第三章 常用金属材料的焊接-36.ppt

第三章 常用金属材料的焊接 金属材料的焊接性 碳钢的焊接 合金结构钢的焊接 铸铁的补焊 非铁金属及其合金的焊接 第一节 金属材料的焊接性 第二节 碳钢的焊接 第三节 合金结构钢的焊接 第四节 铸铁的补焊 第五节 非铁金属及其合金的焊接 第五节 非铁金属及其合金的焊接 * 一、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、工艺参数及结构形式条件下，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，表现出易焊和难焊的差别。 金属材料的焊接性不是一成不变的，同一种金属材料，采用不同的焊接方法、焊接材料及焊接工艺（包括预热和热处理等），其焊接性可能有很大差别。 例如，化学活泼性极强的钛，焊接是比较困难的，曾一度认为钛的焊接性很不好。但自氩弧焊的应用比较成熟以后，钛及其合金的焊接结构已在航空等工业部门广泛应用。 由于新能源的发展，等离子弧焊接、真空电子束焊接、激光焊接等新的焊接方法相继出现，使钨、钼、钽、铌、锆等高熔点金属及其合金的焊接都已成为可能。 焊接性包括两个方面： 一是工艺焊接性 主要是指焊接接头产生工艺缺陷的倾向，尤其是出现各种裂纹的可能性； 二是使用焊接性 主要是指焊接接头在使用中的可靠性，包括焊接接头的力学性能及其它特殊性能(如耐热、耐蚀性能等)。 金属材料这两方面的焊接性可通过估算和试验方法来确定。 可焊性研究的工程意义： 根据目前的焊接技术水平，工业上应用的绝大多数金属材料都是可焊的，只是焊接时的难易程度不同而已。 当采用新的材料制作焊接结构时，了解及评价新材料的焊接性，是产品设计、施工准备及正确制定焊接工艺的重要依据。 二、钢材焊接性的估算方法 实际焊接结构所用的金属材料绝大多数是钢材。 影响钢材焊接性的主要因素是化学成分。 各种化学元素对焊缝组织性能、夹杂物的分布以及对焊接热影响区的淬硬程度等的影响不同，对产生裂纹倾向的影响也不同。 在各种元素中，碳的影响最为明显，其它元素的影响可折合成碳的影响。 因此可用碳当量法来估算被焊钢材的焊接性。硫、磷对钢材的焊接性能影响也很大，在各种合格钢材中，硫、磷含量都受到严格限制。 碳钢及低合金结构钢的碳当量经验公式为： 式中ω(C)、ω(Mn)、ω(Cr)、ω(Mo)、ω(V)、ω(Ni)、ω(Cu)为钢中相应元素的质量百分数。 根据经验： ω(C)当量0.4％时，钢材塑性良好，淬硬倾向不明显，焊接性良好。在一般的焊接工艺条件下，焊件不会产生裂纹。但厚大工件或在低温下焊接时，应考虑预热。 ω(C)当量=0.4％～0.6％ ω(C)当量0.6％ 碳钢及低合金结构钢的碳当量经验公式为： 式中ω(C)、ω(Mn)、ω(Cr)、ω(Mo)、ω(V)、ω(Ni)、ω(Cu)为钢中相应元素的质量百分数。 根据经验： ω(C)当量0.4％ ω(C)当量=0.4％～0.6％时，钢材塑性下降，淬硬倾向明显，焊接性能相对较差。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纹。 ω(C)当量0.6％时 碳钢及低合金结构钢的碳当量经验公式为： 式中ω(C)、ω(Mn)、ω(Cr)、ω(Mo)、ω(V)、ω(Ni)、ω(Cu)为钢中相应元素的质量百分数。 根据经验： ω(C)当量0.4％ ω(C)当量=0.4％～0.6％ ω(C)当量0.6％时，钢材塑性较低，淬硬倾向很强，焊接性不好。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。 利用碳当量法估算钢材焊接性是粗略的，因为钢材的焊接性还受结构刚度、焊后应力条件、环境温度等因素的影响。 例如，当钢板厚度增加时，结构刚度增大，焊后残余应力也较大，焊缝中心部位处于三向拉应力状态，因此表现出焊接性下降。 在实际工作中确定材料焊接性时，除初步估算外，还应根据实际情况进行抗裂试验及焊接接头使用焊接性的试验，为制定合理的工艺规程提供依据。 三、小型抗裂试验法 小型抗裂试验法所用试样的尺寸较小，应用简便，能定性评定不同拘束形式的接头产生裂纹的倾向。 常用的试验方法：刚性固定对接试验法 斜Y形坡口试验法(小铁研法) 十字接头试验法等 刚性固定对接试验法 先加工出一个厚度大于40 mm的方形刚性底板，边长由焊接方法确定(焊条电弧焊时为300 mm，埋弧焊时为400 mm)。 再将待试焊接性的钢材按实际产品厚