焊接结构的工艺性(作业).doc

焊接结构的工艺性 摘要：随着当代工业水平的提高，制造业有了突飞猛进的发展，与此相配套的工艺技术，比如：焊接，得到了长足的发展。进入21世纪，焊接技术有了更大的提升，本文将重点从焊接的缺陷及其预防，焊接接口的工艺性，焊接结构脆性，保护气体以及焊接的前景等五个方面对焊接结构的工艺性做一个较为具体的介绍。 关键字：焊接技术 工艺性 保护气体 前景 1.焊接过程实质 焊接是通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件达到原子结合的一种加工方法。 金属等固体材料之所以能保持固体形状的整体，是因为其内部原子之间的距离(晶格)十分小，原子间形成牢固的结合力。若要把两个分离的金属构件靠原子结合力的作用连接成一个整体，则需要克服两个困难： （1）.待连接表面不平，即使进行最精密的机械加工，其表面平面度也只能达到μm（微米）级，仍远远大于原子间结合所要求的数量级10-4μm。 （2）.表面存在的氧化膜和其他污染物阻碍金属表面原子之间接近到晶格距离并形成结合力。焊接过程就是克服这两个困难的过程。而熔焊（包括电弧焊）过程，从物理实质上来看就是在不加压的情况下，将工件待连接处的金属加热融化，靠液态金属的流动使原子互相靠近、熔合，冷却结晶而连接成牢固的整体。 2.产生焊接缺陷的原因及其处理措施 1.焊接残余应力 （1）.焊接残余应力的产生 残余应力就是在撤去所有外载荷后仍存在与物体中的应力。金属结构中残余应力可有各个生产阶段中的各种原因产生，如板材、棒料以及型材在轧制、铸造、锻造、和焊接等过程中均能产生残余应力。金属零件在加工成型过程中，如剪切、弯曲、机械加工及组装焊接时都能产生残余应力、金属结构由焊接冷却后产生的残余应力成为焊接的残余应力。 （2）.焊接残余应力对焊接结构的影响(焊接件承受拉伸载荷时) 1）只有对于低应力下出现的现象，例如脆性断裂以及腐蚀开裂等，焊接残余应力对焊接结构性能才有重大影响。 2）随着加载应力增大，残余应力的影响减小。 3）当施加的应力超过屈服应力时，残余应力对焊接结构性能影响可以忽略不计。 4）重复加载后残余应力的影响趋于减小 （3）.减小焊接残余应力的方法 1）在焊接过程中调节内应力的措施 ①采用合理的焊接顺序和方法 ②采用反变形法 ③锤击 2）焊后消除焊接残余应力的方法 ①钢的去应力退火 ②局部退火法 ③低温消除应力法 ④震动消除应力法 2.焊接结构变形 （1）分类 1)横向纵向收缩变形 2）弯曲变形 3）角变形 4)波浪边形 5）扭曲变形 （2）影响 焊接变形不但影响结构尺寸的准确和外形美观，而且有可能降低结构的承载能力，引起事故。 3.焊接接口的工艺性 1焊接接口的形式 对接接口 搭接接口 T型（十字）接口 角接接口 端接接口 4．焊接结构脆性断裂和疲劳断裂 5.气体保护电弧焊的工艺特点与分类 用作气体保护焊的保护气体有CO2、Ar、He、O2、N2、和H2，其中CO2、Ar、He可以单独用于焊接保护，也可以相互混合或与其他气体混合使用。O2、N2、H2则不能作为焊接保护气体，只能与其他气体混合使用。 各种保护气体对焊接工艺有不同的影响，主要表现在： （1）电弧升高的热特行不通。气体在电弧中的导热性影响电弧电压及输入焊缝的热能。 （2）氧化性气体与被焊金属及焊丝中各种元素的反应。CO2和大多数含有O2的保护气体不能用来焊铝，因为铝会氧化。 主要的单一保护气体 （1）CO2保护气体的特点 1）高效节能 2）生产效率高 3）焊接变形小 4）抗锈能力强 5）成本低 6）易实现自动化 (2)Ar保护气体的特点 氩气可以避免焊缝中合金元素的烧损和由此带来的其他焊接缺陷。但氩气没有脱氧剂去氢作用，焊接时对焊前清理非常严格否则会影响焊接质量。 （3）He保护气体的特点 氦气多用于薄壁件的焊接，使用时需采用较大的气体流量。氦气资源比较匮乏，价格昂贵，限制了其使用范围。 6.焊接工艺的前景 世界各工业发达国家世界各工业发达国家都非常重视焊接技术的发展与创新。美国和德国专家在讨论21世纪焊接的作用和发展方向。一致认为： （1）焊接（到2020年）仍将是制造业的重要加工技术，它是一种精确、可靠、低成本，并且是采用高科技连接材料的方法。 目前还没有其它方法能够比焊接更为广泛地应用于金属的连接，并对所焊产品增加更大的附加值。 （2）焊接技术（包括连接、切割、涂敷）现在以及将来，都有最大可能成功地将各种材料加工成可投入市场的产品的首选加工方法。 （3） 焊接不再是一种“应召工艺”，它将逐步集成到产品的全寿命过程，从设计、开发、制造到维修、再循环的各个阶段。 （4）焊接将被认为对改善产品全寿命的成本、质量和可靠性是至关重要的手段，而且对提高产品的市场竞争力有重要贡献。