材料成型工艺基础课件：焊接成形工艺基础

焊接（welding)利用加热或加压，把两个分离的金属连接成一个不可拆卸的整体的工艺方法。a)铆钉连接b)螺纹连接c)焊接

焊接成形工艺基础一、焊接概述26二月20251fusionweldingpressureweldingsoldering26二月20252焊接电弧是在两个电极之间的气体介质内产生的一种强烈而持久的放电现象。引燃电弧时，通常是将两极相接触并迅速分离至一定距离，由于两极已接通电源，当相互接触时会通过较大的短路电流使电极表面迅速加热至熔化状态，而当两极分离时则由于强场发射和热电子发射使阴极电子射向阳极，气体介质亦由于高温加热和电子撞击等作用而游离，于是电弧形成。只要保持两极之间一定的电位差，即可维持电弧燃烧。二、焊接电弧26二月20253

电弧的一个重要特性就是在放电的同时产生强烈的光和大量的热。所放之热使电弧达到很高的温度，能迅速熔化金属。一般情况下，电弧热量在阳极区产生的较多，阴极区因放出大量的电子，消耗了一部分能量，所以产生的热量较少。使用直流电源焊接时，有正接和反接两种接线方法。26二月20254焊条电弧焊(SMAW)的焊接过程焊条电弧焊(shieldedmetalarcwelding)：用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法。交流电焊机直流电焊机（弧焊整流器）26二月20255固态渣壳液态熔渣焊缝熔池金属熔滴焊条药皮焊条芯气体焊接过程动画26二月202561.在高温作用下，容易导致金属烧损或形成有害杂质。蒸发氧化Fe+O→FeO（进入熔池）C+O→CO(气体）Mn+O→MnO（进入熔渣）Si+2O→SiO2

（进入熔渣）进入熔池的FeO又发生下列反应：FeO+C→Fe+COFeO+Mn→MnO

+Fe2FeO+Si→SiO2+2Fe从而又使Mn.Si氧化造成有益元素Mn.Si烧损部分凝固后，剩余FeO→Fe3O4N+Fe→Fe2NN+Fe→Fe4NFe3O4

Fe2NFe4N三、熔焊的冶金特点：26二月202572.由于熔池小，冷却快，而造成焊缝化学成分的不均匀，并且易产生气孔和夹渣。固态渣壳液态熔渣焊缝熔池金属熔滴焊条药皮焊条芯气体1.保护焊接区2.渗加合金元素3.脱氧脱硫脱磷△保证焊缝质量的措施26二月20258四、焊接接头的组织与性能焊接接头(weldingjoint)：由焊缝和靠近焊缝区域（热影响区）两部分组成（=焊缝+热影响区）26二月20259（1）焊缝金属(weldmetal)焊缝各点最高温度分布曲线0.2A+LAA+FPSGEAL0.77P+F组织：柱状结晶组织性能：并不低于母材理由：①熔池冷却快，结晶细密；②焊接材料具有渗合金作用。以低碳钢为例26二月202510焊缝熔合区各点最高温度分布曲线0.2A+LAA+FPSGEAL0.77P+F（2）焊接热影响区(heat-affectedzone)(HAZ)焊缝两侧受焊接热作用而发生组织和性能变化的区域1）熔合区（半熔化区）组织：铸态粗晶+过热粗晶性能：低强度、低塑性、低韧性（L结晶而成）（过热A转变而成）Bond(partialmeltingregion)26二月202511焊缝熔合区过热区各点最高温度分布曲线0.2A+LAA+FPSGEAL0.77P+F2）过热区组织：过热粗晶性能：低强度、低塑性、低韧性（过热A转变而成）焊缝两侧受焊接热作用而发生组织和性能变化的区域overheatedzone（2）焊接热影响区(heat-affectedzone)(HAZ)26二月202512焊缝两侧受焊接热作用而发生组织和性能变化的区域焊缝熔合区过热区正火区各点最高温度分布曲线0.2A+LAA+FPSGEAL0.77P+F3）正火区（细晶区）组织：细小而均匀的晶粒性能：优于母材（A转变而成）finegrainedregion（2）焊接热影响区(heat-affectedzone)(HAZ)26二月202513焊缝两侧受焊接热作用而发生组织和性能变化的区域焊缝熔合区过热区正火区部分相变区各点最高温度分布曲线0.2A+LAA+FPSGEAL0.77P+F4）部分相变区组织：晶粒大小不均匀性能：稍差（小的：A转变而成）（大的：原始晶粒）总而言之：性能最差的区域为：熔合区，过热区（2）焊接热影响区(heat-affectedzone)(HAZ)26二月202514焊接热影响区的平均尺寸数值（3）改善焊接热影响区组织性能的方法1）选择合理的焊接方法2）选择合理的焊接工艺3）焊后热处理退火、正火26二月202515五、焊接应力与变形weldingstressandweldingdeformation1.焊接应力与变形产生的原因焊件的局部不均匀加热焊接过程中焊后焊缝塑性状态，变形后无应力焊缝弹性状态，变形后有应力+--26二月202516（1）选择合理的焊接次序2.减少焊接应力的工艺措施（2）焊前预热（3）焊后退火处理最有效的减少焊接应力的方法最有效的消除焊接应力的方法动画26二月2025173.焊接变形的基本形式及减少焊接变形的措施动画26二月202518防止和减少焊接变形的工艺措施（1）反变形法动画26二月202519（2）刚性固定法只适用于塑性较好的低碳钢结构工作台平台工件焊件焊前装配后，将它们之间的相对位置固定下来。26二月202520（3）选择合理的焊接次序a)b)123414321324c)（4）焊前预热和焊后缓冷动画26二月2025211）机械矫正法（5）焊后矫形处理26二月2025222）火焰矫正法动画26二月202523TheEndofThisPart目录页26二月202524youareright正确26二月202525你错了youarewrong.26二月202526手弧焊2.swf26二月202527焊接顺序.swf26二月202528焊接变形.swf26二月202529焊接顺序1.swf26二月202530火焰加热法.swf26二月202531六、焊接缺陷及检验介绍焊接接头的主要缺陷及其对焊接接头质量的影响程度，并简要介绍焊接质量的检验方法。26二月202532（一）焊接接头的主要缺陷a）b)1.气孔熔池中的气体在凝固前未来得及逸出，在焊缝中形成的孔洞危害：减少焊缝工作截面，降低强度、塑性、韧性；破坏焊缝的致密性；内部气孔表面气孔26二月202533a）2.夹渣焊接熔渣残留在焊缝中的现象b)存在棱角和尖角，易造成应力集中，往往是裂纹的起源点危害：与气孔相同，但比气孔严重；26二月2025343.未焊透熔焊时，接头跟部未完全熔透的现象a）b）危害：减小焊缝的有效工作截面；在跟部尖角处产生应力集中，容易引起裂纹；是一种危险性缺陷，重要结构中不允许存在。26二月2025354.未熔合焊道与母材之间或多层焊时，焊道与焊道之间未完全熔化结合而形成的缺陷a)b)危害同未焊透。严重缺陷26二月202536a）c)b)5.咬边母材上与焊缝的交界处产生的下凹沟槽危害：减小母材金属的工作截面；造成应力集中重要结构不允许存在26二月2025376.焊瘤熔化金属流淌到焊缝以外未熔化的母材上所形成的局部未熔合a）危害：产生应力集中，容易引起裂纹；b）26二月202538内部裂纹纵向裂纹横向裂纹弧坑裂纹（星形裂纹）7.裂纹接头局部地区的破裂而形成的裂缝贯穿裂纹危害：具有尖锐的缺口和长宽比大的特点，易引起较高的应力集中，有延伸和扩展趋势，是最危险的缺陷选材应特别注意26二月202539（二）焊接检验方法焊接检验方法破坏性检验非破坏性检验26二月202540机械性能试验化学分析试验金相检验破坏性检验26二月202541煤油渗漏试验气密性试验氨渗漏试验载水试验沉水试验氦检漏试验致密性试验无损检验外观检验水压试验非破坏性检验荧光探伤超声探伤磁粉探伤着色探伤