【文章內容簡介】 熱前 機械制造工藝基礎 焊接工藝 焊接過程的加熱和冷卻受到周圍冷金屬的拘束，不能自由膨脹和收縮，當拘束很大時（如大平板對接），則會產生殘余應力，無殘余變形。當拘束較小（如小板對接焊）時，既產生殘余應力，又產生殘余變形。 焊件焊后的變形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。 第三節(jié) 焊接變形和焊接應力 機械制造工藝基礎 焊接工藝 焊接變形和焊接應力的危害： 產生焊接變形，可能使焊接結構尺寸不合要求，組裝困難，間隙大小不一致等，從而影響焊件質量。焊接殘余應力會增加工件工作時的內應力，降低承載能力；還會引起裂紋，甚至造成脆斷，應力的存在會誘發(fā)應力腐蝕裂紋 。殘余應力是一種不穩(wěn)定狀態(tài)，在一定條件下會衰減而產生一定的變形，使構件尺寸不穩(wěn)定。 危害 1 危害 2 機械制造工藝基礎 焊接工藝 機械制造工藝基礎 焊接工藝 三、焊接應力和變形的防止： 焊接應力的防止及消除： ① 焊縫不要有密集交叉截面，長度也要盡可能小，以減小焊接局部加熱，從而減少焊接應力。 ② 采取合理的焊接順序，使焊縫能夠自由地收縮，以減少應力 。 ③ 采用小線能量，多層焊，也可減少焊縫應力。 機械制造工藝基礎 焊接工藝 焊接順序對應力和變形影響 及消除 機械制造工藝基礎 焊接工藝 焊接順序對應力和變形影響及消除 機械制造工藝基礎 焊接工藝 三、焊接應力和變形的防止： ④ 焊前預熱可以減少工件溫差，也能減少殘余應力，當焊縫處于較高溫度時，還可以 捶打焊縫 。 ⑤ 焊后進行去應力 退火 可消除殘余應力。 焊接變形的防止及消除： ①焊縫不要有密集交叉，以減少焊接局部加熱；還可對稱布置焊縫，使變形互相抵消。 焊接工藝上，采用高能量密度的熱源、采用小線能量焊接規(guī)范、分段倒退焊、多層多道焊都能減少焊接變形。 機械制造工藝基礎 焊接工藝 2 4 5 6 2 3 5 6 1 1 3 4 1 1 2 4 3 2 3 4 三、焊接應力和變形的防止： 1 1 1 1 2 2 機械制造工藝基礎 焊接工藝 ② 采用反變形方法： 三、焊接應力和變形的防止： ③ 采用焊前剛性固定組裝焊接 ， 限制產生焊接變形 ， 但這樣會產生較大的焊接應力 。采用定位焊組裝也可防止焊接變形 。 機械制造工藝基礎 焊接工藝 三、焊接應力和變形的防止： ④ 焊前預熱，焊接過程中采用散熱措施，錘擊還處在高溫的焊縫等都能減少焊接變形。 機械制造工藝基礎 焊接工藝 嚴重的焊接變形應消除，常采用 機械矯正 法，通常只適于塑性好的低碳鋼和普通低合金鋼?；鹧娉C正法 是利用火焰加熱的熱變形方法，一般也僅適用于塑性好，且無淬硬傾向的材料。 三、焊接應力和變形的防止： 機械制造工藝基礎 焊接工藝 第四節(jié) 焊接缺陷 焊接接頭的不完整性稱焊接缺陷。主要有焊接裂紋、未焊透、夾渣、氣孔和焊縫外觀缺陷。 機械制造工藝基礎 焊接工藝 一、焊接裂紋： 熱裂紋 ： ? 特征：發(fā)生在焊縫區(qū)，在焊縫結晶過程中形成，叫 結晶裂紋 。發(fā)生在熱影響區(qū)，在加熱到過熱溫度時因晶間低熔點雜質發(fā)生熔化而產生，叫 液化裂紋 。裂紋沿晶間開裂，有氧化色彩。 ? 產生原因：，低熔點雜質偏析，晶間存在液態(tài)薄膜；接頭存在拉應力。 ? 防止措施：控制低熔點雜質， S、 P等；適當提高焊縫成形系數，防止中心偏析；碳含量應在 %以下；減小焊接應力。 機械制造工藝基礎 焊接工藝 冷裂紋 ： ? 形態(tài)特征：焊道下裂紋、 焊趾裂紋、焊根裂紋。 冷裂紋的特征是無分支，通常為穿晶型。冷裂紋無氧化色彩。 最主要、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。 機械制造工藝基礎 焊接工藝 機械制造工藝基礎 焊接工藝 ?延遲裂紋的產生原因： ① 焊接接頭淬火傾向嚴重，產生淬火組織，導致接頭性能脆化。 ② 焊接接頭含氫量較高，并聚集在焊接缺陷處形成大量氫分子，造成非常大的局部壓力，使接頭脆化。 ③ 存在較大的拉應力。 因氫的擴散需要時間， 所以冷裂紋在焊后需延遲 一段時間才出現。由于是氫 所誘發(fā)的，也叫氫致裂紋。 機械制造工藝基礎 焊接工藝 防止延遲裂紋的措施： 應嚴格控制焊縫含氫量和焊接工藝規(guī)范，防止淬火組織產生 ① 選用堿性焊條或焊劑； ② 焊前嚴格清理，減少氫的來源。 試驗： J507焊條： 使用前未經烘干，擴散氫含量： 350℃ 烘干 2小時，擴散氫含量： 400℃ 烘干 2小時，擴散氫含量： 說明焊條烘干是非常有效和必要的。 機械制造工藝基礎 焊接工藝 ③ 工件焊前預熱，焊后緩冷。 ④ 采取減小焊接應力的工藝措施。 ⑤ 焊后立即進行去氫（后熱）處理，加熱到 250℃ ，保溫 2～ 6h，使焊縫金屬中的擴散氫逸出金屬表面。 ⑥ 焊后進行清除應力的退火處理。 機械制造工藝基礎 焊接工藝 二、氣孔： 焊縫氣孔的種類： ①氫氣孔：熔池結晶時氫的溶解度急速下降，析出氫氣，產生氫氣孔 ②一氧化碳氣孔：當熔池氧化嚴重時，熔池存在較多的 FeO，在熔池溫度下降時，將發(fā)生如下反應： FeO+C→Fe+CO↑ 此時，若熔池已開始結晶，則 CO將來不及逸出，便產生 CO氣孔。 機械制造工藝基礎 焊接工藝 ③ 氮氣孔：熔池保護不好時，空氣中的氮溶入熔池而產生。 防止氣孔的方法： 焊條、焊劑要烘干，焊絲和焊縫坡口及其兩側的母材要清除銹、油和水。焊接時采用短弧焊，采用堿性焊條。 CO2焊時，采用藥芯焊絲或低碳材料。 機械制造工藝基礎 焊接工藝 第五節(jié) 焊接檢驗 一、焊接檢驗過程： 焊接質量檢驗是焊接結構生產過程的重要組成部分。 焊接質量檢驗應包括焊前檢驗、焊接生產中的檢驗和焊后成品檢驗。 二、外觀檢驗 ： 用肉眼或低倍數（小于 20倍）放大鏡檢查焊縫區(qū)有否可見的缺陷，如表面氣孔、咬邊、未焊透、裂縫等，并檢查焊縫外形及尺寸是否合乎要求。 機械制造工藝基礎 焊接工藝 三、無損檢驗： 1． 磁粉檢驗 ： 磁粉檢驗原理是在工件上外加一磁場，當磁力線通過完好的焊件時，它是直線進行的。當有缺陷存在時，磁力線就會發(fā)生擾亂。 2． 著色檢驗 ： 涂上白色的顯示劑，借助毛細管作用，缺陷處的紅色滲透劑即顯示出來，可用 4～ 10倍放大鏡形象地看出缺陷位置與形狀。 機械制造工藝基礎 焊接工藝 3．超聲波檢驗 超聲波的頻率在 20230Hz以上，具有能透入金屬材料深處的特性，而且由一種介質進入另一種介質截面時，在界面發(fā)生反射波，因此檢測焊件時，在熒光屏上可看到始波和底波。 4． X射線和 γ 射線檢驗 X射線和 γ 射線都是電磁波，都能不同程度地透過金屬。相應部位的底片感光較強，底片沖出后，就在缺陷部位上顯示出明顯可見的黑色條紋和斑點。 機械制造工藝基礎 焊接工藝 四、機械性能試驗： 為評定焊接接頭或焊縫金屬的機械性能，常做的試驗是拉伸試驗、沖擊試驗、彎曲及壓扁試驗、硬度試驗和疲勞試驗等。 五、 密封性檢驗 ： 用于檢驗常壓或受壓很低的容器或管道的焊縫致密性，看其是否有穿透性缺陷，常采用以下的方法： (1)靜氣壓試驗 (2)煤油檢驗 (3)水壓試驗 機械制造工藝基礎 焊接工藝 機械制造工藝基礎 焊接工藝 手工電弧焊的原理 ： 一、手工電弧焊： 利用藥皮和焊芯為電極，而工件為另一電極，通過短路引燃電弧，在電弧的高溫下，藥皮產生大量的氣體和熔渣，以實現氣渣聯合保護。焊芯熔化后形成焊縫，以保證焊縫