6金属焊接性与焊接方法.ppt

1焊接冶金与金属焊接性焊接冶金与金属焊接性焊接冶金与金属焊接性焊接冶金与金属焊接性 Prof.Z SUNProf.Z SUN，smsesmse第六章第六章第六章第六章金属焊接性与焊接方法金属焊接性与焊接方法金属焊接性与焊接方法金属焊接性与焊接方法 2第六章第六章第六章第六章 金金金金 属属属属 焊焊焊焊 接接接接 性性性性 Prof.Z SUNProf.Z SUN，smsesmse第一节第一节 焊接性与焊接性试验焊接性与焊接性试验 （一）金属焊接性（一）金属焊接性一、焊接性概念一、焊接性概念Weldability 金属是否能适应焊接加工而形成完整的、具备金属是否能适应焊接加工而形成完整的、具备一定使用性能的焊接接头的特性。一定使用性能的焊接接头的特性。包括包括两个方面两个方面：一是金属在经受焊接加工时对：一是金属在经受焊接加工时对缺陷的敏感性；二是焊接接头在一定的使用条件下可缺陷的敏感性；二是焊接接头在一定的使用条件下可靠运行的能力。靠运行的能力。3第六章第六章第六章第六章 金金金金 属属属属 焊焊焊焊 接接接接 性性性性 Prof.Z SUNProf.Z SUN，smsesmse（二）工艺焊接性（二）工艺焊接性 材料具有一定的焊接性，但不一定能够形成材料具有一定的焊接性，但不一定能够形成一个真正能用的焊接接头，要考虑工艺焊接性。一个真正能用的焊接接头，要考虑工艺焊接性。即实际工艺的可行性。即实际工艺的可行性。理论上具有焊接性，但实际实施非常困难，理论上具有焊接性，但实际实施非常困难，需要复杂的苛刻的施工条件才能完成焊接施工；需要复杂的苛刻的施工条件才能完成焊接施工；或者即使完成焊接施工，焊接接头质量（使用性或者即使完成焊接施工，焊接接头质量（使用性能）也不能保证。能）也不能保证。焊接性不良焊接性不良 4第六章第六章第六章第六章 金金金金 属属属属 焊焊焊焊 接接接接 性性性性 Prof.Z SUNProf.Z SUN，smsesmse1 1、影响工艺焊接性的因素、影响工艺焊接性的因素（1 1）材料因素）材料因素 焊接金属、焊接材料（焊条、焊丝、焊剂、保焊接金属、焊接材料（焊条、焊丝、焊剂、保护气体）所有材料护气体）所有材料影响熔池冶金和结晶过程，焊影响熔池冶金和结晶过程，焊接金属主要影响焊接接金属主要影响焊接HAZHAZ区性能区性能 （2 2）工艺因素）工艺因素 同一材料，不同的方法同一材料，不同的方法不同的焊接性不同的焊接性 焊前预热、焊后热处理焊前预热、焊后热处理 焊条焊剂的烘干，坡口清理等：严格按规范焊条焊剂的烘干，坡口清理等：严格按规范执行执行 5第六章第六章第六章第六章 金金金金 属属属属 焊焊焊焊 接接接接 性性性性 Prof.Z SUNProf.Z SUN，smsesmse 纯铝焊接：纯铝焊接：气焊热源温度低、热量分散、保气焊热源温度低、热量分散、保护不良护不良难以避免气孔、未焊透等缺陷难以避免气孔、未焊透等缺陷焊接性焊接性很差；亚弧焊很差；亚弧焊焊接性良好焊接性良好焊接接头质量满足焊接接头质量满足性能要求。性能要求。过热敏感的低合金高强钢：过热敏感的低合金高强钢：为了降低焊接线为了降低焊接线能量，避免过热，可采用电子束焊、等离子焊和能量，避免过热，可采用电子束焊、等离子焊和脉冲电弧焊等脉冲电弧焊等 铸铁：铸铁：防止产生白口，加大线能量，减缓冷防止产生白口，加大线能量，减缓冷却速度，宜采用电渣焊、气焊等，焊接热源分散，却速度，宜采用电渣焊、气焊等，焊接热源分散，功率密度低，冷却慢功率密度低，冷却慢 6第六章第六章第六章第六章 金金金金 属属属属 焊焊焊焊 接接接接 性性性性 Prof.Z SUNProf.Z SUN，smsesmse（3 3）结构因素）结构因素 焊接接头的刚度、应力集中和多轴应力等，焊接接头的刚度、应力集中和多轴应力等，在拘束尽量小的条件下焊件在拘束尽量小的条件下焊件（4 4）使用条件）使用条件 焊接结构必需符合使用条件的要求。焊接结构必需符合使用条件的要求。载荷性质、工作温度、介质性质载荷性质、工作温度、介质性质 极端条件下的焊接：腐蚀环境（海洋平台），极端条件下的焊接：腐蚀环境（海洋平台），高温环境（汽轮机、发电机），低温环境（低温设高温环境（汽轮机、发电机），低温环境（低温设施），辐射环境（核设施），等施），辐射环境（核设施），等 7第六章第六章第六章第六章 金金金金 属属属属 焊焊焊焊 接接接接 性性性性 Prof.Z SUNProf.Z SUN，smsesmse2 2、冶金焊接性与热焊接性、冶金焊接性与热焊接性（1 1）冶金焊接性）冶金焊接性熔滴、熔池阶段的冶金化学物理反应熔滴、熔池阶段的冶金化学物理反应焊缝性能焊缝性能（2 2）热焊接性）热焊接性焊接焊接HAZHAZ的相变与组织、性能的相变与组织、性能 8第六章第六章第六章第六章 金金金金 属属属属 焊焊焊焊 接接接接 性性性性 Prof.Z SUNProf.Z SUN，smsesmse二、焊接性试验二、焊接性试验（一）试验内容（一）试验内容1 1、焊缝金属抵抗产生热裂纹的能力、焊缝金属抵抗产生热裂纹的能力2 2、焊缝及、焊缝及HAZHAZ区抵抗产生冷裂纹的能力区抵抗产生冷裂纹的能力3 3、焊接接头金属抗脆性转变能力、焊接接头金属抗脆性转变能力4 4、焊接接头的使用性能、焊接接头的使用性能 （二）焊接性试验方法（二）焊接性试验方法模拟类方法，实焊类方法，理论计算类方法模拟类方法，实焊类方法，理论计算类方法 9第六章第六章第六章第六章 金金金金 属属属属 焊焊焊焊 接接接接 性性性性 Prof.Z SUNProf.Z SUN，smsesmse1、斜、斜Y坡口对接裂纹试验（坡口对接裂纹试验（Y slit cracking test）广泛用于评价打底焊缝及其热影响区冷裂倾向广泛用于评价打底焊缝及其热影响区冷裂倾向 10第六章第六章第六章第六章 金金金金 属属属属 焊焊焊焊 接接接接 性性性性 Prof.Z SUNProf.Z SUN，smsesmse计算式：计算式：a a）根部裂纹率）根部裂纹率b b）表面裂纹率）表面裂纹率c c）断面裂纹率）断面裂纹率11第六章第六章第六章第六章 金金金金 属属属属 焊焊焊焊 接接接接 性性性性 Prof.Z SUNProf.Z SUN，smsesmse 预热温度对裂纹影响：可测得能够防止冷裂预热温度对裂纹影响：可测得能够防止冷裂纹的临界预热温度，评定冷裂敏感性纹的临界预热温度，评定冷裂敏感性 冷却速度、冷却时间对裂纹的影响：可测得冷却速度、冷却时间对裂纹的影响：可测得裂纹率急剧增长的临界冷却速度或极限冷却时间裂纹率急剧增长的临界冷却速度或极限冷却时间评定冷裂敏感性评定冷裂敏感性 斜斜Y Y坡口试验条件苛刻，一般，裂纹率不超过坡口试验条件苛刻，一般，裂纹率不超过20%20%，在实际焊接时就不会开裂。，在实际焊接时就不会开裂。12第六章第六章第六章第六章 金金金金 属属属属 焊焊焊焊 接接接接 性性性性 Prof.Z SUNProf.Z SUN，smsesmse直直Y Y坡口：跟部裂纹敏感性坡口：跟部裂纹敏感性 13第六章第六章第六章第六章 金金金金 属属属属 焊焊焊焊 接接接接 性性性性 Prof.Z SUNProf.Z SUN，smsesmse2 2、插销试验（、插销试验（Implant testImplant test）一种简便而又节省材料的试验方法一种简便而又节省材料的试验方法 主要用于考核材料的氢致裂纹敏感性，也可用于主要用于考核材料的氢致裂纹敏感性，也可用于考核再热裂纹及层状撕裂等的敏感性。考核再热裂纹及层状撕裂等的敏感性。14第六章第六章第六章第六章 金金金金 属属属属 焊焊焊焊 接接接接 性性性性 Prof.Z SUNProf.Z SUN，smsesmse3 3、碳当量计算分析、碳当量计算分析 国际焊接学会：国际焊接学会：适用于适用于400400700MPa700MPa强度非调质钢强度非调质钢 当当CECE(IIW)(IIW)0.45%0.45%时，焊接厚度时，焊接厚度25mm25mm以下以下的板可不预热的板可不预热 当当CECE(IIW)(IIW)0.41%0.41%且且w(C)w(C)0.207%0.207%时，焊接时，焊接厚度小于厚度小于37mm37mm的板可不预热的板可不预热 15第六章第六章第六章第六章 金金金金 属属属属 焊焊焊焊 接接接接 性性性性 Prof.Z SUNProf.Z SUN，smsesmse3 3、碳当量计算分析、碳当量计算分析 美国焊接学会美国焊接学会 ：适用成分（质量百分数，小于）：适用成分（质量百分数，小于）：C0.6，Mn1.6，Ni3.3，Cr1.0，Mo0.6，Cu0.51，P0.050.15，当，当Cu 0.5或或P 0.05，则可不计入。，则可不计入。16第六章第六章第六章第六章 金金金金 属属属属 焊焊焊焊 接接接接 性性性性 Prof.Z SUNProf.Z SUN，smsesmse17第六章第六章第六章第六章 金金金金 属属属属 焊焊焊焊 接接接接 性性性性 Prof.Z SUNProf.Z SUN，smsesmse日本：日本：适用于调质低合金钢，适用于调质低合金钢，5001000MPa，成分，成分（质量百分数，小于）：（质量百分数，小于）：C0.2，Si0.55，Mn1.5，Ni2.5，Cr1.25，Mo0.7，Cu0.5，V0.1，B0.006。HT50 Ceq 0.46%HT50 Ceq 0.46%HT60 Ceq 0.52%HT60 Ceq 0.52%预热预热7575o oC CHT70 Ceq 0.52%HT70 Ceq 0.52%预热预热100100o oC CHT80 Ceq 0.62%HT80 Ceq 0.62%预热预热150150o oC C 18第六章第六章第六章第六章 金金金金 属属属属 焊焊焊焊 接接接接 性性性性 Prof.Z SUNProf.Z SUN，smsesmse日本伊藤：日本伊藤：适用成分（质量百分数，适用成分（质量百分数，%）：）：C0.070.22，Si00.60，Mn0.11.4，Ni01.2，Cu00.50，Cr01.20，Mo00.07，V00.12，B00.005。扩散氢扩散氢H1.05.0mol/100g，板厚，板厚h1959mm，焊接，焊接线能量线能量1780kJ/cm。计算所需的预热温度：计算所需的预热温度：19第六章第六章第六章第六章 金金金金 属属属属 焊焊焊焊 接接接接 性性性性 Prof.Z SUNProf.Z SUN，smsesmse第二节第二节 合金钢的焊接合金钢的焊接 一、热轧及正火钢的焊接一、热轧及正火钢的焊接热轧及正火钢的分类、成分、性能热轧及正火钢的分类、成分、性能（一）焊接性分析（一）焊接性分析 焊接缺陷（裂纹）；材料性能（脆化）焊接缺陷（裂纹）；材料性能（脆化）1、热裂纹、热裂纹 w(C)较低，较低，w(Mn)较高，较高，Mn/S比可以达到要求，具有较好比可以达到要求，具有较好的抗热裂性能，正常情况下不会出现热裂纹。的抗热裂性能，正常情况下不会出现热裂纹。当成分不合格，出现波动，偏析当成分不合格，出现波动，偏析C、S含量偏高含量偏高Mn/S比比低于要求低于要求出现裂纹出现裂纹可以通过焊接材料调整焊缝金属成分。降低焊剂中的可以通过焊接材料调整焊缝金属成分。降低焊剂中的C、S含量含量 20第六章第六章第六章第六章 金金金金 属属属属 焊焊焊焊 接接接接 性性性性 Prof.Z SUNProf.Z SUN，smsesmse2 2、冷裂纹、冷裂纹主要问题。主要问题。淬硬组织：对氢致裂纹敏感淬硬组织：对氢致裂纹敏感淬硬倾向与冷裂纹的关系淬硬倾向与冷裂纹的关系热影响区最高硬度与冷裂倾向的关系热影响区最高硬度与冷裂倾向的关系 3 3、再热裂纹、再热裂纹不含强碳化物形成元素，对再热裂纹不敏感。不含强碳化物形成元素，对再热裂纹不敏感。如有强碳化物形成元素，则要注意如有强碳化物形成元素，则要注意 21第六章第六章第六章第六章 金金金金 属属属属 焊焊焊焊 接接接接 性性性性 Prof.Z SUNProf.Z SUN，smsesmse4 4、层状撕裂、层状撕裂 主要与板厚有关，不受钢材限制。主要与板厚有关，不受钢材限制。板厚板厚16mm16mm以下，不易出现以下，不易出现 冶金轧制质量，片状硫化物带状分布，影冶金轧制质量，片状硫化物带状分布，影响大响大 抗层状裂纹的抗层状裂纹的Z Z向钢。向钢。Z Z向断面收缩率达到向断面收缩率达到20%20%，即不会出现层状撕裂即不会出现层状撕裂 22第六章第六章第六章第六章 金金金金 属属属属 焊焊焊焊 接接接接 性性性性 Prof.Z SUNProf.Z SUN，smsesmse5 5、HAZHAZ的性能的性能 主要是过热区的脆化问题。主要是过热区的脆化问题。合金化方式影响过热区脆化。合金化方式影响过热区脆化。Mn-Si Mn-Si，固溶强化，合金元素在完全固溶条件下，固溶强化，合金元素在完全固溶条件下有有优良的综合性能优良的综合性能 Mn-V Mn-V、Mn-NbMn-Nb、Mn-TiMn-Ti等，固溶强化，沉淀强化等，固溶强化，沉淀强化正火处理正火处理 正火钢的过热敏感性比热轧钢大正火钢的过热敏感性比热轧钢大 出现冷裂，采用小线能量焊接，可降低脆化出现冷裂，采用小线能量焊接，可降低脆化 23第六章第六章第六章第六章 金金金金 属属属属 焊焊焊焊 接接接接 性性性性 Prof.Z SUNProf.Z SUN，smsesmse（二）焊接工艺特点（二）焊接工艺特点 焊接方法不是关键，无特殊要求。焊接方法不是关键，无特殊要求。根据材料厚度、产品结构和具体施工条件选择：根据材料厚度、产品结构和具体施工条件选择：手弧焊、埋弧焊、气体保护焊、电渣焊手弧焊、埋弧焊、气体保护焊、电渣焊 1 1、热轧钢、热轧钢（1 1）主要特点）主要特点 碳当量较低，强度不高，具有较好的塑性、碳当量较低，强度不高，具有较好的塑性、韧性及焊接性，韧性及焊接性，HAZHAZ淬硬倾向略大于低碳钢。焊淬硬倾向略大于低碳钢。焊件较厚，接头刚性大，环境温度低时易产生冷裂件较厚，接头刚性大，环境温度低时易产生冷裂纹。纹。24第六章第六章第六章第六章 金金金金 属属属属 焊焊焊焊 接接接接 性性性性 Prof.Z SUNProf.Z SUN，smsesmse（2）工艺措施）工艺措施 要求焊缝与母材等强的焊件，选用相应强度级别要求焊缝与母材等强的焊件，选用相应强度级别的焊条；的焊条；不要求等强的焊件，选用强度略低的焊条，提高不要求等强的焊件，选用强度略低的焊条，提高塑性、韧性；塑性、韧性；尽量使用低氢焊条；对强度级别低地低合金钢、尽量使用低氢焊条；对强度级别低地低合金钢、非动载荷构件，可使用酸性焊条；非动载荷构件，可使用酸性焊条；板厚增加，刚性变大，应提高预热温度；板厚增加，刚性变大，应提高预热温度；在环境温度在环境温度0oC以下施工，构件预热以下施工，构件预热100150oC 酸性焊条酸性焊条150250oC烘干，碱性焊条烘干，碱性焊条350450oC烘干后在烘干后在100150oC保温。保温。25第六章第六章第六章第六章 金金金金 属属属属 焊焊焊焊 接接接接 性性性性 Prof.Z SUNProf.Z SUN，smsesmse（3）焊接规范）焊接规范 295Mpa级，级，Ceq0.280.35%，09Mn2、09Mn2Cu、09Mn2Si、09MnV、12Mn、18Nb6等，可以不预热，不后热，等，可以不预热，不后热，常采用常采用J422、J423、J426、J427焊条。焊条。345MPa级，级，Ceq0.310.39%，16Mn、16MnCu、16MnRe、16MnSiCu、12MnNb、14MnNb等，厚度大于等，厚度大于40mm，需要，需要大于大于100oC预热预热，焊后，焊后600650oC回火，常采用回火，常采用J502、J503、J506、J507焊条。焊条。390MPa级，级，Ceq0.380.42%，15MnV、15MnCu、15MnVRe、16MnNb、15MnTi、15MnTiCu，厚度大于，厚度大于32mm，需要大于，需要大于100oC预热预热，用，用J506、J507焊条，焊后焊条，焊后560590回回火；用火；用J556、J557焊条，焊后焊条，焊后600650oC回火。回火。26第六章第六章第六章第六章 金金金金 属属属属 焊焊焊焊 接接接接 性性性性 Prof.Z SUNProf.Z SUN，smsesmse2、正火钢、正火钢（1）主要特点）主要特点 碳当量较高，焊接碳当量较高，焊接HAZ有明显的淬硬倾向，有明显的淬硬倾向，焊后于焊后于800500oC冷却速度越大，淬硬越严重，冷却速度越大，淬硬越严重，冷裂敏感性增加。输入焊接线能量不可过低（焊冷裂敏感性增加。输入焊接线能量不可过低（焊接电流小，焊接线速度高），否则易产生淬硬组接电流小，焊接线速度高），否则易产生淬硬组织；线能量过高，过热度大，晶粒粗大，接头塑织；线能量过高，过热度大，晶粒粗大，接头塑性降低。性降低。27第六章第六章第六章第六章 金金金金 属属属属 焊焊焊焊 接接接接 性性性性 Prof.Z SUNProf.Z SUN，smsesmse（2）工艺措施）工艺措施 要求焊缝与母材等强的焊件，选用相应强度级别的焊要求焊缝与母材等强的焊件，选用相应强度级别的焊条；条；不要求等强的焊件，选用强度略低的焊条，提高塑性不要求等强的焊件，选用强度略低的焊条，提高塑性、韧性；、韧性；使用低氢焊条；适当控制线能量和焊后冷却速度；使用低氢焊条；适当控制线能量和焊后冷却速度；强度级别高或厚度较大的焊件，焊后应及时热处理，强度级别高或厚度较大的焊件，焊后应及时热处理，或在或在200350oC保温保温26 h；焊件、焊条应保持低氢状态，定位焊也应采取预热措焊件、焊条应保持低氢状态，定位焊也应采取预热措施；施；严禁在非焊接部位引弧。严禁在非焊接部位引弧。焊条焊条350450oC烘干，使用前烘干，使用前100150oC保温保温 28第六章第六章第六章第六章 金金金金 属属属属 焊焊焊焊 接接接接 性性性性 Prof.Z SUNProf.Z SUN，smsesmse（3）焊接规范）焊接规范 440MPa级，级，Ceq0.410.43%，15MnVN、15MnVNCu、15MnVTiRe、14MnVTiRe等，厚度大于等，厚度大于32mm，需要大于，需要大于100oC预热，常采用预热，常采用J556、J557、J606、J607焊条。焊条。490MPa级，级，Ceq0.500.55%，18MnMoNb、14MnMoV、15MnMoVCu、14MnMoVN等，大于等，大于150oC预热，焊后预热，焊后600650oC回火；回火；12Ni4CrMoV钢，大于钢，大于150oC预热，保持层温预热，保持层温150300oC，焊后，焊后600650oC回火回火；常采用；常采用J607、J606焊条。焊条。540MPa级，级，Ceq0.47%，14MnMoVB，200250oC预热，焊后预热，焊后550 20oC或或660 20oC回火，用回火，用J706、J707焊焊条条 29第六章第六章第六章第六章 金金金金 属属属属 焊焊焊焊 接接接接 性性性性 Prof.Z SUNProf.Z SUN，smsesmse二、低碳调质钢的焊接二、低碳调质钢的焊接 成分、性能、特点成分、性能、特点 （一）焊接性分析（一）焊接性分析各种裂纹的敏感性各种裂纹的敏感性1 1、焊缝热裂纹、焊缝热裂纹 含碳量较低，含锰量较高，含碳量较低，含锰量较高，S S、P P控制严格控制严格热裂倾向较小。热裂倾向较小。高高NiNi低低MnMn钢，热裂倾向略大，但不突出钢，热裂倾向略大，但不突出？30第六章第六章第六章第六章 金金金金 属属属属 焊焊焊焊 接接接接 性性性性 Prof.Z SUNProf.Z SUN，smsesmse2 2、热影响区液化裂纹、热影响区液化裂纹 不常见，主要在高不常见，主要在高NiNi低低MnMn钢中，与钢中，与 比比有关，有关，Mn/SMn/S比超过比超过50%50%，敏感性很低。，敏感性很低。Mn/S 线能量影响：线能量影响：线能量大，晶粒粗大，晶界溶化线能量大，晶粒粗大，晶界溶化严重，液化裂纹倾向大。严重，液化裂纹倾向大。埋弧自动焊，可采用小能量的焊接方法或控制埋弧自动焊，可采用小能量的焊接方法或控制熔池形状，减小凹度等。熔池形状，减小凹度等。3 3、冷裂纹、冷裂纹 马氏体转变温度高，自回火作用，减小了淬硬马氏体转变温度高，自回火作用，减小了淬硬裂纹倾向裂纹倾向 31第六章第六章第六章第六章 金金金金 属属属属 焊焊焊焊 接接接接 性性性性 Prof.Z SUNProf.Z SUN，smsesmse4 4、再热裂纹、再热裂纹 能够引起再热裂纹的元素：能够引起再热裂纹的元素：CrCr、MoMo、CuCu、V V、NbNb、TiTi、B B等。其中等。其中V V的影响最大，的影响最大，MoMo次之。次之。CrCr的影响与其含量有关。的影响与其含量有关。在在Cr-MoCr-Mo系、系、Cr-Mo-VCr-Mo-V系钢中，当系钢中，当w(Cr)w(Cr)1%1%时，时，增加增加CrCr含量含量再热裂纹倾向加大；当再热裂纹倾向加大；当w(Cr)w(Cr)1%1%时，时，增加增加CrCr含量含量再热裂纹倾向减小。再热裂纹倾向减小。*焊接焊接Cr-Ni-MoCr-Ni-Mo、Cr-Ni-Mo-VCr-Ni-Mo-V和和Ni-Mo-VNi-Mo-V等类等类型钢时，需注意再热裂纹问题。型钢时，需注意再热裂纹问题。32第六章第六章第六章第六章 金金金金 属属属属 焊焊焊焊 接接接接 性性性性 Prof.Z SUNProf.Z SUN，smsesmse5 5、层状撕裂、层状撕裂 不敏感。不敏感。6 6、HAZHAZ性能性能 （1 1）过热区脆化）过热区脆化 控制冷却，得到低马控制冷却，得到低马+下贝组织。下贝组织。（2 2）软化）软化 普遍问题。普遍问题。调质状态，调质状态，HAZHAZ的高温回火区超出了母材的的高温回火区超出了母材的回火温度回火温度软化，必须注意软化，必须注意!33第六章第六章第六章第六章 金金金金 属属属属 焊焊焊焊 接接接接 性性性性 Prof.Z SUNProf.Z SUN，smsesmse（二）焊接工艺特点（二）焊接工艺特点 1 1、主要特点、主要特点 母材为低碳马氏体或贝氏体组织，具有高的强韧母材为低碳马氏体或贝氏体组织，具有高的强韧性和焊接性。性和焊接性。控制冷却速度，得到低碳马氏体控制冷却速度，得到低碳马氏体+下贝氏体组织下贝氏体组织 冷速慢，易出现上贝氏体、高碳马氏体及铁素体冷速慢，易出现上贝氏体、高碳马氏体及铁素体混合组织，韧性下降；混合组织，韧性下降；冷速快，出现淬硬组织，韧性、塑性降低。冷速快，出现淬硬组织，韧性、塑性降低。34第六章第六章第六章第六章 金金金金 属属属属 焊焊焊焊 接接接接 性性性性 Prof.Z SUNProf.Z SUN，smsesmse2、工艺措施、工艺措施u按设计要求，选用相应强度级别的低氢焊条；按设计要求，选用相应强度级别的低氢焊条；u焊件、焊条应保持低氢状态；焊件、焊条应保持低氢状态；u根据板厚、预热温度、层间温度确定合适的焊接线根据板厚、预热温度、层间温度确定合适的焊接线能量，并严格控制；强度越高，控制要求越严格。能量，并严格控制；强度越高，控制要求越严格。u焊后热处理应比母材回火温度低焊后热处理应比母材回火温度低2030oC；u控制坡口边缘的切割裂纹和装配点固焊裂纹，必须控制坡口边缘的切割裂纹和装配点固焊裂纹，必须打磨掉割口渣和氧化皮；打磨掉割口渣和氧化皮；u严禁在非焊接部位引弧；严禁在非焊接部位引弧；u焊条焊条350450oC烘干，使用前烘干，使用前100150oC保温。保温。35第六章第六章第六章第六章 金金金金 属属属属 焊焊焊焊 接接接接 性性性性 Prof.Z SUNProf.Z SUN，smsesmse3 焊接规范焊接规范u590MPa级，级，Ceq0.580.65%u14MnMoVN，大于，大于150oC预热，保持层温高于预热，保持层温高于150oC，200400oC 24h去氢处理，焊后去氢处理，焊后630640oC回火；回火；u12Ni2CrMoV、12MnCrNiMoVCu等，等，80120oC预热，保持层温预热，保持层温80120oC，焊后，焊后630640oC回火；回火；u常用常用J707焊条焊条 36第六章第六章第六章第六章 金金金金 属属属属 焊焊焊焊 接接接接 性性性性 Prof.Z SUNProf.Z SUN，smsesmseu690MPa级，级，Ceq0.55%，14MnMoNbB，大于，大于150oC预热，保持层温高于预热，保持层温高于150oC，250或或150oC去去氢处理，焊后氢处理，焊后630640oC回火；常采用回火；常采用J707、J807焊条。焊条。u690MPa级，级，Ceq0.67%，12Ni5CrMoV，120140oC预热，保持层温预热，保持层温120140oC，200oC去去氢处理，常用氢处理，常用J807焊条。焊条。37第六章第六章第六章第六章 金金金金 属属属属 焊焊焊焊 接接接接 性性性性 Prof.Z SUNProf.Z SUN，smsesmse第三节 异种钢焊接问题 38第六章第六章第六章第六章 金金金金 属属属属 焊焊焊焊 接接接接 性性性性 Prof.Z SUNProf.Z SUN，smsesmse第四节第四节 焊接方法特点焊接方法特点 一、手工电弧焊一、手工电弧焊1 1、特点、特点（1 1）操作灵活）操作灵活 适合各种位置（全位置）焊接，平焊、立焊、仰焊，对适合各种位置（全位置）焊接，平焊、立焊、仰焊，对接、搭接、角接、接、搭接、角接、T T型接头等，室内室外，复杂结构型接头等，室内室外，复杂结构（2 2）待焊接头装配要求低）待焊接头装配要求低 焊接过程主要由焊工操作控制焊接过程主要由焊工操作控制（3 3）可焊金属材料广）可焊金属材料广 几乎没有什么限制几乎没有什么限制（4 4）熔覆速度低）熔覆速度低 焊接电流小，需更换焊条焊接电流小，需更换焊条（5 5）依赖性强）依赖性强 焊接接头的性能对焊工的操作水平和临场发挥依赖性强焊接接头的性能对焊工的操作水平和临场发挥依赖性强 39第六章第六章第六章第六章 金金金金 属属属属 焊焊焊焊 接接接接 性性性性 Prof.Z SUNProf.Z SUN，smsesmse2 2、手弧焊设备、手弧焊设备 焊接电源焊接电源 电源外特性、动特性、规范调节特性电源外特性、动特性、规范调节特性 交流弧焊机、旋转式直流弧焊发电机、弧焊整交流弧焊机、旋转式直流弧焊发电机、弧焊整流器、逆变弧焊整流器（新型直流电源，体积小、流器、逆变弧焊整流器（新型直流电源，体积小、质量小、高效节能、动态响应好）质量小、高效节能、动态响应好）3 3、手弧焊辅助设备、手弧焊辅助设备 电焊钳（焊把），面罩和护目镜，电焊条保温筒电焊钳（焊把），面罩和护目镜，电焊条保温筒，焊缝接头尺寸监测器，清渣榔头和钢丝刷，夹具及，焊缝接头尺寸监测器，清渣榔头和钢丝刷，夹具及变位器，气动打渣工具及高速角向砂轮机变位器，气动打渣工具及高速角向砂轮机 40第六章第六章第六章第六章 金金金金 属属属属 焊焊焊焊 接接接接 性性性性 Prof.Z SUNProf.Z SUN，smsesmse4 4、手弧焊电源选择、手弧焊电源选择 （1 1）根据焊接金属材质、焊条类型、焊接结构选择）根据焊接金属材质、焊条类型、焊接结构选择:p酸性焊条焊接低碳钢：交流弧焊变压器酸性焊条焊接低碳钢：交流弧焊变压器p碱性焊条焊接高压容器、高压管道等重要结构，焊接碱性焊条焊接高压容器、高压管道等重要结构，焊接 非铁金属、合金钢、铸铁等：弧焊整流器、弧焊发电非铁金属、合金钢、铸铁等：弧焊整流器、弧焊发电 等直流电源等直流电源p通用性较强地交、直流焊机：多用途通用性较强地交、直流焊机：多用途 （2 2）根据焊接结构所用材料、板厚范围、结构形式等）根据焊接结构所用材料、板厚范围、结构形式等因素确定所需弧焊电源的容量，参照弧焊电源技术数据，因素确定所需弧焊电源的容量，参照弧焊电源技术数据，选用相应的电源选用相应的电源 （3 3）价格、效率、电网容量、操作维修费用、占地面）价格、效率、电网容量、操作维修费用、占地面积以及场地设施等积以及场地设施等 41第六章第六章第六章第六章 金金金金 属属属属 焊焊焊焊 接接接接 性性性性 Prof.Z SUNProf.Z SUN，smsesmse二、埋弧自动焊二、埋弧自动焊 以裸金属焊丝与焊件（母材）间所形成电弧为热以裸金属焊丝与焊件（母材）间所形成电弧为热源，以覆盖在电弧周围的颗粒状焊剂及其熔渣作保护源，以覆盖在电弧周围的颗粒状焊剂及其熔渣作保护的电弧焊方法。的电弧焊方法。1 1、特点、特点优点：优点：（1 1）焊缝质量高）焊缝质量高电弧掩埋在焊剂及熔渣之下，保护性好；电弧掩埋在焊剂及熔渣之下，保护性好；对焊工的依赖性小，焊缝化学成分劾机械性能稳定性好。对焊工的依赖性小，焊缝化学成分劾机械性能稳定性好。（2 2）生产率高）生产率高焊接电流和电流密度均高于手弧焊，保护性好焊接电流和电流密度均高于手弧焊，保护性好 （3 3）劳动条件好）劳动条件好无弧光辐射，焊工的主要工作是操纵焊机无弧光辐射，焊工的主要工作是操纵焊机 42第六章第六章第六章第六章 金金金金 属属属属 焊焊焊焊 接接接接 性性性性 Prof.Z SUNProf.Z SUN，smsesmse缺点：缺点：（4 4）焊接位置：只适用于平焊）焊接位置：只适用于平焊 颗粒状焊剂颗粒状焊剂 （5 5）对焊剂要求高）对焊剂要求高 成分控制要严，难以焊接铝、镁等氧化性强的金成分控制要严，难以焊接铝、镁等氧化性强的金属及其合金属及其合金 （6 6）只适合于长焊缝）只适合于长焊缝 短焊缝的生产率还低于手弧焊短焊缝的生产率还低于手弧焊 （7 7）电弧弧柱电位梯度大，不适合）电弧弧柱电位梯度大，不适合1mm1mm以下的以下的薄板薄板 43第六章第六章第六章第六章 金金金金 属属属属 焊焊焊焊 接接接接 性性性性 Prof.Z SUNProf.Z SUN，smsesmse2 2、设备、设备 等速送丝式，变速送丝式埋弧自动焊等速送丝式，变速送丝式埋弧自动焊 （1 1）组成及要求）组成及要求 送丝及行走机构，弧焊电源，送丝及行走电机送丝及行走机构，弧焊电源，送丝及行走电机拖动控制系统，焊头调整机构。拖动控制系统，焊头调整机构。（2 2）机械结构类型）机械结构类型 小车式，门架式（大车式），悬臂式（容器环小车式，门架式（大车式），悬臂式（容器环缝、纵缝专用）。缝、纵缝专用）。44第六章第六章第六章第六章 金金金金 属属属属 焊焊焊焊 接接接接 性性性性 Prof.Z SUNProf.Z SUN，smsesmse3 3、高生产率的埋弧自动焊方法、高生产率的埋弧自动焊方法 （1 1）双丝和多丝串列电弧埋弧自动焊）双丝和多丝串列电弧埋弧自动焊 沿焊接方向前后串列的双丝或多丝埋弧自动焊：沿焊接方向前后串列的双丝或多丝埋弧自动焊：提高焊接效率提高焊接效率 前列电弧可采用足够大的电流以保证熔深，后随前列电弧可采用足够大的电流以保证熔深，后随电弧则用来改善焊缝成形，可采用较低的电流和稍高电弧则用来改善焊缝成形，可采用较低的电流和稍高的电弧电压；焊丝之间的距离和倾角可以调整焊缝形的电弧电压；焊丝之间的距离和倾角可以调整焊缝形状。状。45第六章第六章第六章第六章 金金金金 属属属属 焊焊焊焊 接接接接 性性性性 Prof.Z SUNProf.Z SUN，smsesmse （2 2）窄间隙埋弧自动焊）窄间隙埋弧自动焊 超过超过100mm100mm的超厚板，传统的的超厚板，传统的X X或或U U型坡口：型坡口：生产率低，性能差生产率低，性能差 近年发展窄间隙埋弧自动焊近年发展窄间隙埋弧自动焊关键：关键：a a 研制能在窄坡口中实现埋弧焊的焊嘴研制能在窄坡口中实现埋弧焊的焊嘴 能伸入窄坡口的导电嘴、焊剂输出口，焊缝跟能伸入窄坡口的导电嘴、焊剂输出口，焊缝跟踪自动检测传感器踪自动检测传感器 b b 研制在窄坡口条件下具有良好脱渣性的专用研制在窄坡口条件下具有良好脱渣性的专用焊剂焊剂 46第六章第六章第六章第六章 金金金金 属属属属 焊焊焊焊 接接接接 性性性性 Prof.Z SUNProf.Z SUN，smsesmse（3 3）埋弧带极堆焊）埋弧带极堆焊 用矩形截面取代圆形焊丝：具有稀释率低、用矩形截面取代圆形焊丝：具有稀释率低、熔覆率高、熔覆面积大、埋弧边缘平整、熔合线熔覆率高、熔覆面积大、埋弧边缘平整、熔合线整齐、焊剂耗量低等优点。耐磨、耐蚀构件工作整齐、焊剂耗量低等优点。耐磨、耐蚀构件工作面堆焊的高生产率方法。面堆焊的高生产率方法。常用带宽有常用带宽有5050、100100、2525、50mm50mm，厚度厚度0.40.41.0mm 1.0mm 47第六章第六章第六章第六章 金金金金 属属属属 焊焊焊焊 接接接接 性性性性 Prof.Z SUNProf.Z SUN，smsesmse三、钨极氩弧焊三、钨极氩弧焊 以氩气作为保护气体的以氩气作为保护气体的TIGTIG（Tungsten Inert Tungsten Inert GasGas：钨极惰性气体）焊。：钨极惰性气体）焊。手工操作，机械、自动操作手工操作，机械、自动操作 最小板厚最小板厚0.4mm0.4mm，一般不超过，一般不超过4mm4mm。火箭。火箭发动机壳，发动机壳，16mm16mm，填充金属，慢，质量好。，填充金属，慢，质量好。48第六章第六章第六章第六章 金金金金 属属属属 焊焊焊焊 接接接接 性性性性 Prof.Z SUNProf.Z SUN，smsesmse1 1、特点、特点优点：优点：（1 1）能焊接除熔点非常低的铅、锡以外的绝大多）能焊接除熔点非常低的铅、锡以外的绝大多数金属和合金数金属和合金（2 2）能焊接化学活泼性强和形成高熔点氧化膜的）能焊接化学活泼性强和形成高熔点氧化膜的铝、镁及其合金铝、镁及其合金（3 3）避免焊后去渣工序）避免焊后去渣工序（4 4）无飞溅）无飞溅（5 5）某些场合颏不加填充金属）某些场合颏不加填充金属（6 6）能进行全位置焊接）能进行全位置焊接（7 7）能进行脉冲焊接，减少热输入）能进行脉冲焊接，减少热输入 49第六章第六章第六章第六章 金金金金 属属属属 焊焊焊焊 接接接接 性性性性 Prof.Z SUNProf.Z SUN，smsesmse（8 8）能焊接薄板）能焊接薄板（9 9）明弧，能观察电弧及熔池）明弧，能观察电弧及熔池（1010）填充金属的填加量不受焊接电流影响）填充金属的填加量不受焊接电流影响缺点：缺点：（1 1）焊接速度低）焊接速度低（2 2）熔覆率小）熔覆率小（3 3）需要采取防风措施）需要采取防风措施（4 4）焊缝金属易于受钨的污染）焊缝金属易于受钨的污染（5 5）消耗氩气，成本较高）消耗氩气，成本较高 50第六章第六章第六章第六章 金金金金 属属属属 焊焊焊焊 接接接接 性性性性 Prof.Z SUNProf.Z SUN，smsesmse2 2、焊接电流、焊接电流（1 1）直流）直流TIGTIG焊接焊接 正接、反接正接、反接 直流电弧产生的热量集中在阳极，钨电极的加热直流电弧产生的热量集中在阳极，钨电极的加热程度再反接时较正接剧烈，反接时的载流能力是正程度再反接时较正接剧烈，反接时的载流能力是正接时的接时的1/101/10左右，但反接时，电弧具有去除熔池表面左右，但反接时，电弧具有去除熔池表面氧化膜的功能。氧化膜的功能。（2 2）交流）交流TIGTIG焊接焊接 兼有去除氧化膜和提高钨电极载流能力的优点。