焊接第十三节081120

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常用金属材料焊接及结构设计

第十八章钢的焊接性

钢的焊接性评定（C当量法）焊接件结构设计常用金属材料的焊接重点ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工高校

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第十八章一、金属材料焊接性材料在确定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度★接合性能:在给定的焊接工艺条件下，形成完好焊接接头的实力(接头对产生焊接裂纹的敏感性)★运用性能:在给定的焊接工艺条件下，焊接接头在运用条件下平安运行的实力(耐高温、耐腐蚀)评价金属材料的焊接性，是焊接结构设计、确定焊接方法、制定焊接工艺的重要依据ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工高校★

夹杂焊后残留在焊缝中的熔渣(FeO,SiO2)★原因-焊接材料质量不好焊接电流太小，焊接速度太快焊接缺陷-aChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工高校★气孔熔池中气泡凝固时未能逸出而残留下来所形成的空穴★原因-焊件和焊接材料有油污、铁锈及其它氧化物-焊接区域疼惜不好-焊接电流过小，弧长过长，焊接速度过快焊接缺陷-bChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工高校★

焊接裂纹★原因焊缝及其母材的碳当量过高or焊缝冷却速度过快-Martensite等硬相产生-焊接应力过大卷板钢管柱焊缝焊接缺陷-cChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工高校

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第十八章1.间接推断法(碳当量法)把钢中合金元素的含量，按其作用折算成碳的相当含量（以碳的作用系数为1）作为粗略地评定钢材焊接性的一种参考指标CCT图ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工高校

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第十八章2.干脆试验法在正确限制焊接工艺参数条件下，按规定要求焊接工艺试板，然后检测焊接接头对裂纹、气孔、夹渣等缺陷的敏感性，来评定焊接性★试验方法☆Y形坡口对接焊缝裂纹试验（小铁研式试验）☆刚性固定对接法ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工高校

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第十八章二.常用金属材料的焊接1.碳素钢的焊接★低碳钢的焊接(<0.25%C)☆通常状况下：低碳钢含碳量较少，WCE＜0.4％，一般没有淬硬、冷裂倾向，因此焊接性良好，焊接时通常不需实行特殊的工艺措施，即能获得优质焊接接头☆特殊状况下：－焊接较厚或刚性很大的构件→考虑焊后热处理－低温环境下焊接刚性大的结构→考虑焊前预热(在低于0℃、焊接厚度大于50mm的钢板时，应将其预热至100～150℃)☆适用的焊接方法：几乎可接受全部的焊接方法进行焊接，并都能保证焊接接头的良好质量SiberianChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工高校

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第十八章★中碳钢的焊接(0.25-0.6%C)随着含碳量的增加，中碳钢的焊接性降为中等，-焊缝:易产生热裂，-热影响区:易产生淬硬组织甚至产生冷裂☆热裂纹→焊缝金属在高温状态下产生的裂纹☆冷裂纹→在焊后相当低的温度下（大约在Ms点以下),有时甚至放置相当长的时间才产生。☆实行的措施：焊接时将焊件适当预热（150～250℃），焊后要缓冷，都能防止焊接缺陷的产生Crack-Fig.ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工高校

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第十八章★高碳钢的焊补(＞0.6%C)高碳钢的含碳量大于0.6％，其焊接性差。通常仅用手弧焊和气焊对其进行补焊。☆补焊：为修补工件的缺陷而进行的焊接☆实行措施：为防止焊缝裂纹，应合理选用焊条，焊前应进行退火处理。接受结构钢焊条时，焊前必需预热（250～350℃以上），焊后留意缓冷并进行消退应力退火。Mr.LiuChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工高校

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第十八章2.低合金结构钢的焊接ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工高校

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第十八章

3.铸铁的焊补★

铸铁焊接特点☆焊接过程中C和Si等石墨化元素会大量烧损，不利于石墨化，焊接接头易出现白口及淬硬组织。☆铸铁中含有较多的C和Si，它们在焊接时被烧损后将形成CO2气孔和SiO2熔渣，极易在焊缝中形成气孔

和夹渣缺陷。☆裂纹倾向大。会在热影响区或焊缝中产生裂纹。鉴于铸铁的焊接性差，一般铸铁不宜作焊接结构件，在铸铁件出现局部损坏时往往进行焊补修复ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工高校

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第十八章4.铸铁的焊补方法★热焊法-在焊接前将工件全部或局部加热到600～700℃，-在焊接过程中保持确定温度，焊后在炉中缓冷。-用热焊法时，焊件冷却缓慢，温度分布匀整，有利于消退白口组织，减小应力，防止产生裂纹。-但热焊法成本高，工艺困难，生产周期长，劳动条件差。★冷焊法-冷焊法是指工件在焊前不预热或预热温度较低(400℃以下)-可以提高生产率，降低焊补成本，改善劳动条件-但焊补质量有时不易保证。焊后立刻轻轻锤击焊缝，以减小应力防止产生裂纹ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工高校

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第十八章二、焊接件结构设计设计焊接结构除应考虑结构的功能要求外，还应考虑结构的焊接工艺，以保证焊接质量，并力求做到高生产率，低成本。★材料选择★焊缝布置★焊接件形态★接头与坡口设计ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工高校

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第十八章1.材料选择在满足结构功能要求的前提下，应尽可能选用焊接性良好的材料来制造焊接结构件。一般低碳钢和低合金结构钢都具有良好的焊接性，应尽量选用2)焊接结构应尽量选用同种金属材料制作。ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工高校

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第十八章2.焊缝布置-焊缝是构成焊接接头的主体部分，在平焊、横焊、立焊和仰焊中，平焊操作便利，易于保证焊缝质量，因此在生产中应尽量使焊缝处于平焊位置。-焊接结构中焊缝的布置是否合理，对焊接接头质量和生产率有很大影响。ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工高校

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第十八章1）焊缝布置应便于焊接操作布置焊缝要考虑有足够的焊接空间以满足焊接运条须要ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工高校

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第十八章ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工高校

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第十八章2）尽量削减焊缝数量在设计焊接结构时，应尽量选用型材、管材，形态困难的部分可接受冲压件、锻件和铸钢件，以削减焊缝数ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工高校

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第十八章3）应避开密集和交叉的焊缝焊缝密集或交叉会使接头处严峻过热，力学性能下降，并将增大焊接应力ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工高校

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第十八章4）尽量使焊缝对称焊缝对称布置可使各条焊缝产生的焊接变形相互抵消，这对减小梁、柱等结构的焊接变形有明显效果ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工高校

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第十八章5）焊缝应尽量避开最大应力和应力集中的位置ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工高校

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第十八章6）焊缝转角处应平滑过度焊缝转角处易产生应力集中，尤其在尖角处更为严峻，故应平滑过度7）焊缝应避开切削加工表面若焊接结构在某些部分要求有较高的精度，且必需加工后进行焊接时，为避开加工精度受到影响，焊缝应远离加工表面ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工高校

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第十八章3.焊接件形态焊接件结构常选择最简洁的形态-直线形、圆柱形、圆锥形、半球形、球形等。☆以上形态构件的焊接工艺性好，便于接受高生产率的自动焊接方法☆当接受必要的工艺装备的状况下，大都能在水平位置进行焊接☆能便利自由地接近焊缝正面和根部，焊缝长度最短，且填充金属量最少ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工高校

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第十八章4.接头形式的选择选择焊接接头时，应考虑焊件结构形态、焊件厚度、坡口加工难易程度、运用要求★对接接头应力分布匀整，接头质量简洁保证★搭接接头应力分布困难，易产生附加弯曲应力★角接接头只起连结作用，不能用来传递工作载荷★T形接头在船体结构中应用较广ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工高校

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第十八章5.接头坡口形式的选择开坡口的目的是为了保证焊缝根部焊透，便于清除熔渣，获得较好的接头形态，并能调整母材金属与填充金属的比例。不同板厚的工件其坡口形式也不同ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工高校

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第十八章三、焊缝的缺陷及检验

★

裂纹：热裂纹、冷裂纹★

非金属夹杂物：

各类非金属夹杂物混入钢锭在钢材表面或内部造成的缺陷。★

孔洞：各类气孔、缩孔ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工高校

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第十八章

四种常见探伤方法的适用性及费用对比ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工高校

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第十八章ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工高校

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第十八章某钢板对接焊缝X射线照相底片

V型坡口，手工电弧焊，未焊透

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第十八章某钢板对接焊缝X射线照相底片

V型坡口，手工电弧焊，密集气孔

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第十八章W18Cr4V-45钢棒

对接电阻焊缝中的夹渣断口照片

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第十八章钢板对接焊缝X射线照相底片

V型坡口，手工电弧焊，局部夹渣

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第十八章冷裂纹ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工高校

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第十八章微观沿晶裂纹ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工高校

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第十八章焊缝裂纹ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工高校

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第十八章马氏体裂纹ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工高校

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第十八章船体焊接裂纹ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工高校Afallintothepit,againinyourwit

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第十八章我们是有涵养的贵族出身…ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工高校Homework

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第十八章18.2什么叫可焊性？怎样评定或推断材料的可焊性？18.3力学性能相等的中碳钢与一般低合金钢，哪一种更宜于作为焊接结构用材？为什么？18.9下图所示二种焊件，其焊缝布置是否合理？若不合理，请加以改正。ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工高校

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第十八章南京长江二桥ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工高校

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第十八章Thefatherwasreadingtheschoolreportwhichhadjustbeenhandedtohimbyhishopefulson.Hisbrowwaswrathfulasheread,"English,poor;French,weak;mathematics,fair;"andhegaveaglanceofdisgustatthequakinglad."Well,Dad."saidtheson,"Itisnotasgoodasitmightbe,buthaveyouseenthat?"Andhepointedtothenextlinewhichread,"health,excellent."ChangchunUniversityofScienceandTechnology长春理工高校

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第十八章Twoguyswerewalkingthroughthejungle.Allofasudden,atigerappearsfromadistance,runningtowardsthem.Oneoftheguystakesoutapairof"Nikes"fromhisbagandstartstoputthemon.Theotherguywithasurprisedlookandexclaims,"Doyouthinkyouwillrunfasterthanthetigerwiththose?"Hisfriendreplies:"Idon'thavetooutrunit,Ijusthavetorunfasterthanyou."C