焊接缺陷与检验.ppt
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1、焊接缺陷与检验,常见的焊接缺陷及质量检验,一、常见的焊接缺陷 (一)裂纹,(二)气孔 (三)夹渣 (四)未熔合 未焊透,(五)形状缺陷 咬边 焊瘤 烧穿和下塌,错边和角变形 焊缝尺寸不合要求 (六)其它缺陷 电弧擦伤、严重飞溅、母材表面撕裂、磨凿痕、打磨过量等。,(2)区域偏析 (3)层状偏析 2.偏析的控制措施 (1)细化焊缝晶粒 (2)适当降低焊接速度 4.1.2 夹杂的形成及控制 1.夹杂的形成及控制 (1)夹渣; (2)反应形成新相 氧化物;氮化物;硫化物; (3)异种金属。,2.夹杂的危害 1)影响接头力学性能 大于临界尺寸的夹杂物使接头力学性能下降; 2)以硅酸盐形式存在的氧化物数
2、量的增加,总含氧量增加,使焊缝的强度、塑性、韧性明显下降; 3)氮化物使焊缝的硬度增高,塑性、韧性急剧下降; 4)FeS是形成热裂纹及层状撕裂的重要原因之一。 3. 夹杂的防止措施 1)合理选用焊接材料,充分脱氧、脱硫; 2)选用合适的焊接参数,以利熔渣浮出; 3)多层焊时,注意清除前一层焊渣; 4)焊条适当摆动,以利于熔渣的浮出; 5)保护熔池,防止空气侵入。,4.2 焊缝中的气孔 4.2.1 气孔的分类及形成机理 1.析出型气孔 如N2、H2气孔; 2.反应型气孔 如CO、H2O气孔。 FeO + C = CO+ Fe 3.2.2 气孔形成的影响因素 1.气体的来源 (1)空气侵入; (2
3、)焊接材料吸潮; (3)工件、焊丝表面的物质; (4)药皮中高价氧化物或碳氢化合物的分解。,2.母材对气孔的敏感性 (1)气泡的生核 现成表面 (2)气泡的长大 必须满足 ph po Ph-气泡内部压力: Ph = PH2 + PN2 + PCO + PH2O + Po-阻碍气泡长大的外界压力: PO = Pa + PM + PS + PC Ph Pa + Pc = 1 + 现成表面存在的气泡呈椭圆形,增大了曲率半径,降低了外界的附加压力PC ,气泡容易长大。,0,(3)气泡的上浮 必须满足 VC (气泡上浮速度) R(熔池结晶速度) COS = 上浮速度 VC =,3.焊接材料对气孔的影响
4、(1)熔渣氧化性的影响 氧化性强,易出现 CO 气孔;还原性增大,易出现 H2 气孔; (2)焊条药皮和焊剂的影响 碱性焊条含有 CaF2 ,焊剂中有一定量的氟石和多量 SiO2 共存时, 有利于消除氢气孔; (3)保护气体的影响 混合气体的活性气体有利于降低氢气孔; (4)焊丝成分的影响 希望形成充分脱氧的条件,以抑制反应性气体的生成。 4.焊接工艺对气孔的影响 (1)焊接工艺 工艺正常,则电弧稳定,保护效果好; (2)电源的种类 直流反接,降低电压; (3)熔池存在时间 时间增加,则对反应性气体排出有利;对析出性气体,既要考虑溶入,又要考虑逸出。,4.2.3 气孔的防止措施 1.消除气体来
5、源 加强焊接区保护;焊材防潮烘干;适当的表面清理。 2.正确选用焊接材料 适当调整熔渣的氧化性; 焊接有色金属时,在Ar中加入CO2或O2要适当; CO2焊时,必须用合金钢焊丝充分脱氧; 有色金属焊接时,要充分脱氧,如焊纯镍时,用含铝和钛的焊丝或焊条;焊纯铜时,用硅青铜或磷青铜焊丝。 3.控制焊接工艺条件 焊接时规范要保持稳定; 尽量采用直流短弧焊,反接; 铝合金TIG焊时,线能量的选择要考虑氢的溶入和排除; 铝合金MIG焊时,常采取增大熔池存在时间,以利气泡逸出。,4.3 焊接裂纹 4.3.1 焊接裂纹的种类和特征,1.焊接热裂纹 (1)结晶裂纹 (2)高温液化裂纹 (3)多边化裂纹,2.焊
6、接冷裂纹 (1)延迟裂纹 (2)淬硬脆化裂纹 (3)低塑性脆化裂纹,3.其他裂纹 (1)再热裂纹 (2)层状裂纹,(3)应力腐蚀裂纹,4.3.2 结晶裂纹的形成与控制 1.结晶裂纹的形成机理 熔池结晶三阶段: 液固阶段;固液阶段;完全凝固阶段。 固液阶段(脆性温度区)有可能产生裂纹。 认为: 较小时,曲线1 e0 pmin , es0, 不会产生裂纹; 较大时,曲线3 e0 pmin,es0, 产生结晶裂纹; 按曲线2变化时, e0 pmin,es 0 , 处于临界状态。 为防止结晶裂纹的产生,应满足如下条件: CST(临界应变增长率),2.结晶裂纹的影响因素 (1)冶金因素 1)结晶温度区间
7、 (剖面线区间为脆性温度区间) 结晶温度区间越大,脆性温度区也 大,裂纹倾向也大。,2)低熔共晶的形态 当液态第二相在固态基体相的晶粒 交界处存在时,其分布受表面张力 (GB) 和界面张力(LS)的平衡关 系所支配。 = 2 COS ; COS 2 若 2 = , = 0 o,易形成液态薄膜; 2 , 0 o,不易形成液态薄膜; 增大低熔共晶物的表面张力,有利于 避免结晶裂纹。 3)一次结晶的组织 晶粒粗大,柱状晶的方向越明显,越易 形成液态薄膜,导致结晶裂纹。 4)合金元素的种类 促进结晶裂纹的有:硫、磷、碳和镍等; 抑制结晶裂纹的有:锰、硅、钛、锆和稀土等。 (2)应力因素. 液态薄膜和应
8、力是引起结晶裂纹的根本条件!,3.结晶裂纹的防止措施 (1)冶金措施 1)严格控制焊材中的硫、磷和碳的含量; 2)改善焊缝的一次结晶组织,细化晶粒( 加入Mo、V、Ti、Nb、Zr和稀土等元素;焊接 奥氏体不锈钢时加入Cr、Mo、V等铁素体形成 元素); 3)限制熔合比(尤其是一些易向焊缝转移 某些有害杂质的母材); 4)利用“愈合作用”(如铝合金焊接)。 (2)应力控制 1)选择合理的接头形式(使熔深减小); 2)确定合理的焊接顺序 (尽量使焊缝处于较小的刚度下焊接); 3)确定合理的焊接参数(适当增加焊接电流,使冷速下降;预热等)。,4.3.3 延迟裂纹的形成与控制 延迟裂纹又称“氢致裂纹
9、”,常出现在中、高碳钢及合金结构钢的焊接 接头中。 1.延迟裂纹的形成机理 延迟裂纹主要决定三大因素: (1)氢的行为及作用 扩散氢在延迟裂纹的产生过程中起到 至关重要的作用。 1)氢致延迟开裂机理 2)氢的扩散行为对致裂部位的影响 氢在奥氏体中的溶解度大,扩散速度小; 氢在铁素体中的溶解度小,扩散速度大。,(2)材料淬硬倾向的影响 1)淬火形成淬硬的马氏体组织 2)淬硬形成更多的晶格缺陷 (3)接头应力状态的影响 1)应力的种类 热应力;组织应力;结构应力。 将上述三种应力的综合作用统称为拘束应力。 2)拘束度与拘束应力 拘束度R定义为: 单位长度焊缝 在根部间隙产生单位长度的弹性位 移所需
10、要的力。 = E,从上式可以看出:改变拘束距离L和板厚h,可以调节拘束度R的大小。 L, h 时,则R。 R增大到一定程度就产生裂纹。此值称为临界拘束度Rcr 。 Rcr越大,接头的抗裂性越强。 Rcr可作为冷裂纹敏感性的判据,即产生了裂纹的条件是: R Rcr R反映了不同焊接条件下焊接接头所承受的拘束应力。开始出现裂纹时的应力称为临界拘束应力cr 。cr可作为冷裂纹敏感性的判据,即产生了裂纹的条件是: cr 2.延迟裂纹的防止措施,(1)冶金措施 1)改进母材的化学成分,采用低碳多种微量元素的强化方式;精炼降低杂质; 2)严格控制氢的来源,工件表面清理;焊条、焊剂烘干; 3)适当提高焊缝韧
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