常用金属材料的焊接课件.ppt

金属工艺学 · 华中农业大学工学院 金属工艺学 · 华中农业大学工学院 金属工艺学 多媒体课件 华中农业大学《金属工艺学》课程组 3.3.1 金属材料的焊接性 3.3.2 碳钢的焊接 3.3.3 合金结构钢的焊接 3.3.4 铸铁的补焊 3.3 常用金属材料的焊接 3.3.5 有色金属的焊接 3.3.6 焊接缺陷与检验 主要内容： 重点内容： 能够根据材料的特性正确选择焊接方法。对可焊性差的材料在焊接时应采取哪些措施。 3.3.1 金属材料的焊接性 3.3.1.1金属焊接性的概念 金属材料的焊接性，是指被焊金属在采用一定的焊接方法、焊接材料、工艺参数及结构型式条件下，获得优质焊接接头的难易程度，即金属材料在一定的焊接工艺条件下，表现出“好焊”和“不好焊”的差别。 3.3.1.2金属焊接性的评定 碳当量法：碳钢及低合金结构钢的碳当量经验公式为： C当量＜0.4%时，钢材塑性良好，淬硬倾向不明显，可焊性良好。在一般的焊接工艺条件下，焊件不会产生裂缝，但对厚大工件或低温下焊接时应考虑预热。 C当量=0.4%～0.6%时，钢材塑性下降，淬硬倾向明显，可焊性较差。焊前工件需要适当预热，焊后应注意缓冷，要采取一定的焊接工艺措施才能防止裂缝。 C当量＞0.6%时，钢材塑性较低，淬硬倾向很强， 可焊性不好。焊前工件必须预热到较高温度，焊接时要 采取减少焊接应力和防止开裂的工艺措施，焊后要进行 适当的热处理，才能保证焊接接头质量。 3.3.1 金属材料的焊接性 3.3.2 碳钢的焊接 低碳钢含碳量不大于0.25%，塑性好，一般没有淬硬倾向，对焊接热过程不敏感，可焊性良好。焊这类钢时，不需要采取特殊的工艺措施，通常在焊后也不需要进行热处理（电渣焊除外）。 3.3.2.2 中、高碳钢的焊接 中碳钢含碳量在0.25%～0.6%之间，随含碳量的增加，淬硬倾向愈发明显，可焊性逐渐变差。在实际生产当中，主要是焊接各种中碳钢的铸钢件与锻件。 3.3.2.1 低碳钢的焊接 热影响区易产生淬硬组织和冷裂纹 中碳钢属于易淬火钢，热影响区被加热超过淬火温度的区段时，受工件低温部分的迅速冷却作用，将出现马氏体等淬硬组织。如焊件刚性较大或工艺不恰当时，就会在淬火区产生冷裂纹，即焊接接头焊后冷却到相变温度以下或冷却到常温后产生裂纹。 焊缝金属热裂纹倾向较大 焊接中碳钢时，因母材含碳量与硫、磷杂质远远高于焊条钢芯，母材熔化后进入熔池，使焊缝金属含碳量增加塑性下降。因此，焊接中碳钢构件，焊前必须进行预热，使焊接时工件各部分的温差减小，以减小焊接应力，同时减慢热影响区的冷却速度，避免产生淬硬组织。 中碳钢的焊接特点： 3.3.2 碳钢的焊接 3.3.3 合金结构钢的焊接 低合金钢的焊接特点： 热影响区的淬硬倾向 低合金钢焊接时，热影响区可能产生淬硬组织，淬硬程度与钢材的化学成分和强度级别有关。钢中含碳及合金元素越多，钢材强度级别越高，焊后热影响区的淬硬倾向也越大。强度级别大于450MPa级的低合金钢，淬硬倾向增加，热影响区容易产生马氏体组织，形成淬火区，硬度明显增加，塑性、韧性则下降。 焊接接头的裂缝倾向 不同环境温度的预热要求： 工件厚度/mm：16以下，不低于-10℃不预热, -10℃以下预热100～150℃ 工件厚度/mm：16-24，不低于-5℃不预热 ,-5℃以下预热100～150℃ 工件厚度/mm：24-40，不低于0℃不预热, 0℃以下预热100～150℃ 工件厚度/mm：40以上，均应预热100～150℃ 3.3.3 合金结构钢的焊接 低合金钢的焊接特点： 3.3.4 铸铁的补焊 1.铸铁的焊接特点： 熔合区易产生白口组织；易产生裂缝；易产生气孔 热焊法是焊前将工件整体或局部预热到600～700℃，焊后缓慢冷却。 　 3.3.4.1 铸铁的补焊方法 2.铸铁的焊接方法： 热焊法可防止工件产生白口组织和裂缝，焊后可以进行机械加工。但热焊法成本较高，生产率低，焊工劳动条件差。一般用于焊补形状复杂焊后需要加工的重要铸件，如床头箱、汽缸体等。 焊补之前，工件不预热或只进行400℃以下低温预热的焊补方法通常称为冷焊法。 主要依靠焊条来调整焊缝化学成分以防止或减少白口组织和避免裂缝。冷焊法方便灵活生产率高、成本低、劳动条件好。但焊接处切削加工性能较差。生产中多用于焊补要求不高的铸件以及怕高温预热引起变形的工件。 焊接时，应尽量采用小电流、短弧、窄焊缝、短焊道（每段不大于50mm）并在焊后及时轻轻锤击焊缝以松弛应力，防止焊后开裂。