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  • 常用金属材料的焊接及工艺

    作者:admin发表时间:2022-08-27

      (1)材料的化学成分:Wc↑→焊接性↓ 接头淬硬程度是引起焊接裂纹的原因。

      (2)焊接方法,焊接材料,焊件结构 间接判断法:用碳当量评价钢的焊接性

      碳当量的定义:指把钢中合金元素(包括碳)的含 量按其作用换算成碳的相当含量。即把影响焊接性 能的元素对可焊性的影响折算为碳的影响。

      根据经验分析: 1)C当量<0.4%时,焊接性好。一般的焊接工艺条件 下,不会产生裂纹;厚大件或在低温焊接时需预热;

      2) C当量=0.4~0.6%时,塑性降低,淬硬倾向逐渐明 显,焊接性较差。需焊前预热,采取工艺措施;

      3) C当量>0.6%时,塑性差,淬硬倾向大,焊接性差。 焊接前、中、后需都需采取措施。

      1)焊接性:焊接性良好——Wc0.25%,CE0.4%,一 般不会产生淬硬、冷裂倾向。

      手工电弧焊时,根据母材强度等级一般选用酸性焊条 E4303(J422)、E4320(J424)等;承受动载荷、结构复杂 的厚大焊件,选用抗裂性好的碱性焊条E4351(J427)、 E4316(J426)等。 埋弧焊时,一般选用焊丝H08A或H08MnA配合焊剂HJ431。

      1)焊接性:Wc=0.25~0.6% C当量≥0.4~0.6% 可焊性较差,随C↑,由中变差。 2)中碳钢焊接的主要特点(存在问题):

      1)“HAZ”区产生淬硬组织M及冷裂纹; 2)焊缝金属易产生热裂纹。

      防止裂纹(冷裂、热裂)工艺措施: 1)选用抗裂性能好的低H型焊条 J506、J507等 2)焊前预热;↓应力、↓冷速 Wc0.45%预热150~250℃; C、件厚↑,预热250~350℃。

      2、低合金结构钢的焊接 ★焊接结构中,用得最多的是低合金结构钢。主要用 于建筑结构和工程结构,如压力容器、锅炉、桥梁、 船舶、车辆和起重机械等。 (1) 焊接主要问题如下: ① 热影响区有淬硬倾向:

      300、350、400低等级(强度)普低钢或低合金钢 450、500、550高等级(强度)普低钢或低合金钢

      2、低合金结构钢的焊接 1、300、350、400低等级(强度)焊接特点:

      C当量 0.4% 焊接性良好。300级与Q235A(A3)几乎无 差别。16Mn(Q345为350级)可与低碳钢同等对待。 等级↑, “HAZ”区淬硬倾向↑,但只要规范得当 (低H型焊条、预热150~250℃、板厚20 mm焊后热 处理)仍可得良好的质量。

      2、450、500、550高等级(强度)焊接特点: C当量 = 0.40~0.50% 焊接性稍差。淬硬倾向增加, 热影响区容易产生马氏体组织,硬度明显增高,塑 性和韧度则下降。

      ② 焊接接头的裂纹倾向: 强度级别高,易出现冷裂纹;级别↑,裂纹加剧。 影响冷裂纹的因素三方面:

      焊缝及“HAZ”的含H量; (重要因素) “HAZ” 的淬硬程度; 接头处残余应力大小。

      2、低合金结构钢的焊接 (2)低合金结构钢焊接生产中采取的措施: 1.强度级别低,一般和低碳钢一样;

      2.对锅炉、压力容器等重要构件,当厚度大于 20mm时,焊后必须进行退火处理,以消除应力。

      3.强度级别高,焊前一般均需预热;焊接时,应 调整焊接参数,以控制热影响区的冷却速度。焊后 还应进行热处理以消除内应力。

      三、铸铁件的焊补 为修补铸件的缺陷而进行的焊接称为补焊。 1、铸铁的焊接特点 1)接头易产生白口组织及淬硬组织:

      铸铁的焊补一般采用气焊和手工电弧焊 1) 热焊法 焊前将工件局部或整体预热到600~700℃,焊后缓 慢冷却。特点是:焊补质量好,但生产率低,成本 高,劳动条件差,一般用于重要铸件。

      2) 冷焊法 焊前工件不预热或只进行400℃以下的低温预热的焊 补方法。冷焊法主要依靠焊条的化学成分来防止产 生白口组织和裂缝。特点是:生产率高,成本低, 劳动条件好,但质量不易保证。

      1 . 铜及铜合金的焊接 1)铜及铜合金的焊接特点:  铜的导热性高,焊接时热量极易散失。焊不透  铜在液态时易氧化,生成的CU2O与铜组成低熔点共

      晶,分布在晶界上形成薄弱环节; 力学性能低  铜的收缩系数大;易产生焊接应力和裂缝。  铜在液态时吸气性强;易产生气孔。  铜的电阻极小;不适宜电阻焊接。  铜合金中的元素更易氧化,使可焊性更差。

      焊丝与母材成分相近 焊接表面要清洁 1. 易氧化; AL2O3熔点2050℃ 2. 导热系数大,线膨系数大,易产生应力与变形; 3. 液态铝易吸气、尤其是吸H2,比Cu还强.↑气孔 4. 高温强度、塑性低,焊缝塌陷,用垫板,液—固同

       目前焊接铝及铝合金的常用方法有氩弧焊、气焊、点焊、 缝焊和钎焊。其中氩弧焊是焊接铝及铝合金较好的方法。 气焊常用于要求不高的铝及铝合金工件的焊接。

      ——如选高碳钢或合金结构钢,需预热和缓冷的条件 3)注意材料与焊接方法的匹配性

      ——如Al、Mg等,应选择亚弧焊的方法 4)尽量不选用异种材料相互焊接。

      5)尽量选用轧制型材,以减少备料工作量和焊缝数量, 降低成本,且减少焊接应力、变形和焊接缺陷。

      对接接头 角接接头 T形接头 搭接接头 (2) 坡口形式 与焊件厚度有关 根据设计或工艺需要,在焊件的待焊部位加工并装 配成一定几何形状的沟槽称为坡口。 目的:使接头处焊透并减小焊条的熔化量。

      焊件不在同一平面,产生附加弯矩,金属消耗量也 大,一般应避免采用。但不需开坡口,焊前准备简 便,装配时尺寸要求不高,对于受力不大的平面联 结与空间架构,采用搭接可以节省工时。

      1、焊条电弧焊 焊接板厚在6mm以下的对接焊缝时,用I型坡口直接 焊接,但当焊接厚度大于6mm的构件时,需开坡口。 单面坡口的可焊性较好,但焊条消耗量大,且焊后 易产生角变形;双面坡口受热均匀,变形较小,焊 条消耗量也小,但必须两面施焊。

      2、埋弧焊 板厚小于12mm时可直接采用I形坡口单面施焊, 板厚小于24mm时可直接采用I形坡口双面施焊, 焊更厚构件时需开坡口。

      电渣焊可选用对接接头、T形接头和角接接头。 生产中经常采用的是对接接头。 4、气焊 气焊由于火焰温度低, T形接头和搭接接头很少 采用,一般多采用对接接头和角接接头。

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