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焊接成形的资料第1页/共83页 缺点：1）焊接结构是不可拆卸的，更换修理不便 ；2）焊接接头的组织和性能往往要变坏；3）要产生焊接残余应力和焊接变形； 4）会产生焊接缺陷，如裂纹、未焊透、夹渣、气孔等。 焊接方法可分为： 1）熔焊：利用局部加热的方法，把工件的焊接处加热到熔化状态，形成熔池，然后冷却结晶，形成焊缝，将两部分金属连接成为一个整体的工艺方法。 2）压焊：在焊接过程中需要加压的一类焊接方法。3）钎焊：利用熔点比母材低的填充金属熔化后，填充接头间隙并与固态的母材相互扩散实现连接的一种焊接方法。 第2页/共83页 焊条电弧焊过程 熔焊的焊接过程是利用热源先把工件局部加热到熔化状态，形成熔池，然后随着热源向前移去，熔池液体金属冷却结晶，形成焊缝。第3页/共83页 1.焊接冶金过程（1）焊接电弧 它是由焊接电源供给的、具有一定电压的两极间或电极与母材间，在气体介质中产生的强烈而持久的放电现象。 钢焊条焊接钢材时的焊接电弧~2400K~2600K第4页/共83页 （2）焊接冶金过程的特点 a. 焊接温度高。 b. 冶炼时间短。 c.冶炼条件差。第5页/共83页 （3）焊接热循环 焊接热循环：在焊接加热和冷却过程中，焊接接头上某点的温度随时间变化的过程如图4-5所示。不同点，其热循环不同，即最高加热温度、加热速度和冷却速度均不同。 焊接热循环特点是加热和冷却速度都很快。对易淬火钢，焊后发生空冷淬火，对其他材料，易产生焊接变形、应力及裂纹。 焊接热循环曲线第6页/共83页 以低碳钢为例，说明焊接过程造成金属组织和性能的变化。如左图所示。受焊接热循环的影响，焊缝附近的母材组织或性能发生变化的区域，叫焊接热影响区。熔焊焊缝与热影响区之间有一个很窄的焊缝的过渡区，叫熔合区。焊接接头由焊缝区、熔合区和热影响区组成。低碳钢焊接接头的组织变化 （4）焊接接头组织与性能第7页/共83页 （1）焊缝区 焊接热源向前移去后，熔池液体金属迅速冷却结晶，结晶从熔池底部未熔化的半个晶粒开始，垂直熔合线向熔池中心生长，呈柱状树枝晶，如图所示；结晶过程中将在最后结晶部位产生成分偏析。同时焊缝组织是从液体金属结晶的铸态组织，晶粒粗大，成分偏析，组织不致密。但由于熔池小，冷却快，化学成分控制严格，碳、硫、磷都较低，并含有一定合金元素，故可使焊缝金属的力学性能不低于母材。焊缝的柱状树枝晶第8页/共83页 （2）熔合区 化学成分不均匀，组织粗大，往往是粗大的过热组织或粗大的淬硬组织，使强度下降，塑性、韧性极差，产生裂纹和脆性破坏，其性能是焊接接头中最差的。（3）热影响区 热影响区各点的最高加热温度不同，其组织变化也不相同。如图4-6所示，热影响区可分为过热区、正火区、部分相变区和再结晶区。 第9页/共83页 过热区：最高加热温度在11000C以上的区域，晶粒粗大，甚至产生过热组织。塑性和韧性明显下降，是热影响区中力学性能最差的部位。正火区：最高加热温度在Ac3至11000C的区域，焊后空冷得到晶粒较细小的正火组织，力学性能较好。部分相变区：最高加热温度在Ac1至Ac3的区域，只有部分组织发生相变，晶粒不均匀，性能较差。 低碳钢焊接接头的组织变化第10页/共83页 2. 焊接应力和变形 焊件在焊接过程中受到局部加热和冷却是产生焊接应力和变形的主要原因。 平板焊接时，要产生热胀冷缩。加热时，如自由膨胀则如图中虚线所示，但由于受到阻碍，产生同样伸长，故高温处产生压应力，低温处产生拉应力，两者平衡。 冷却后，由于冷却速度不同，高温处冷却慢，收缩大。同样最后在高温处产生拉应力，低温处产生压应力。 平板对接焊的应力a) 焊接过程中b) 冷却后第11页/共83页 序号变形形式图 例变形特征产生原因1收缩变形沿焊缝长度和宽度方向缩短由焊缝纵向收缩和横向收缩引起2角变形工件沿焊缝两边产生一定角度的变形因焊缝横截面形状上、下不对称，由焊缝横向收缩不均匀引起3弯曲变形工件向焊缝一侧弯曲焊缝在结构上布置不对称，由焊缝纵向收缩引起第12页/共83页 序号变形形式图例变形特征产生原因4扭曲变形工件沿纵向被扭转一定角度焊缝布置不对称或装配焊接顺序不当，由焊缝纵向收缩和横向收缩引起5波浪变形薄板边缘受压，产生波浪性弯曲由焊缝纵向收缩引起薄板产生失稳变形第13页/共83页 焊接应力与变形的危害▲增加结构工作时的应力，降低承载能力；▲引起焊接裂纹，甚至脆断；▲促使产生应力腐蚀裂纹；▲残余应力衰减会产生变形，引起形状、尺寸不稳定。 ▲使工件形状尺寸不合要求；▲影响组装质量；▲矫正焊接变形很费工时，增加成本，降低接头塑性；▲使结构形状发生变化，并产生