊接接方法法的选选择焊缝的的布置置1．焊焊缝应应尽可可能分分散，，如右右图。。以便便减小小焊接接热影影响区区，防防止粗粗大组组织的的出现现。2．焊焊缝的的位置置应尽尽可能能对称称分布布，如如右图图，以以抵消消焊接接变形形。4.6.3焊焊接接接头头工艺艺的设设计3．焊焊缝应应尽可可能避避开最最大应应力和和应力力集中中的位位置，，如右右图。。以防防止焊焊接应应力与与外加加应力力相互互叠加加，造造成过过大的的应力力和开开裂。。4．焊焊缝应应尽量量避开开机械械加工工表面面，如如右图图，以以防止止破坏坏已加加工面面。5．应应便于于焊接接操作作，如如下图图。焊焊缝位位置应应使焊焊条易易到位位，焊焊剂易易保持持，电电极易易安放放。接头型型式的的选择择与设设计接头型型式应应根据据结构构形状状、强强度要要求、、工件件厚度度、焊焊后变变形大大小、、焊条条消耗耗量、、坡口口加工工难易易程度度等各各个方方面因因素综综合考考虑决决定。。1．熔熔焊接接头设设计2．压压焊接接头设设计（1））点焊焊接头头设计计点焊接接头设设计包包括焊焊点直直径d0，焊点点数n等（2））摩擦擦焊的的接头头型式式摩擦焊焊接头头的型型式，，不仅仅根据据产品品的设设计要要求来来确定定，同同时也也要考考虑到到摩擦擦焊接接工艺艺的特特点。。4.6.3典典型型焊件件的工工艺设设计结构名名称：：中压压容器器材料：：16MnR（（原材材料尺尺寸为为1200×5000mm））件厚：：筒身身12mm；封封头14mm；；人孔孔圈20mm；；管接接头7mm压力容容器生产数数量：：小批生生产工艺设设计要要点：：筒身用用钢板板冷卷卷，按按实际际尺寸寸，可可分为为三节节，为为避免免焊缝缝密集集，筒筒身纵纵焊缝缝可相相互错错开180°，，封头头应采采用热热压成成型，，与筒筒身连连接处处应有有30mm～～50mm的直直段，，使焊焊缝躲躲开转转角应应力集集中位位置。。根据各各条焊焊缝的的不同同情况况，可可选用用不同同的焊焊接方方法、、接头头型式式、焊焊接材材料与与工艺艺。焊接过过程模模拟9、静夜夜四无无邻，，荒居居旧业业贫。。。12月月-2212月月-22Sunday,December18,202210、雨中中黄叶叶树，，灯下下白头头人。。。22:21:2322:21:2322:2112/18/202210:21:23PM11、以我独独沈久，，愧君相相见频。。。12月-2222:21:2322:21Dec-2218-Dec-2212、故人江江海别，，几度隔隔山川。。。22:21:2322:21:2322:21Sunday,December18,202213、乍见翻翻疑梦，，相悲各各问年。。。12月-2212月-2222:21:2322:21:23December18,202214、他乡生生白发，，旧国见见青山。。。18十十二月202210:21:23下下午22:21:2312月-2215、比不不了得得就不不比，，得不不到的的就不不要。。。。十二月月2210:21下下午12月月-2222:21December18,202216、行动动出成成果，，工作作出财财富。。。2022/12/1822:21:2322:21:2318December202217、做前前，能能够环环视四四周；；做时时，你你只能能或者者最好好沿着着以脚脚为起起点的的射线线向前前。。。10:21:23下下午午10:21下下午22:21:2312月月-229、没有失败败，只有暂暂时停止成成功！。12月-2212月-22Sunday,December18,202210、很多事情情努力了未未必有结果果，但是不不努力却什什么改变也也没有。。。22:21:2322:21:2322:2112/18/202210:21:23PM11、成功就是是日复一日日那一点点点小小努力力的积累。。。12月-2222:21:2322:21Dec-2218-Dec-2212、世间成事事，不求其其绝对圆满满，留一份份不足，可可得无限完完美。。22:21:2322:21:2322:21Sunday,December18,202213、不知香积积寺，数里里入云峰。。。12月-2212月-2222:21:2322:21:23December18,202214、意志坚强强的人能把把世界放在在手中像泥泥块一样任任意揉捏。。18十二二月202210:21:23下下午22:21:2312月-2215、楚塞三湘接接，荆门九派派通。。。十二月2210:21下下午12月-2222:21December18,202216、少年十五二二十时，步行行夺得胡马骑骑。。2022/12/1822:21:2322:21:2318December202217、空山山新雨雨后，，天气气晚来来秋。。。10:21:23下下午午10:21下下午22:21:2312月月-229、杨柳柳散和和风，，青山山澹吾吾虑。。。12月月-2212月月-22Sunday,December18,202210、阅读读一切切好书书如同同和过过去最最杰出出的人人谈话话。22:21:2322:21:2322:2112/18/202210:21:23PM11、越是没有本本领的就越加加自命不凡。。12月-2222:21:2322:21Dec-2218-Dec-2212、越是无能的的人，越喜欢欢挑剔别人的的错儿。22:21:2422:21:2422:21Sunday,December18,