【文章內(nèi)容簡介】 焊接方法36 焊接工藝參數(shù) → 直接 影響焊接接頭 輸入熱量的多少 和 集中程度 →影響接頭的組織和性能。（ 3）焊接工藝216。 焊接工藝參數(shù)： 電流、電壓、焊接速度 等如在保證焊接質(zhì)量的前提下，采用小電流、快速焊，可減少熱影響區(qū)寬度。Sm為被熔合的母材所占面積， St為填充金屬所占面積。熔合比將影響焊縫的化學(xué)成分及焊接接頭的性能。值越大，表示母材熔入焊縫的數(shù)量越多，對焊接接頭性能的影響也越大。（ 4）熔合比 216。 指被熔合的母材在焊縫中所占面積的百分?jǐn)?shù)。216。 熔合比 =Sm/（ St+Sm）37（ 5）焊后熱處理 碳素鋼和低合金鋼焊后進(jìn)行正火處理，可細(xì)化接頭各區(qū)域組織，改善焊接接頭力學(xué)性能。38第三節(jié) 焊接變形與焊接應(yīng)力216。焊接過程中，由于焊接熱源對焊件局部不均勻加熱，使焊件產(chǎn)生應(yīng)力 和 變形 。216。焊接變形 會使工件尺寸、形狀發(fā)生變化，使裝配困難。216。焊接應(yīng)力 會降低工件承載能力，還會引起裂紋，造成脆性斷裂。焊接應(yīng)力不穩(wěn)定，在一定的條件下會釋放使工件產(chǎn)生變形、生成裂縫，甚至導(dǎo)致整個構(gòu)件斷裂。216。故設(shè)計(jì)和制造焊接結(jié)構(gòu)時，必須設(shè)法 減小焊接應(yīng)力和防止變形超過允許值 。 216。 焊件在焊接過程中受到 不均勻加熱和冷卻 是產(chǎn)生焊接應(yīng)力和變形的主要原因。39一、焊接應(yīng)力與焊接變形產(chǎn)生的原因216。 自由狀態(tài) —— 不能完全自由膨脹和收縮 加熱時，產(chǎn)生變形 ,不產(chǎn)生應(yīng)力； 冷卻后 ,沒有殘余變形 ,也沒有殘余應(yīng)力216。 剛性夾持 —— 完全不能自由膨脹和收縮 加熱時，產(chǎn)生塑性壓縮變形冷卻時，金屬受拉應(yīng)力 只有殘余應(yīng)力， 而無殘余變形40l拘束很大（剛性夾持， 大平板對接 ）— 有殘余應(yīng)力，無殘余變形；l拘束較小（非剛性夾持， 小板對接焊 ）— 既有殘余應(yīng)力，又有殘余變形；216。 非剛性夾持 —— 不能完全自由膨脹和收縮加熱時， 金屬受壓應(yīng)力 ,產(chǎn)生 一定量 塑性壓縮變形 。冷卻時， 金屬受拉應(yīng)力并保存下來 ，殘余變形 2 △ L1 － 2 △ L1′p 焊接過程中 焊縫區(qū)金屬經(jīng)歷加熱和冷卻循環(huán)，熱膨脹收縮受到周圍冷金屬的約束，不能自由進(jìn)行。41二、 焊接變形與應(yīng)力的危害可能使焊接結(jié)構(gòu) 尺寸不合要求，組裝困難，間隙大小不一致等 ，同時使結(jié)構(gòu)件形狀發(fā)生變化，產(chǎn)生附加應(yīng)力，降低承載能力。會 增加 焊件工作時的 內(nèi)應(yīng)力，降低承載能力 ；還會 誘發(fā)應(yīng)力腐蝕裂紋 ，甚至造成 脆斷 。另外，殘余應(yīng)力 處于不穩(wěn)定狀態(tài) ，在一定條件下應(yīng)力會逐步衰減而逐步 增大變形 ，使 構(gòu)件尺寸不穩(wěn)定 。216。 焊接變形216。 焊接殘余應(yīng)力42三、減少和防止焊接應(yīng)力與變形的措施1. 焊接的殘余應(yīng)力的防止及消除 焊接的殘余應(yīng)力是由于局部加熱和冷卻金屬時，其伸長與縮短不均勻并受到阻礙而產(chǎn)生的，其分布與焊縫接頭形式有關(guān)，當(dāng)采用對接焊時，殘余應(yīng)力分布如圖所示：p焊縫 受熱 后冷卻收縮時，受到周圍冷金屬的拘束而 受拉應(yīng)力 ；p母材及邊緣 則因焊縫的收縮而 受壓應(yīng)力 ；p應(yīng)力值有時超過金屬的屈服強(qiáng)度。p焊接應(yīng)力是十分有害的。 43（１） 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要避免 焊縫密集交叉 ， 長度要盡可能短 ，以減少焊接局部加熱，減少焊接應(yīng)力。（２）采取合理的焊接順序 ， 盡可能使焊縫自由的收縮，以減小應(yīng)力。如圖 1017（ a）所示的焊接順序正確，因而焊接應(yīng)力小；而圖 1017(b)所示的焊件因先焊焊縫，而導(dǎo)致對焊縫２的約束增加，從而增大了殘余應(yīng)力。減少焊接應(yīng)力的工藝措施ⅡⅠⅢⅡⅠⅢ1244（３）采用焊接預(yù)熱的方法 減小焊件溫差， 從而減少焊接應(yīng)力，同時還能減少焊接變形。（４）采用小電流、快速焊， 以減小熱量輸入，可減小殘余應(yīng)力 。另外，對 厚大焊件 采用 多層多道焊也可減少焊接應(yīng)力 。（５）在焊接時，當(dāng) 焊縫還處于較高溫度 時， 均勻迅速地錘擊焊縫 ， 使焊縫金屬伸長，從而減少應(yīng)力與變形 。（６）焊后進(jìn)行 消除應(yīng)力的退火。 把 焊件整體加熱到 550～ 650℃ ，保溫一定的時間，再 隨爐冷卻 ，利用材料在高溫下 屈服強(qiáng)度的下降和蠕變現(xiàn)象松弛焊接應(yīng)力 。 這種方法可以消除殘余應(yīng)力 80％左右 。（７） 利用拉伸、加壓、振動等機(jī)械方法 ， 使焊接接頭殘余應(yīng)力區(qū)產(chǎn)生塑性變形，達(dá)到消除殘余應(yīng)力的目的 。452.焊接變形的防止和消除焊接變形的形式主要有 ：尺寸收縮、角變形、彎曲變形、扭曲變形、波浪變形等，如圖 1018所示。在焊接時，凡是 有助于消除焊接應(yīng)力的方法都有助于消除焊接變形 。此外，還可采用如下措施來消除焊接變形。46（１）盡量將焊縫對稱布置， 讓變形相互抵消。如圖 1019所示為對稱焊縫布置。（２）采用反變形法。 在焊接時，使焊件按角變形方向的反方向放置，以抵消焊接變形，如圖 1020所示。47（３）在焊接工藝方面， 采用高能量集中的熱源，采用對稱焊（如圖 1021）、分段焊（如圖 1022）、多層多道焊（如圖1023）等，都能減小焊接變形。48 采用定位焊組裝也可防止焊接變形。（４）采用 焊接前 剛性固定的方法 限制焊接變形 ，但這樣會產(chǎn)生較大的 焊接應(yīng)力。49（５） 焊前預(yù)熱， 焊接時，通過強(qiáng)制冷卻， 減小焊縫及其附近區(qū)域受熱量，從而 減小焊接變形 （如圖 1024所示） 50對于已產(chǎn)生的焊接變形可以采用矯正的方法進(jìn)行消除。（１）機(jī)械矯正法　 利用機(jī)械外力來強(qiáng)迫焊件的焊接變形區(qū)產(chǎn)生反向塑性變形來矯正焊接變形。機(jī)械矯正法會使金屬 產(chǎn)生加工硬化，造成塑性、韌性下降 。3.焊接變形可以采用矯正51（２）火焰加熱矯正法 　如圖 1026所示， 利用火焰 在焊件上產(chǎn)生伸長變形的部位上加熱 ，然后 冷卻產(chǎn)生收縮變形來 矯正焊件原有的伸長變形 。加熱區(qū)一般呈三角形，防止熱量集中。52第四節(jié) 焊接缺陷 焊接缺陷 主要有 焊接裂紋 、 未焊透 、 夾渣 、 氣孔 缺陷 和 焊縫外觀缺陷 等。 這些缺陷減少了 焊縫有效截面 ， 產(chǎn)生應(yīng)力集中 ，使 構(gòu)件承載能力 和 疲勞強(qiáng)度降低 ，易 產(chǎn)生破裂甚至脆斷 ，其中 危害最大 的 焊接裂紋 和 氣孔 。 熱裂紋一、焊接裂紋（ 1）熱裂紋的特征 熱裂紋 可發(fā)生在 焊縫區(qū) 或 熱影響區(qū) 。 熱裂紋的微觀特征 是 沿晶界開裂 ， 所以又稱晶間裂紋 。熱裂紋冷裂紋53（ 2）熱裂紋產(chǎn)生的原因 :216。 晶間存在液態(tài)薄膜。216。 接頭中存在拉應(yīng)力 。（ 3）熱裂紋的防止 :216。 限制 鋼材和焊條、焊劑的 低熔點(diǎn)雜質(zhì) ， 如硫和磷含量。 Fe和 FeS易形成低熔點(diǎn)共晶，其熔點(diǎn)為 988℃ ，很容易產(chǎn)生熱裂紋。216。 適當(dāng)提高 焊縫成形系數(shù) （ 焊縫寬度 與 焊縫實(shí)際深度之比稱為焊縫成形系數(shù) ） ， 防止中心偏析。 系數(shù)為 ?。216。 調(diào)整 焊縫化學(xué)成分 ， 避免 低熔點(diǎn)共晶物形成 ， 縮小結(jié)晶溫度范圍， 改善焊縫組織 ， 細(xì)化焊縫晶粒 ， 提高塑性減少偏析。 含碳量C?% （質(zhì)量分?jǐn)?shù)），熱裂紋敏感性會大大降低。216。 采用 減少焊接應(yīng)力 的工藝措施， 如采用小線能量，焊前預(yù)熱，合理的焊縫布置等 。216。 施焊時填滿弧坑 。 54冷裂紋（ 1）冷裂紋的形態(tài)和特征l焊縫區(qū) 和 熱影響區(qū) 都可能產(chǎn)生 冷裂紋 。l冷裂紋的特征 是 無分支 ，通常為 穿晶型 。冷裂紋 無氧化 色彩。l最常見的冷裂紋是 延遲裂紋 ，即在焊后延遲一段時間才發(fā)生的裂紋。常見 冷裂紋的形態(tài)有三種。焊道下裂紋： 在焊道下的 熱影響區(qū)內(nèi)形成的焊接冷裂紋 ，常沿平行于熔合線的方向擴(kuò)展。焊趾裂紋： 沿 應(yīng)力集中的焊趾處 形成的焊