金属材料焊接工艺A.ppt
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1、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,第一节 金属材料的焊接性,第一章 金属焊接性及试验方法,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
2、学性能、低温韧性、耐蚀性能等。,工艺焊接性与使用焊接性,二、焊接性的影响因素,材料因素 工艺因素 结构因素 使用条件 1、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,2、工艺因素 焊接方法的影响: 热源的特性(能量密度的大小) 对熔池的保护效果 工艺措施的影响: 预热、焊后热处理(降低残余应力,防止裂纹),3、结构因素 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。 4、使用条件 结构的工作温度、负载条件、工作介质等,三、焊接性分析方法,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
3、现的问题,分析产生问题的原因并寻求解决的方法。 工艺焊接性:考察材料能不能焊。产生焊接缺陷的倾向性。 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。,第二节 焊接性试验内容与方法,一、焊接性试验内容 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,二、焊接性试验方法,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 层状撕裂试验 热应变时效脆化试验 焊接气孔敏感性试验,间接法: 由碳当量推测焊接性 裂纹敏感指数及临界应力 连续冷却组织转变图
4、断口分析、金相组织分析 焊接热影响区最高硬度 焊接热、力模拟试验 焊接专家系统、仿真系统等,使用焊接性试验,直接法: 实际产品结构运行的服役试验 压力容器的爆破试验 间接法:焊缝及接头的常规力学性能试验 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,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CE0.6%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,二、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,
5、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100150度时加载,无断裂时载荷保持
6、1624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。,五、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(13mm)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,2.按质量分类 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
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