焊接组织性能.docVIP

焊接接头的组织性能　　焊接时，当焊条沿焊缝方向移动时，熔池中的液态金属便很快凝固而形成焊缝；同时，与焊缝相邻的两侧一定范围内，焊件受热（但未熔化）而发生了组织性能的变化，这部分称为热影响区；焊缝到热影响区的过渡区域，称为熔合区。焊缝、熔合区和热影响区组成熔焊接头。如下图所示： 　　1、焊缝属于铸态组织。熔池中金属的结晶一般从液固交界的熔合线上开始，晶体从熔合线向两侧和熔池中心长大。但是，由于向两侧生长受到相邻晶体的阻挡，所以晶体主要是向着熔池中心长大。这样就使焊缝金属得到了柱状晶粒结构。焊件通过焊缝实现了原子的结合。由于熔池冷速较大，所以柱状晶粒并不粗大，加上焊条中合金元素的熔入，焊缝金属的力学性能与母材相比，变化并不大。　　２、热影响区焊接过程中由于至焊缝中心的距离不同，因此在焊缝及其附近区域的温度分布就不均匀。对应Fe-Fe3C相图，低碳钢熔焊接头的热影响区可分为过热区、正火区和部分相变区　　3、?熔合区焊接接头中焊缝向热影响区过渡的区域，该区在焊接时处于半熔化状态，组织成分极不均匀，力学性能不好。　　（1）过热区是指在影响区中，温度接近于AE线，冷却后得到粗大奥氏体组织。过热区的塑性、韧性差，容易产生焊接裂纹。　　（2）正火区是指在热影响区中，温度接近于AC3，具有正火组织的区域。冷却后得到均匀细小的铁素体和珠光体。正火区的组织性能好。　　（3）部分相变区是指在热影响区中，温度处于AC1-AC3之间，部分组织发生相变的区域。冷却后得到的铁素体和珠光体细小但不均匀，力学性能较差。　　因此，过热区和熔合区是焊接接头中的薄弱环节，正火区是焊接接头中性能最好的区域。焊条电弧焊操作灵活，使用方便，设备简单，可以焊接各种金属材料（尤其是黑色金属）， 是目前应用最广泛的一种焊接方法。但生产效率不高，工人劳动强度大，产品质量受焊工技术水平影响较大，而且焊条的载流能力有限，因此，不能满足对某些材料及焊接产品的质量要求。焊接应力与变形　　焊接过程除了引起金属组织与性能的变化外，还会产生残余应力和残余变形，即焊接应力与变形。应力的存在不仅降低结构承载能力，甚至可能引起焊缝开裂；变形不仅导致形状和尺寸的变化，而且还会降低结构承载力或使焊件报废。　　1、焊接应力与变形产生的原因焊接时由于焊件及接头处受到不均匀的加热和冷却，同时又受到焊件自身结构和外部约束的限制，使焊接接头产生不均匀的塑性变形，最后就导致了焊接应力与变形的产生。　　焊接应力与变形是同时存在、相互联系的。当工件塑性较好而结构钢度较小时，工件能较自由的收缩，此时焊接变形较大而应力较小。反之，焊接应力较大，变形较小　　２、减小焊接应力与变形的预防措施　　(1)?焊前预热工件预热后施焊，可减少焊件各部分的温差，降低冷却速度，从而有效地减小焊接应力和变形。　　(2)?合理选择焊接顺序焊接顺序应尽量使焊缝的横向和纵向比较自由的收缩，从而减小焊接应力和变形。　　(3)锤击焊缝每焊完一道焊缝后，都应用圆头小锤对红热状态下的焊缝进行均匀适度的锤击，可减小焊接应力和变形。　　(4)?焊后热处理生产中常采用去应力退火的方法将焊件加热到600-650，保温后缓冷，可消除残余应力达80%-90%。　　(5)?合理设计焊件结构尽量使焊缝对称，减少焊缝交叉，同时，还应尽量减少焊缝的数量、长度及截面积。　　刚性固定法采用专用的夹具将工件固定或将工件临时点焊在工作台上，可有效的防止焊接变形的产生。　　　　　　　　　　　　焊件的结构工艺性　　焊接结构设计时，除了应满足使用性能的要求外，还应考虑结构对焊接工艺的要求，以实现生产率高、成本低、质量优良、工艺简便等要求。焊接结构工艺性主要包括焊接结构材料的选择、焊缝布置和焊接接头设计等内容。一、焊接结构材料的选择　　随着现代焊接技术的发展，大多数金属材料均可实现焊接，但材料不同，焊接性能就不同，焊件质量也存在很大差别。所以，在满足使用性能要求的前提下，尽量选择焊接性能优良、价格低廉、容易保证焊接质量的材料来制造焊接结构件。一般情况下，碳的质量分数小于0.25%的碳钢和碳的质量分数小于0.20%的低合金钢具有良好的焊接性，应优先选用；焊接时，还应尽量选用同种金属材料。二、焊接方法的选择　　焊接时，焊接方法的选择直接影响着焊接接头的质量以及成本等。焊接方法的选择一般应根据材料的焊接性、焊件厚度、接头形式、焊接方法的适用范围和设备条件等因素综合考虑决定。在经过对比、分析各种焊接方法、焊接材料的特点及应用范围后，结合焊件的具体结构和工艺特点，合理的选择焊接方法。三、焊接件结构图 　　（１）、接头形式　焊接接头的基本形式有对接、角接、T形接和搭接等。如下图所示。 　　１）、对接接头是指两焊件端面相对平行的接头。对接接头容易保证焊接