第一章-异种金属焊接性(4)--作业ppt课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第一章 异种金属的焊接性,【主要内容】,焊接的基本理论基础；,典型弧焊、压力焊及钎焊的原理、方法及适用场合；,常用金属材料焊接性、焊接工艺要点；,简单介绍粘接技术的一些概念、粘接原理、胶粘剂及胶粘工艺,。,第一章 异种金属的焊接性【主要内容】,1,【教学内容】,焊接结构及其特点。,焊接结构的工艺性。,【教学目标】,了解焊接结构的特点，掌握焊接过程中焊接材料、焊接方法、接头形式、焊缝布置的基本原则。,第四节 焊接结构工艺性,【教学内容】第四节 焊接结构工艺性,2,一、焊接结构及其特点,1.焊接结构,定义：,用焊接的方法生产制造的结构。,(主要是金属结构),2.焊接结构的特点,（1）可以给结构设计提供很大的灵活性,焊接结构可以由板材、型材、管材组焊而成，可以由锻铸件或其机械加工件拼焊而成，也可以上二者联合拼焊而成，这就给结构设计提供很大灵活性。在导弹结构上以钣焊结构为主。现在机加件拼焊也不少,。,一、焊接结构及其特点1.焊接结构,3,（2）可以按结构受力状况最优化配置结构的厚度，以减轻结构的重量，节约金属材料,大约比铆接轻15-20%，比锻铸件轻20-30%，减轻结构重量对航天产品意义重大。,（3）便于以大化小、以小拼大,焊接结构便于以大化小、以小拼大，就像做衣服一样，古人称“金属裁缝”，方便灵活，几乎可以制任何大小和复杂的结构。大道海上巨无霸，几十万吨大油轮，小到集成电路的芯片的微连接，都会用到焊接技术。,（2）可以按结构受力状况最优化配置结构的厚度，以减轻结构的重,4,（4）可以制成致密性较高的结构,如弹上的储箱、气瓶等，均要求气密性结构(如环形气瓶，P,工作,=320kg/cm2(32MPa)，P,爆,=720kg/cm2(72MPa)。,（5）可以简化锻铸结构,很多机架、机座、床身、曲轴、活塞杆等多为铸锻结构，有的体积很大或形状很复杂。由于设备和技术所限，很多情况下难以整体锻铸而成，采用分开锻铸而后拼焊而成，使其结构简化。如我国第一台万吨水压机的油缸和活塞杆就采用此法，不然在当时工艺技术水平及设备条件下是生产不出来的。,（6）可以生产出用其他工艺方法难以实现的结构,如上述储箱、气瓶等要求密封空腔结构，蜂窝夹层结构以及复合板结构(大面积复杂结构)。,（4）可以制成致密性较高的结构,5,（7）尚有很多不足,任何技术都不是万能的，都有其局限性，主要有：,1)焊接变形较大；,2)焊接残余应力较大；,3)接头性能不均匀；,4)不是所有都能焊好；,5)极短的、复杂的冶金过程不可知和不可控的影响因素较多，故质量问题较多。,因此，焊接方法在金属结构上的应用还受到一定的限制。,（7）尚有很多不足,6,二、焊接结构的工艺性,工艺：,金属结构从原材料到加工出具体产品，要经过一个过程，在这个过程中使用各种加工手段，这就是工艺技术。,工艺技术是连接设计、材料和产品之间的桥梁，是各种设计思想和各种性能材料物化为产品的基础。先进的设计，只有通过先进合理的工艺才能转化为物质财富。,结构的工艺性：,结构的工艺性是所设计的产品所具有的“在一定产量和生产条件下，经综合权衡后，能以尽可能低的成本和短的生产周期制造出来，并能符合必须的使用性能和质量”的那些结构的特性。或者说，在结构制作时要考虑的那些因素，使其在保证结构使用要求的情况下，既快又简单的生产出来,。,二、焊接结构的工艺性 工艺：金属结构从原材料到加工出具体产,7,1.合理适当地选择被焊件的结构材料,（1）首先应能满足使用性和可靠性,导弹产品基本特点是要求使用的材料强度要高，重量要轻，即比强度要好。其他还有刚性要求和耐压、耐温、耐腐等特殊要求，对于这些技术，设计人员一般都能充分考虑，但对于焊接结构的可靠性有时考虑不是很充分。,结构制作不仅要看能否方便生产出来，更要看能否在使用过程中稳定可靠。从以往经验来看，往往忽略下面一些情况：,忽视接头综合性能，特别是韧性。,忽视结构刚性，而造成失稳破坏。,忽视应力集中，造成疲劳开裂和应力腐蚀开裂。,1.合理适当地选择被焊件的结构材料（1）首先应能满足使用性和,8,（2）尽可能选择可焊性好的材料,常见的情况，设计人员根据产品使用性能要求对结构的强度、耐温、耐腐考虑较多，而对产品可焊性认识不足。,可焊性：在一定的焊接施工条件下，金属得到质量优良的焊接接头的可能性。也就是常说的“好焊不好焊”或是说“是否容易出现裂纹和其他缺陷”。这是指工艺可焊性，另外还应有使用可焊性，主要指焊接接头在使用中的可靠性。,（2）尽可能选择可焊性好的材料,9,碳钢的焊接,1）,低碳钢,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）。,2）,中碳钢,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。,碳钢的焊接1）低碳钢的焊接2）中碳钢的焊接,10,中碳钢焊接时，,为保证焊后无裂纹和得到合格的力学性能，应采取的,措施,：,a.焊前预热，减缓焊接接头的冷却速度，减少淬硬倾向和降低焊接应力；,b.采用抗裂性较好的低氢焊条；,c.焊接时采用细焊条、小电流、开坡口、多层焊接等，以减少母材的熔化量，降低焊缝碳的质量分数，防止热裂纹产生。,3）,高碳钢,的焊接,高碳钢的质量分数大于0.6%，特点和中碳钢基本相同，但焊接性更差。,中碳钢焊接时，为保证焊后无裂纹和得到合格的力学性能，应采取的,11,低强度普通低合金结构钢：,高强度普通低合金结构钢：,s,390MPa,C,E,420MPa,C,E,0.4%0.5%,焊接性良好。,焊接性较差。,15MnVN、18MnMoNb、14MnMoV,焊前,预热,（150250 ），焊后,缓冷,；,焊件开,坡口,，且采用,细焊条、小电流、多层焊,。,选用,低氢,型焊条；,焊后及时进行,消除应力热处理,、,去氢处理,采用手工电弧焊、埋弧焊、气体保护焊,低合金结构钢的焊接,低强度普通低合金结构钢：高强度普通低合金结构钢：s390,12,问题,晶间腐蚀,热,裂纹,常用焊接方法：,手工电弧焊、氩弧焊和埋弧焊。,措施：,严格控制焊缝金属的,含碳,质量,采用含有,Ti,、Nb,等元素的焊接材料和母材,措施：,选用,碳质量分数很低,的母材和焊接材料(塑性好),采用含适量,Mo、Si,等铁素体形成元素的焊接材料,焊接工艺：,采用小电流、快速焊,减少加热范围,多层焊时，应等前面一层冷至60以下。,强制冷却。稳定化处理。,奥氏体不锈钢的焊接,问题晶间腐蚀热裂纹常用焊接方法：手工电弧焊、氩弧焊和埋弧焊。,13,铸铁的补焊,补焊时的主要问题：熔合区易产生白口组织；易产生裂缝；易产生气孔。,针对铸铁的焊接缺陷进行焊接修补，一般采用焊条电弧焊、气焊来修补，按焊前是否预热分为,热焊和冷焊,两类.,1）,热焊,热焊法是焊前将工件整体或局部预热到600700，焊后缓慢冷却。热焊法可防止工件产生白口组织和裂缝，焊补质量较好，焊后可以进行机械加工。但热焊法成本较高，生产率低，焊工劳动条件差。一般用于焊补形状复杂焊后需要加工的重要铸件，如床头箱、汽缸体等。,铸铁的补焊1）热焊,14,2）,冷焊,焊补之前，工件不预热或只进行400以下低温预热的焊补方法通常称为冷焊法，主要依靠焊条来调整焊缝化学成分以防止或减少白口组织和避免裂缝。,冷焊法方便灵活生产率高、成本低、劳动条件好。但焊接处切削加工性能较差。生产中多用于焊补要求不高的铸件以及怕高温预热引起变形的工件。,焊接时，应尽量采用小电流、短弧、窄焊缝、短焊道（每段不大于50mm）并在焊后及时轻轻锤击焊缝以松弛应力，防止焊后开裂。,2）冷焊,15,有色合金的焊接,1）,铜和铜合金的焊接,铜和铜合金的焊接性较差，其原因如下：,a.难熔合,b.容易产生焊接应力和变形,c.易产生气孔,d.易产生热裂纹,e.接头力学性能下降,铜和铜合金的焊接方法常用的有氩弧焊、气焊、焊条电弧焊、钎焊等。其中氩弧焊接头质量最好。,有色合金的焊接,16,2）,铝和铝合金的焊接,铝和铝合金的焊接性较差，其原因如下：,a.易氧化,b.易产生气孔,c.易焊穿,d.易产生热裂纹,e.铝的导热系数大，故要求大功率或能量集中的热源，厚度较大应预热,f.铝和铝合金在高温时强度和塑性低，焊接时常因为不能支持熔池的重量而使焊缝塌陷，因此常采用垫板。,铝和铝合金的焊接方法常用的有氩弧焊、气焊、电阻焊、钎焊等。其中氩弧焊接头质量较高。,2）铝和铝合金的焊接,17,（3）尽可能选用同种金属材料,由于异种材料物理性能不同，在焊接时要产生复杂的冶金过程，接头不均匀性更严重，会产生较大的残余内应力，容易产生裂纹，有的也要采取特殊工艺措施和焊接方法，而对于钢和铝，根本不能焊接。,（4）尽可能选用成熟材料,在长期生产实践中，一些材料已经很成熟的用于焊接结构，如结构钢30CrMnSiA、铝-镁合金(5A06)、铝-锰合金(3A21)及铬镍奥氏体不锈钢(1Cr18Ni9Ti)等材料，工艺成熟定性，质量稳定可靠，应尽量多采用。,（3）尽可能选用同种金属材料,18,（5）尽量选用型材,以减少焊缝，简化工艺，减少变形，缩短生产周期。如下面这些结构，在保证使用要求情况下，尽量选用其相应的型材，较为合理。,（5）尽量选用型材,19,2.选择合适的焊接方法,2.选择合适的焊接方法,20,（1）根据材料的可焊性,这前面已经讲过，总的原则：,1)有些金属材料各种焊接方法均可进行，如低碳钢；,2)在保证结构性能情况下，结构钢尽量选用含碳量较低的材料，铝合金尽量选用5A06等铝-镁合金，钛合金尽可能选用TA7、TC4、TC1等；,3)有些金属材料不是什么样的焊接方法都可进行的，如铝合金适合氩弧焊、气焊、电弧焊，不能采用电渣焊；,4)有些焊接方法适用范围很广，如电子束焊，几乎适合所用材料的焊接。,（1）根据材料的可焊性,21,（2）根据结构特点,规则的较长的焊缝(如筒形件的纵缝、筒形件的环缝、球形件对接缝等)可选用自动焊(气体保护焊、埋弧焊)以提高质量的稳定性和生产效率，降低成本；,一些非规则的短焊缝(如各种接头、箱型、桁架型结构)可以采用手工熔焊，灵活方便，适应性强；,一些板件夹层结构(如蜂窝夹层)和电气结构则可以采用钎焊。,（2）根据结构特点,22,（3）根据焊件接头厚度,1)被焊件厚度在1mm以下的黑色金属适用于气焊，大于1mm虽可焊接，但随着厚度增加，效率越低，接头质量差，1mm上下的有色金属适用采用非熔化极氩弧焊(TIG焊)；,2)薄件或超薄件可选TIG焊、电阻焊或超声波焊、激光焊、微束等离子焊或电子束焊等；,3)6mm上下的中厚件，黑色金属规则焊缝可选用埋弧焊，有色金属可选用氩弧焊(MIG焊生产效率高与TIG焊),4)大厚度焊件可采用电子束焊，超大厚度可选用电渣焊，焊缝质量要求高的可选用窄间隙焊等等。,注意：同一条焊缝的截面厚度应保持一致，尽量避免前后有变化。,（3）根据焊件接头厚度,23,（4）根据结构受力状况,焊接结构在导弹结构中处于受力部位(受拉、弯、扭力)，要选择能保证较高焊缝质量的焊接方法如自动氩弧焊、埋弧焊、等离子焊或电子束焊，其次，手工电弧焊、手工氩弧焊。,相反，非受力部位，则可采用手工电弧焊、手工氩弧焊、CO,2,气体保护焊，电阻焊等。,（4）根据结构受力状况,24,(5)根据焊接方法的特点和效率,焊接方法,热影响区,焊接变形,焊缝质量,生产,效率,生产,成本,应用情况,气焊,大,大,不高,低,低,用于薄板,电弧焊,较小,较小,较高,较高,较高,简便灵活普遍,氩弧焊,更小,更小,高,高,高,军品普遍,电子束焊,很小,很小,高,高,高,特殊时用,接触焊,小,小,稳定性较差,高,较高,用于薄件,(5)根据焊接方法的特点和效率焊接方法热影响区焊接变形焊缝,25,(6)根据生产单位的生产条件,有时选取焊接方法，但