金属材料的焊接性和焊接结构的设计课件.ppt

*第十四章

焊接结构设计第31页，讲稿共46页，2023年5月2日，星期三*第一节焊接材料的选择焊接结构在满足工作性能要求的前提下，首先要考虑选择焊接性较好的材料。①低碳钢（wc0.25%)和碳当量小于0.4％的低合金钢都具有良好的焊接性，设计中应尽量选用；含碳量大于0.4％的碳钢、碳当量大于0.4％的合金钢，焊接性不好，设计时一般不宜选用。若必须选用，应在设计和生产工艺中采取必要措施。②焊接异种金属时，一般要求接头强度不低于被焊钢材中的强度较低者，并应在设计中对焊接工艺提出要求，按焊接性较差的钢种采取措施，如预热或焊后热处理等。第32页，讲稿共46页，2023年5月2日，星期三*③设计焊接结构时，应多采用工字钢、槽钢、角钢和钢管等型材，以降低结构重量，减少焊缝数量、简化焊接工艺，增加结构件的强度和刚性。对形状比较复杂的部分，还可以选用铸钢件、锻件或冲压件来焊接。第33页，讲稿共46页，2023年5月2日，星期三关于金属材料的焊接性和焊接结构的设计*第1页，讲稿共46页，2023年5月2日，星期三*第一节金属材料焊接性的概念及评估方法一、可焊性的概念金属材料的可焊性，是指被焊金属在采用一定的焊接方法、焊接材料、工艺参数及结构型式条件下，获得优质焊接接头的难易程度，即金属材料在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。焊接性包括两个方面：一是工艺焊接性主要是指焊接接头产生工艺缺陷的倾向，尤其是出现各种裂纹的可能性；二是使用焊接性主要是指焊接接头在使用中的可靠性，包括焊接接头的力学性能及其它特殊性能(如耐热、耐蚀性能等)。第2页，讲稿共46页，2023年5月2日，星期三*金属材料的焊接性可通过估算和试验方法来确定。二、估算钢材可焊性的方法碳当量法：碳钢及低合金结构钢的碳当量经验公式为：各种化学元素对焊缝组织性能、夹杂物的分布以及对焊接热影响区的淬硬程度等的影响不同，对产生裂纹倾向的影响也不同。在各种元素中，碳的影响最为明显，其它元素的影响可折合成碳的影响。影响钢材焊接性的主要因素是化学成分。第3页，讲稿共46页，2023年5月2日，星期三*根据经验：C当量＜0.4%时，钢材塑性良好，淬硬倾向不明显，可焊性良好。在一般的焊接工艺条件下，焊件不会产生裂缝，但对厚大工件或低温下焊接时应考虑预热。C当量=0.4%～0.6%时，钢材塑性下降，淬硬倾向明显，可焊性较差。焊前工件需要适当预热，焊后应注意缓冷，要采取一定的焊接工艺措施才能防止裂缝。C当量＞0.6%时，钢材塑性较低，淬硬倾向很强，可焊性不好。焊前工件必须预热到较高温度，焊接时要采取减少焊接应力和防止开裂的工艺措施，焊后要进行适当的热处理，才能保证焊接接头质量。第4页，讲稿共46页，2023年5月2日，星期三*三、小型抗裂试验从应用一般焊接工艺焊后试板有无裂缝或裂缝多少，可初步评定材料的可焊性好坏；若有裂缝，应调整工艺（如预热、缓冷等）再焊接试板，直至达到不裂。因此可通过参考抗裂试验制订出合理的焊接工艺规程与规范。第5页，讲稿共46页，2023年5月2日，星期三*第二节碳钢的焊接低碳钢含碳量不大于0.25%，塑性好，一般没有淬硬倾向，对焊接热过程不敏感，可焊性良好。焊这类钢时，不需要采取特殊的工艺措施，通常在焊后也不需要进行热处理（电渣焊除外）。一、低碳钢的焊接低碳钢可以用各种焊接方法进行焊接。应用最广泛的：焊条电弧焊、埋弧焊、电渣焊、气体保护焊和电阻焊等。熔焊法焊接结构钢时，焊接材料及工艺的选择主要应保证焊接接头与工件材料等强度。第6页，讲稿共46页，2023年5月2日，星期三*焊条电弧焊焊接一般低碳钢结构，可选用E4313(J421)、E4303(J422)、E4320(J424)焊条。焊接动载荷结构、复杂结构或厚板结构时，应选用E4316(J426)、E4315(J427)或E5015(J507)焊条。埋弧焊时，一般采用H08A或H08MnA焊丝配焊剂431进行焊接。二、中、高碳钢的焊接中碳钢含碳量在0.25%～0.6%之间，随含碳量的增加，淬硬倾向愈发明显，可焊性逐渐变差。在实际生产当中，主要是焊接各种中碳钢的铸钢件与锻件。第7页，讲稿共46页，2023年5月2日，星期三*热影响区易产生淬硬组织和冷裂缝中碳钢属于易淬火钢，热影响区被加热超过淬火温度的区段时，受工件低温部分的迅速冷却作用，将出现马氏体等淬硬组织。如焊件刚性较大