【正文】 式、影響因素及控制方法 工件焊后一般都會(huì)產(chǎn)生變形，如果變形量超過允許值，就會(huì)影響使用。因?yàn)楹附訒r(shí)，焊件僅在局部區(qū)域被加熱到高溫，但加熱區(qū)域金屬因受到周圍溫度較低的金屬阻止，卻不能自由膨脹；而冷卻時(shí)又由于周圍金屬的牽制不能自由地收縮。當(dāng)這些應(yīng)力超過金屬的屈服極限時(shí)，將產(chǎn)生焊接變形；當(dāng)超過金屬的強(qiáng)度極限時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)裂縫。 圖 (a)是平板對(duì)接焊接以后產(chǎn)生的縱向和橫向收縮變形； 圖 (b)是平板對(duì)接后的角變 形； 圖 (c)是圓筒件焊縫布置偏離焊件形心軸形成的彎曲變形； 圖 (d)是薄壁焊件焊后產(chǎn)生的波浪形變形。其中收縮變形、彎曲變形屬整體變形，而另外幾種形式為局部變形。但當(dāng)焊縫在結(jié)構(gòu)中布置不對(duì)稱時(shí)，則會(huì)引起彎曲變形：而當(dāng)焊縫截面重心偏離接頭截面重心時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生角變形。焊接變形總是沿著結(jié)構(gòu) 或焊件剛性的約束最小的方向進(jìn)行。對(duì)截面對(duì)稱、焊縫對(duì)稱焊接結(jié)構(gòu)，可采用先裝配成整體的方法。 (4)其他影響因素： 變形和坡口型式、裝配間隙、焊接規(guī)范、焊接方法也密切相關(guān)。 (1)合理的設(shè)計(jì) 保證承載能力條件下，應(yīng)盡量減小焊縫數(shù)量、長度和尺寸。 (2)必要的工藝措施 ①預(yù)留收縮余量。 一般焊縫的縱向收縮量按焊縫的長度來計(jì)算。 ②反變形法 用經(jīng)驗(yàn)或計(jì)算方法，須先判斷工件在焊后可能發(fā)生變形大小和方向 ， 在焊前裝配時(shí)、預(yù)先將焊件向?qū)⒁冃蔚姆捶较驍[放或人為變形 ， 控制得當(dāng)，可使得到正確形狀，防止殘余變形。 焊接變形的形式、影響因素及控制方法 ⑤剛性固定法： 焊前將結(jié)構(gòu)固定夾緊，依靠外加約束減小焊接變形，但是剛性夾持阻止了焊件的自由收 縮，將在構(gòu)件內(nèi)部產(chǎn)生較大內(nèi)應(yīng)力，應(yīng)針對(duì)焊件材料和結(jié)構(gòu)形式慎重選擇。當(dāng)焊件超出產(chǎn)品技術(shù)要求所允許焊接變形時(shí)，都要求焊后進(jìn)行矯正，使之符合產(chǎn)品質(zhì)量要求。 矯正焊接變形的過程往往增加構(gòu)件的內(nèi)應(yīng)力。 生產(chǎn)中常用 機(jī)械矯正和火焰加熱矯正 焊接變形的形式、影響因素及控制方法 4. 矯正焊接變形方法 (1)機(jī)械矯正法：機(jī)械矯正法是用機(jī)械加壓或錘擊冷變形方法，產(chǎn)生塑性變形來矯正焊接變形。加熱部位必須正確，火焰加熱矯正的加熱溫度一般為 600~800℃ 。 對(duì)具有晶間隙蝕傾向的不銹鋼和 淬硬傾向較大的鋼材不宜用火焰矯形； 對(duì)冷裂傾向較大的高強(qiáng)鋼要少用機(jī)械法矯形，因該法易 產(chǎn)生冷作硬化。 在工廠中 ,目前以焊接工藝細(xì)則卡來規(guī)定焊接工藝的要素。 焊接工藝細(xì)則卡規(guī)定的焊接工藝要素： ①焊前準(zhǔn)備； ②焊接材料的牌號(hào)及規(guī)格； ③焊接工藝規(guī)范參數(shù)； ④操作技術(shù)； ⑤焊后檢查等。 (2)刨邊 — 用于直邊坡口 用刨床或刨邊機(jī)加工直邊坡口，加工質(zhì)量好，坡口平直，精度高。小直徑薄壁管子可用手動(dòng)式坡口機(jī)，大直徑厚壁管子則可采用電動(dòng)車管機(jī)。氣割有手工、半自動(dòng)和自動(dòng) ， 可同時(shí)安裝二三把割炬，能將 V形、 X形坡口一次切成 )。 焊前準(zhǔn)備 (5)鏟削 — 用于加工坡口 , 清焊根 用風(fēng)鏟來鏟削坡口、勞動(dòng)強(qiáng)度較大，噪聲嚴(yán)重。 (6)碳弧氣刨 — 常用于清焊根 碳弧氣刨效率比風(fēng)鏟高，勞動(dòng)強(qiáng)度小．特別在開 u形坡口時(shí)更為顯著，正在逐漸取代風(fēng) 鏟。 焊前準(zhǔn)備 (1)坡口兩側(cè)的內(nèi)、外表面必須清除銹斑、氧化膜和油垢等污染，這是防止焊縫產(chǎn)生氣孔和裂 紋的有效措施。 (3)焊接過程中不發(fā)生冶金反應(yīng)的焊接方法 ,如 TIG焊， MIG焊， PAW焊等，更應(yīng)重視。 焊件組裝后應(yīng)進(jìn)行錯(cuò)邊量檢查，在壓力容器制造中，對(duì)接接頭錯(cuò)邊量的要求較高。 焊接工藝要素和規(guī)范 焊接工藝規(guī)范參數(shù) 焊接工藝規(guī)范參數(shù)包括焊前的預(yù)熱溫度，焊接電參數(shù) (電流、電壓、電流種類、頻率、焊接和送絲速度等 )，后熱溫度和保溫時(shí)間，消氫處理溫度和保溫時(shí)間，焊后熱處理和消除應(yīng)力處理制度等。 ①降低焊接熱影響區(qū)的冷卻速度，避免淬硬組織的形成，防止冷裂紋并改善熱影響區(qū)塑性； ②減小焊接區(qū)的溫度梯度，從而降低焊接接頭的內(nèi)應(yīng)力； 焊接工藝要素和規(guī)范 焊接工藝規(guī)范參數(shù) ③擴(kuò)大焊接區(qū)加熱范圍，使焊接接頭在較寬區(qū)域內(nèi)處于塑性狀態(tài)，減弱焊接應(yīng)力的不利影響。 對(duì)于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的焊件，可按 表 4— 7規(guī)定 的溫度范圍進(jìn)行預(yù)熱。 (2)在采用脈沖電流焊接時(shí)，電參數(shù)還包括電流的交變頻率、通斷比 、 基本電流和峰值電流值。手工電弧焊 焊條直徑選擇及相應(yīng)的焊接電流范圍見表 48. 焊接工藝規(guī)范參數(shù) 焊后加熱是指焊后將焊件或焊接區(qū)立即加熱到150~250℃ ，保溫一定時(shí)間，該工藝簡(jiǎn)稱后熱。其要點(diǎn)是每條焊縫焊完后立即將焊件或整 條焊縫加熱到上述溫度，并保溫 2~4h后空冷。 淬火后回火處理的溫度對(duì)焊接接頭的性能有很大影響。 焊接工藝規(guī)范參數(shù) 4．焊后熱處理 對(duì)一種鋼材最適用的回火溫度范圍可通過預(yù)先的回火處理試驗(yàn)來確定。某些采用埋弧焊焊成的筒節(jié)也可能在熱校和熱整形過程中經(jīng)受正火處理。 過高的正火溫度會(huì)導(dǎo)致晶粒的長大， 起不到正火的效果。保溫結(jié)束后將工件放在平靜空氣中冷卻。 消除應(yīng)力處理的作用： ① 消除殘余應(yīng)力，穩(wěn)定構(gòu)件尺寸； ② 改善構(gòu)件母材與焊接接頭的性能； ③ 析出焊接區(qū)域的有害氣體，防止延遲裂紋； ④ 提高構(gòu)件抗應(yīng)力腐蝕的能力； ⑤ 提高耐疲勞強(qiáng)度。 焊接工藝評(píng)定是按采用焊接工藝在接近實(shí)際生產(chǎn)條件下焊制模擬產(chǎn)品試板，并從焊成試板中按產(chǎn)品的技術(shù)條件截取拉力、彎曲和沖擊韌性試樣，并將焊接條件變化是否影響接頭力學(xué)性能作為是否需要重新評(píng)定焊接工藝的判斷準(zhǔn)則，如果所有試樣的檢驗(yàn)結(jié)果全部符合技術(shù)要求，則證明所編制的焊接工藝是可行的，可根據(jù)工藝評(píng)定報(bào)告擬定正式的焊接工藝細(xì)則卡。 焊接工藝評(píng)定是在焊接性試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行的生產(chǎn)前工藝驗(yàn)證試驗(yàn)，應(yīng)在制訂焊接工藝指導(dǎo)書以后焊接產(chǎn)品以前進(jìn)行。 焊接工藝評(píng)定試板焊完后，應(yīng)按焊接工藝規(guī)定進(jìn)行焊后熱處理。 試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件要求。 焊接工藝評(píng)定 焊接工藝評(píng)定的特點(diǎn)和一般過程 1. 擬定焊接工藝指導(dǎo)書，由具有專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)焊接工藝人員，根據(jù)鋼材焊接性能試驗(yàn)，結(jié)合產(chǎn)品特點(diǎn)、制造工藝條件來擬定，內(nèi)容包括焊接工藝重要因素、補(bǔ)加因素和次要因素。如果評(píng)定不合格，應(yīng)修改焊接工藝指導(dǎo)書繼續(xù)評(píng)定，直到評(píng)定合格。 焊接裂紋及控制 焊接裂紋是指焊接過程中或焊后一段時(shí)間內(nèi) ，由于焊接的原因 (冶金 、 材料或內(nèi)外力 )， 在焊接接頭范圍內(nèi)產(chǎn)生的金屬材料分離現(xiàn)象 (局部斷裂 )。 防止焊接裂紋是焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造的重大內(nèi)容 。 焊接裂紋及控制 焊接裂紋形成的一般條件 高強(qiáng)鋼橋梁 ， 造船鋼結(jié)構(gòu) ， 冷裂紋 ， 占 90％ 。 珠光體耐熱鋼，其再熱裂紋又很容易出現(xiàn)。 (1)拘束造成的應(yīng)力應(yīng)變是造成開裂的主要原因之一。 (2)一定材料在某一溫度區(qū)間 , 由于存在致脆因素 ,使接頭具體部位在拉伸應(yīng)力作用下發(fā)生開裂。 ②裂紋往往產(chǎn)生于樹枝晶會(huì)合處，在焊縫橫截面中心沿縱長方向產(chǎn)生。 ④大多數(shù)發(fā)生在凝固過程中，也有凝固之后。 1. 熱裂紋 (3)影響因素 ①焊縫化學(xué)成份的影響 焊接中的許多低熔共晶體是焊接冶金反應(yīng)的產(chǎn)物。 1. 熱裂紋 (3)影響因素 ② 焊縫斷面形狀的影響 深而窄的焊縫由于宏觀偏析主要集中于焊縫中間，易形成熱裂紋，為此在厚板埋弧自動(dòng)焊時(shí)要特別注意調(diào)節(jié)焊接電流與電弧電壓的比例，使焊縫形狀系數(shù)大于 ~。 影響焊縫形狀系數(shù)的因素 1. 熱裂紋 (3)影響因素 ③ 焊接工藝及焊件結(jié)構(gòu)的影響 焊件結(jié)構(gòu)和焊接工藝直接影響到焊接接頭的拘束度，反映在焊接拉伸應(yīng)變大小上，它對(duì)熱裂紋的影響屬于力學(xué)因素。 ② 采取工藝措施，如焊前預(yù)熱、伴熱、用大線能量施焊 (應(yīng)保證焊縫形狀 系數(shù)不過小 )。 2. 冷裂紋 (1)冷裂紋的特征 冷裂紋是焊接低合金高強(qiáng)度鋼、中合金鋼和中碳鋼等易淬火鋼材時(shí)最易產(chǎn)生的焊接缺陷。 ②主要產(chǎn)生熱影響區(qū)，產(chǎn)生焊縫區(qū)可能性極小。 2. 冷裂紋 (2)冷裂紋的特征 冷裂紋是焊接低合金高強(qiáng)度鋼、中合金鋼和中碳鋼等易淬火鋼材時(shí)最易產(chǎn)生的焊接缺陷。 ②主要產(chǎn)生熱影響區(qū)，產(chǎn)生焊縫區(qū)可能性極小。 (2)產(chǎn)生原因： 冷裂紋產(chǎn)生的本質(zhì)，是焊件熱影響區(qū)的低塑性組織 (淬硬組織 )、焊接接頭中的氫和焊接應(yīng)力綜合作用的結(jié)果。 ② 氫的作用 氫所誘發(fā)的冷裂紋，從潛伏、萌生、擴(kuò)展，以