焊接结构的断裂失效与防治.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,焊接结构的断裂失效与防治,本章重点,：1.焊接结构断裂失效的分类及危害,2.焊接脆性断裂的防治方法,3.焊接疲劳断裂的防治方法,4.焊接应力腐蚀断裂防治方法,本章难点,：1.焊接结构断裂失效的分类及危害,2.焊接脆性断裂的防治方法,1.焊接结构断裂失效的分类及危害,5.1 焊接结构断裂失效的分类及危害,焊接结构断裂失效中，最为严重的是脆性断裂失效、疲劳断裂失效和应力腐蚀断裂失效三种类型。,1.脆性断裂失效,脆性断裂-,通常称为,低应力脆断,。一般都在应力低于结构的设计应力和没有显著的塑性变形的情况下发生的。,焊接结构断裂失效的分类及危害,疲劳断裂失效,金属材料及其结构因受交变载荷而发生损坏或断裂的现象，称为疲劳断裂。,疲劳断裂过程一般由三个阶段组成：,初始疲劳裂纹在应力集中区孕育、萌生；,裂纹亚临界扩展或稳定扩展；,失稳扩展，以至与断裂。,焊接结构断裂失效的分类及危害,应力腐蚀断裂失效,腐蚀是材料与周围介质作用产生的物理化学过程。而应力腐蚀是指敏感金属或合金在一定的拉应力和一定腐蚀介质环境共同作用下所产生的腐蚀断裂过程。,2.焊接结构脆性断裂的防治,1.焊接结构脆性断裂的原因,由大量破坏、失效事故的分析研究中发现，焊接结构低应力脆断破坏的根本原因在于结构中存在着各种缺陷和裂纹。,这些裂纹和缺陷的产生一部分是在结构的加工制造过程中。另一部分是在使用过程中如疲劳裂纹、应力腐蚀裂纹。,其中裂纹是最严重的缺陷，而焊接则是产生裂纹的主要原因。,焊接过程引起的两种脆化,焊接时由于加热、冷却引起接头区冶金组织变化，冷却过程中形成的高碳马氏体和粗大晶粒等金相组织将使焊接接头区韧性降低，另外，微量有害元素偏聚和氢含量增加也是导致韧性降低的原因。,焊接热循环过程中产生的塑性应变会引起热应变脆化。,焊接结构脆性断裂的防治方法,1 降低结构局部区域的应力水平,设计过程中的控制措施,制造工艺中的控制措施,消除焊接残余应力,焊接结构脆性断裂的防治方法,2 减少结构缺陷,合理设计,优化制造工艺,焊接结构脆性断裂的防治方法,3 改善材料的断裂韧性,正确的设计选材,应采用“等韧性”或“等性能”原则，才能保证 焊缝区不成为结构的薄弱环节，以避免脆 性断裂。,优化焊接工艺,合理制订、严格执行耐压试验规程,3 焊接结构疲劳断裂的防治方法,1.焊接结构疲劳断裂的原因和影响因素,疲劳断裂是在,循环应力、拉应力和塑性应变,这三者的共同作用下发生的低应力破坏。由于焊接结构易于存在焊接缺陷和较严重的应力集中，所以焊接结构的疲劳往往是从焊接接头处产生。,焊接结构疲劳断裂的原因和影响因素,1.应力的影响,增加拉伸应力会降低疲劳寿命，而增加压缩应力则可提高疲劳强度。,焊接残余应力会降低焊接接头的疲劳强度，这时构件的平均应力随之提高，应力比增大，裂纹扩展速率会增加。,2.接头形式及应力集中的影响,3.焊接缺陷的影响,4.热影响区金属性能变化的影响,提高焊接结构疲劳强度的方法,2.1 降低应力集中,凡是降低应力集中的措施都可提高结构的疲劳强度，有：,合理设计构件的结构形式，减少应力集中。,尽量选择应力集中系数小的焊接接头形式，并保证母材与焊缝之间平缓过渡。,2.2 减少、调整焊接应力,对于焊接接头，减小、消除残余拉应力或使该处产生残余应力都可提高疲劳强度。,2.3 焊缝表面打磨、抛光，表面强化处理,4.焊接结构应力腐蚀断裂的防治,1 应力腐蚀裂纹产生的机理和影响因素,1.1 定义：,应力腐蚀,：指敏感金属或合金在一定拉应力和一定腐蚀介质环境共同作用下所引起的腐蚀断裂过程。,1.2 两种机理：,1.2.1 电化学应力腐蚀机理,1.2.2 机械破裂应力腐蚀开裂机理,防止和控制焊接结构产生应力腐蚀的措施,2 防止和控制焊接结构产生应力腐蚀的措施,2.1 设计方面的控制,2.2 制造工艺过程中的控制,焊接材料选择,焊接工艺条件的控制,控制冷作变形,高速电主轴在卧式镗铣床上的应用越来越多，除了主轴速度和精度大幅提高外，还简化了主轴箱内部结构，缩短了制造周期，尤其是能进行高速切削，电主轴转速最高可大10000r/min以上。不足之处在于功率受到限制，其制造成本较高，尤其是不能进行深孔加工。而镗杆伸缩式结构其速度有限，精度虽不如电主轴结构，但可进行深孔加工，且功率大，可进行满负荷加工，效率高，是电主轴无法比拟的。因此，两种结构并存，工艺性能各异，却给用户提供了更多的选择。现在，又开发了一种可更换式主轴系统，具有一机两用的功效，用户根据不同的加工对象选择使用，即电主轴和镗杆可相互更换使用。这种结构兼顾了两种结构的不足，还大大降低了成本。是当今卧式镗铣床的一大创举。电主轴的优点在于高速切削和快速进给，大大提高了机床的精度和效率。卧式镗铣床运行速度越来越高，快速移动速度达到2530m/min，镗杆最高转速6000r/min。而卧式加工中心的速度更高，快速移动高达50m/min，加速度5m/s2，位置精度0.0080.01mm，重复定位精度0.0040.005mm。落地式铣镗床铣刀 由于落地式铣镗床以加工大型零件为主，铣削工艺范围广，尤其是大功率、强力切削是落地铣镗床的一大加工优势，这也是落地铣镗床的传统工艺概念。而当代落地铣镗床的技术发展，正在改变传统的工艺概念与加工方法，高速加工的工艺概念正在替代传统的重切削概念，以高速、高精、高效带来加工工艺方法的改变，从而也促进了落地式铣镗床结构性改变和技术水平的提高。当今，落地式铣镗床发展的最大特点是向高速铣削发展，均为滑枕式(无镗轴)结构，并配备各种不同工艺性能的铣头附件。该结构的优点是滑枕的截面大，刚性好，行程长，移动速度快，便于安装各种功能附件，主要是高速镗、铣头、两坐标双摆角铣头等，将落地铣镗床的工艺性能及加工范围达到极致，大大提高了加工速度与效率。传统的铣削是通过镗杆进行加工，而现代铣削加工，多由各种功能附件通过滑枕完成，已有替代传统加工的趋势，其优点不仅是铣削的速度、效率高，更主要是可进行多面体和曲面的加工，这是传统加工方法无法完成的。因此，现在，很多厂家都竞相开发生产滑枕式(无镗轴)高速加工中心，在于它的经济性，技术优势很明显，还能大大提高机床的工艺水平和工艺范围。同时，又提高了加工精度和加工效率。当然，需要各种不同型式的高精密铣头附件作技术保障，对其要求也很高。高速铣削给落地式铣镗床带来了结构上的变化，主轴箱居中的结构较为普遍，其刚性高，适合高速运行。滑枕驱动结构采用线性导轨，直线电机驱动，这种结构是高速切削所必需的，国外厂家在落地式铣镗床上都已采用，国内同类产品还不多见，仅在中小规格机床上采用线性导轨。高速加工还对环境、安全提出了更高的要求，这又产生了宜人化生产的概念，各厂家都非常重视机床高速运行状态下，对人的安全保护与可操作性，将操作台、立柱实行全封闭式结构，既安全又美观。,工艺特点,精品课件文档，欢迎下载，下载后可以复制编辑。,更多精品文档，欢迎浏览。,