【正文】 對稱布置。焊后不會 發(fā)生明顯的變形。 應(yīng)力集中位置 圖 441 焊縫遠離機械加工表面的設(shè)計 圖 442 焊縫位置便于電弧焊的設(shè)計 圖 443 焊縫便于埋弧焊的設(shè)計 圖 444 便于點焊即焊縫的設(shè)計 此外，焊縫應(yīng)盡量放在平焊位置，盡可能避免 仰焊焊縫，減少橫焊焊縫，盡量使全部焊接 部件，至少是主要部件能在焊接前一次 裝配點固。 二、接頭形式的選擇與設(shè)計 圖 445 焊條電弧焊接頭形式 氣焊，焊條電弧焊，氣體 保護焊常用的幾種焊縫坡口 形式與尺寸見圖 445。 焊條電弧焊對接焊接時， 板厚為 1～ 6mm時， 一般可不開坡口（即 I型坡口） 直接焊成。 埋弧焊：接頭形式與焊條電弧焊基本相同，板厚小于 12mm時可不開坡口 (即 I型坡口 )，板厚小于 24mm時按 GB98688 《 埋弧焊焊縫坡口的基本形式和尺寸 》 選定 電渣焊：兩工件之間的間隙一般應(yīng)取 25～ 35mm。 氣焊：一般采用對接接頭和角接接頭。 焊接缺陷及檢驗 ? （一）教學目標： ? （二）教學過程： 一、焊接缺陷分析 ? 一）焊接缺陷的分類： ? 焊接缺陷是指焊接接頭產(chǎn)生金屬部連續(xù)、不致密或連接不良的現(xiàn)象 ? 外部缺陷位于焊縫外表面，可用肉眼或低倍放大鏡觀察到。如：焊縫尺寸不符合要求、咬邊、焊瘤、燒穿、凹弧坑、表面氣孔、裂紋等。 ? 內(nèi)部缺陷位于焊縫內(nèi)部，要用無損探傷檢驗或破壞性檢驗來發(fā)現(xiàn)。如未焊透、未熔合、夾雜、內(nèi)部氣孔、裂紋等。熔焊焊縫缺陷按 GB6417規(guī)定，可分為六大類：裂紋、孔穴、固體夾渣、未熔合和未焊透、形狀缺陷和其他缺陷 二）焊接缺陷的危害 ? 引起應(yīng)力集中。結(jié)構(gòu)截面有突然變化的部位，其應(yīng)力的分布就特別不均勻，在某點位置的應(yīng)力值可能比平均應(yīng)力值大許多倍。如：塑料繩。 ? 造成脆斷。在沒有塑性變形的情況下突然斷裂。如榔頭淬火。 危害性最大的缺陷是裂紋，未熔合。 三）焊接缺陷產(chǎn)生的原因及防止措施 ? 原因除結(jié)構(gòu)設(shè)計外主要是焊接工藝參數(shù)的選用，焊接操作技能的掌握，焊接條件的許可程度 焊縫尺寸不符合要求： ? （ 1）外觀特征（判別依據(jù)） ? 1）焊縫高低不平（△ h＜ 2㎜ ) ? 2）焊縫寬窄不均勻（直線度＜ 2㎜ ） ? 3）焊縫波形粗劣（疏密、均勻、細膩），有縮溝和表面不規(guī)則 ? 4）焊縫余高過高（ h＜ 2㎜ ） ? 5）焊縫低于母材（ h） ≥0形狀缺陷是指匯豐表面的形狀與煙設(shè)計幾何形狀有偏差 （ 2）產(chǎn)生原因 ? 1）坡口角度不當或裝配間隙不均勻 ? 2）焊接電流過大或過小 ? 3）運條速度過快或過慢 ? 4）焊縫接頭方法不正確 ? 5）弧長控制不當 ? 6）焊縫兩側(cè)停留位置、時間不合理 ? 7）前進幅度不均勻、偏大或偏小 ? 8）焊條角度不正確 ? 9）焊前渣殼清理不干凈 ? 10） （ 3）防止措施 ? 提高操作技能 ? 細心觀察、正確判斷并及時調(diào)整控制熔池的現(xiàn)狀和大小 ? 正確選擇工藝參數(shù) ? 焊前準備 （ 4）危害 ? 1）成形不美觀 ? 2）結(jié)合強度受影響 ? 3）應(yīng)力集中 ? 4）清渣困難 咬 邊 ? （ 1）外觀特征 ? 沿焊趾或焊跟（反面）的母材部位產(chǎn)生的溝槽或凹陷 ? （ 2）判斷依據(jù) ? 1）深度＜ 05㎜ ，長度 ? 2）深度＜ 05㎜ ，長度 （ 3）產(chǎn)生原因 ? 母材被熔化，填充金屬未能及時補充所致 ? 1）焊接電流過大 ? 2）焊接速度過快 ? 3）弧長太長 ? 4）停留時間不夠 ? 5）焊條角度不正確或偏吹 （ 4）防止措施 ? 1）正確選用焊接工藝參數(shù) ? 2）多訓練，掌握焊接操作技能 ? （ 5） 危害 ：重要結(jié)構(gòu)和受動載荷的結(jié)構(gòu)不允許存在咬邊 ? 1）應(yīng)力集中，誘發(fā)裂紋。 ? 2）減少有效承載面積，降低焊接接頭強度 焊瘤 ? （ 1）外觀特征：熔化金屬流淌到焊縫之外未熔化母材上所形成的金屬瘤 ? （ 2） 產(chǎn)生原因 ? 1）焊接電流過大 ? 2）焊接速度過慢 ? 3）停留時間太久 ? 4）電弧長度 ? 5）運條方法 ? （ 3）防止措施 ? （ 4）危害 ? 1）成形不美觀 ? 2）存在夾渣、未熔合 凹坑與弧坑 ? （ 1）外觀特征：焊縫表面或背面形成的低于母材的局部低洼部分叫凹坑。焊接電弧息弧處產(chǎn)生的下陷部分。 ? （ 2）判斷依據(jù) ? （ 3）產(chǎn)生原因 ? 1）電弧長度過長 ? 2）焊接電流過大 ? 3）運條不正確，息弧太快 ? 4）中心偏移，焊條角度偏移 ? （ 4）防止措施 ? 1）提高焊接操作技能 ? 2）短弧、填滿弧坑 ? 3）使用收弧板， CO2選用有 “ 火口處理 ”裝置的焊機 ? （ 5）危害 ? 1）降低強度 ? 2）應(yīng)力集中 ? 3）雜質(zhì)聚集，導致產(chǎn)生裂紋 下榻與燒穿 ? （ 1）外觀特征 ? 1）焊縫金屬過量且透過背面，使焊縫正面塌陷、背面隆起 ? 2）熔化金屬自坡口背面流出，形成穿孔 ? （ 2）判斷依據(jù) ? （ 3）產(chǎn)生原因 ? 1）焊接電流過大，焊接速度過慢，焊接電弧停留時間過長 ? 2）裝配間隙太大，薄板、沒鈍邊 ? （ 4）防止措施 ? 1）斷弧焊，挑弧焊，間續(xù)焊 ? 2）往返運條 ? （ 5）危害 ? 1）削弱工件承載能力 裂 紋 ? （ 1）外觀特征 ? 1）具有尖銳的缺口和大的長寬比 ? 2）金屬原子結(jié)合力遭到破壞而形成的新界面所產(chǎn)生的縫隙 ? (2)產(chǎn)生原因 ? 1）焊接應(yīng)力 ? 2）致脆因素 裂紋部位 （ 3）分類 ? 1）按發(fā)生的部位分為 6種： ? ①弧坑裂紋 ? ②橫裂紋 ? ③熱影響區(qū)裂紋 ? ④縱裂紋 ? ⑤熔合線裂紋 ? ⑥焊跟裂紋 ? 2）按產(chǎn)生的溫度和原因（形成機理） ? ①熱裂紋 ? ②冷裂紋 ? ③再熱裂紋 61熱裂紋（晶間裂紋） ? （ 1）產(chǎn)生溫度：焊縫和熱影響區(qū)金屬冷卻到固相線附近的高溫區(qū)產(chǎn)生的裂紋 ? （ 2）產(chǎn)生原因： ? 結(jié)晶偏析現(xiàn)象 →因成分不均勻使低熔點共晶和雜質(zhì)削弱晶粒間的聯(lián)系（如 Fe是1193℃ →在焊接應(yīng)力的作用下液體夾層被拉開而填充金屬補充不足 →形成裂紋 （ 3）結(jié)晶形成示意圖 ? （ 4）特征 ? 1）多貫穿在焊縫表面，斷口被氧化，呈氧化色，寬度約 005～ 05㎜ . ? 2) 一般產(chǎn)生在焊縫中，有時也出現(xiàn)在熱影響區(qū)，末端呈圓形 ? 3）微觀特征一般是沿晶界開裂 ——晶間裂紋 ? （ 5）防止措施（冶金因素，力學因素，工藝因素） ? 1）限制鋼材、焊材中的 S、 P等元素含量。如 :ωs,p≤0`03﹪ ? 2) 降低含碳量。如 ωc≤0`11﹪ ,因為ωc≤0`15﹪ 時熱裂紋傾向低 ? 3) 改善熔池金屬的一次結(jié)晶。如變質(zhì)處理，加入 Ti,Al,Zr,B或稀土金屬鈰（ Se）等細化晶粒的元素，提高焊縫晶屬抗裂性。 ? 4）控制焊接工藝參數(shù) ? ①適當提高焊縫成形系數(shù) ψ＝ c/s＝焊寬 /焊高 ? ②多層過道焊，接頭錯開，避免偏析集中 ? ③采用堿性焊條或焊劑 ? ④采用適當?shù)臄嗷》绞?，如熄弧? ? ⑤降低焊接應(yīng)力，如焊前預(yù)熱、焊后緩冷 ? ⑥形成雙相組織，如鉻鎳不銹鋼焊接時，焊縫金屬組織為（ A＋ ≮ 5﹪ F） ,因為鐵素體熔雜能力比奧氏體強。 62冷裂紋 ? (1)產(chǎn)生溫度 ? 焊縫金屬冷卻到較低溫度（對鋼而言，即在馬氏體轉(zhuǎn)變開始溫度以下 Ms≈200～ 300℃ ）時產(chǎn)生的焊接裂紋 ? （ 2）產(chǎn)生原因：形成淬火組織 ? 1）鋼的淬硬傾向。如易淬火鋼材，（含 C、合金元素較多） ? 2）焊接應(yīng)力 ? 3) 較多的氫元素存在和聚集 ——氫致裂紋 ? ①形成機理 ? ★由于 ωc焊縫金屬 ﹤ ωc母材金屬，焊縫金屬首先發(fā)生相變 →其次熱影響區(qū)發(fā)生相變，即 A→F＋ P ? ★ ∵ H在 A中的溶解度 ﹥ H在 F中的溶解度 ∴ 發(fā)生相變時焊縫 F＋ P的 H→熔合線 →熱影響區(qū)擴散。又 ∵ H在 A中的擴散速度慢， ∴ H不能很快擴散到較遠的母材，只能富集于熔合線 A附近 →Ms（飽和 H） →顯微缺陷空間 H﹢ H﹦ H2分子 →局部應(yīng)力，焊接應(yīng)力 →顯微缺陷 ↑→形成裂紋 ↑→顯微缺陷空間 ↑H﹢ H﹦ H2分子加快 …… ② 形成示意圖 ? （ 3）特征 ? 1）斷裂表面沒有氧化色彩，（外觀特征）形成于 Ms≈200～ 300℃ 以下 ? 2）多發(fā)生在熱影響區(qū)、熔合線，很少發(fā)生在焊縫中（位置特征） ? 3）一般為穿晶裂紋，較少在晶界（金相特征） ? （ 4）防止措施 ? 1）選用堿性低氫型焊條 ? 2）嚴格按規(guī)定烘干焊條、焊劑，清理坡口兩側(cè)，控制氣體純度 ? 3）改善焊縫金屬性能。加入合金元素如 J507MnV,奧氏體焊條 ? 4）正確選擇焊接工藝參數(shù)和工藝流程。如焊前預(yù)熱、焊后緩冷、后熱去氫熱處理 ? 5）改善焊接結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)，降低焊接應(yīng)力。如合理的焊接順序 ? 6）選擇焊接性好、雜質(zhì)少的母材 氣孔 ? （ 1）外觀特征：熔池中的氣泡在凝固前未能及時逸出而殘留于內(nèi)部、表面所形成的孔穴 ? 1）氣體元素： N、 H、 CO、 O ? 2）形狀特征：球形 條蟲形 針狀 ? 3）分布特征：單個 密集 連續(xù) ? 2）形成原因：凝固速度快，氣體在液 —固鐵中溶解度不同（差別大），冶金反應(yīng)、空氣氣體侵入熔池。其誘發(fā)因素是油、水、弧長、過熱 …… ? 1）氫氣孔 ? ①低碳鋼、低合金鋼主要發(fā)生在焊縫表面，斷面為螺釘狀，呈喇叭口形，氣孔內(nèi)壁光滑。有時在內(nèi)部呈小圓球狀。 ? ②焊接鋁、鎂等有色金屬時，氣孔主要發(fā)生在焊縫內(nèi)部。 ? 2）氮氣孔（空氣侵入）：一般發(fā)生在焊縫表面，呈蜂窩狀 ? 一氧化碳氣孔 ? 碳被空氣中氧氣氧化，碳與熔池中 FeO反應(yīng)生成。多數(shù)情況下存在于焊縫內(nèi)部，呈條蟲狀，表面光滑并沿結(jié)晶方向分布 （ 3）防止氣孔的措施 ? 1） 20～ 30㎜ 范圍內(nèi)清理干凈（無水、無油、無銹 …… ）并露出金屬光澤 ? 2）按規(guī)定烘干使用焊條、焊劑、保護氣體、防風（尤其是管道） …… ? 3）選擇合適的焊接工藝參數(shù)。保證凝固前氣體有足夠的逸出時間。注意若焊接電流過大藥皮過熱分解失去保護作用；焊接電流過小氣體來不及逸出 ? 4）采用合理的焊接工藝。如短弧、直流反接、焊縫接頭方法、坡口形式、偏吹防止 ? 5）弧坑縮孔就應(yīng)填滿弧坑 ? （ 4）氣孔的危害 ? 1）削弱焊縫有效工作截面，造成應(yīng)力集中 ? 2）降低焊縫金屬的強度和塑性，尤其是沖擊韌度和疲勞強度 夾渣 ? （ 1）外觀特征：焊后殘留在焊縫中的熔渣 ? （ 2）產(chǎn)生原因 ? 1）焊前清理不干凈 ? 2）焊接電流太小，焊接速度太快。使熔渣來不及浮出 ? 3）運條角度不當使熔渣、鐵水分不開。如接頭、層高太高 ? 其他缺陷引起熔渣沉積，如未熔合、未焊透 ? （ 3）防止措施 ? 1）焊前清理干凈 ? 2) 選擇合理的工藝參數(shù) ? 3）注意觀察熔池中熔渣的流動方向。如熔渣超前時如何調(diào)整焊條角度和運條方法 ? 4）選擇具有良好工藝性能的焊條 ? （ 4）夾渣的危害 ? 1）削弱了焊縫有效截面，易造成應(yīng)力集中 未焊透 ? （ 1）外觀特征：焊接接頭根部未完全熔透的部位。如根部、邊緣、中間、層間 ? （ 2）產(chǎn)生原因 ? 1）坡口鈍邊太大，坡口角度太小，根部間隙太小 ? 2) 焊接電流太小，焊接速度太快，熔深不足，弧長太長。如大直徑焊條易產(chǎn)生根部未焊透 ? 3）兩側(cè)停留時間不夠，兩側(cè)為完全熔合 ? 4）焊條角度不正確，焊接電弧偏吹，熱量不集中。