金属材料焊接工艺A.ppt

金属材料焊接工艺

南华大学

张元钟课程主要内容：焊接性及其试验方法常用金属材料的焊接焊接结构设计第一章金属焊接性及试验方法第一节金属材料的焊接性一、金属材料焊接性及其影响因素——金属材料是否具有适应焊接加工，以及焊接加工后是否能在使用条件下安全运行的能力。包括了两方面的内涵：1、在焊接加工时金属形成完整焊缝的能力。2、已形成的焊接接头在使用条件下安全运行的能力。即结合性能和使用性能焊接性又分为：工艺焊接性——指在一定工艺条件下，获得优质、无缺陷的焊接接头的能力。不是金属本身所固有的性能。与焊接方法和具体工艺有关。使用焊接性——接头满足某种使用性能的能力。包括力学性能、低温韧性、耐蚀性能等。工艺焊接性与使用焊接性材料因素工艺因素结构因素使用条件材料因素包括母材和焊接材料（焊条、焊丝、焊剂等）母材的性能主要影响热影响区的性能焊接材料主要对焊缝性能影响大二、焊接性的影响因素对熔池的保护效果工艺措施的影响：热源的特性（能量密度的大小）预热、焊后热处理（降低残余应力，防止裂纹）焊接方法的影响：工艺因素0102焊接结构的形状、尺寸、厚度、坡口形式、焊缝布置等。影响接头的传热和应力状态。结构因素结构的工作温度、负载条件、工作介质等使用条件工艺焊接性：考察材料能不能焊。产生焊接缺陷的倾向性。——就是对金属材料焊接的容易程度作出判断和预测估计可能出现的问题，分析产生问题的原因并寻求解决的方法。使用焊接性：焊后能不能用。一般以母材的性能为依据，考察焊缝金属和热影响区金属的性能与母材的差别及产生的原因。三、焊接性分析方法评价焊缝金属抗热裂纹的能力评价焊缝和热影响区金属抗冷裂纹的能力评价焊接接头抗脆性转变的能力评价焊接接头的使用性能焊接性试验内容第二节焊接性试验内容与方法工艺焊接性试验直接法：焊接热裂纹试验焊接冷裂纹试验再热裂纹试验焊接气孔敏感性试验层状撕裂试验热应变时效脆化试验二、焊接性试验方法裂纹敏感指数及临界应力01连续冷却组织转变图02断口分析、金相组织分析03焊接热影响区最高硬度04焊接热、力模拟试验05焊接专家系统、仿真系统等06间接法：由碳当量推测焊接性压力容器的爆破试验直接法：实际产品结构运行的服役试验01焊缝及接头的低温脆性试验焊缝及接头的断裂韧性试验焊缝及接头的高温性能试验焊缝及接头的疲劳、动载试验焊缝及接头的抗腐蚀性、耐磨性试验、应力腐蚀开裂试验间接法：焊缝及接头的常规力学性能试验02使用焊接性试验一、碳当量法就是将母材中各种元素的影响折合成碳的影响当CE0.4%时,冷裂倾向不大,焊接性能好当CE=0.4～0.6%时,冷裂倾向明显,焊接性较差当CE0.6%时,冷裂倾向严重,焊接性差未考虑到结构和板厚第三节常用焊接性试验方法可调拘束裂纹试验法用途：用于研究各类热裂纹。原理：在焊缝凝固后期施加不同的应变值，研究产生裂纹的规律。当外加应变值超过焊缝金属或热影响区内塑性变形能力时，将产生裂纹。三、斜Y坡口裂纹试验法用途：用于评价打底焊缝及其热影响区冷裂倾向。试验参数：焊条直径4mm，焊接电流170A，焊接速度150mm/min，电弧电压24V，焊条烘干，在三个试件止重复试验，焊后经不少于24小时的时效后作裂纹检查（表面裂纹和断面裂纹）四、插销试验法用途：考核焊接热影响区的氢致延迟裂纹敏感性。原理：将被焊钢材加工成圆柱形的插销试棒，试棒上端有环形或螺形缺口，试验时在底板上以规定的热输入熔敷一条焊道，其熔深应使缺口尖端位于热影响区的粗晶区内。焊后冷却至100~150度时加载，无断裂时载荷保持16~24小时后卸载。通过多次改变载荷，可求出不出现断裂的临界应力。鱼骨状裂纹试验法用途：主要用于评定铝合金、镁合金及钛合金薄板（1~3mm）焊缝及热影响区的热裂纹敏感性。原理：利用试板上不同深度的槽造成试件长度方向上的不同拘束度，测定热影响区的裂纹长度来评定裂纹敏感性六、刚性固定对接裂纹试验法用途：适用于碳钢、低合金钢焊条电弧焊、埋弧焊和气体保护焊，用于钢材及焊接材料对接接头的抗裂性对比及焊接工艺试验。第二章碳素钢及低合金钢的焊接一、钢的分类1、按化学成分分类第一节钢的分类与编号钢碳素钢合金钢低碳钢中碳钢高碳钢低合金钢中合金钢高合金钢12543钢的质量是以硫、磷的含量来划分的。根据硫、磷的含量可将钢分为：普通质量钢（S≤0.040%