焊接工程学第三篇轻合金的焊接

焊接性试验方法分类
❖直接模拟试验类：
1焊接冷裂纹试验 2焊接热裂纹试验 3再热裂纹试验 4层状撕裂试验 5应力腐蚀裂纹试验 6脆性断裂试验
❖间接推算类
概述：不需要焊出焊缝，只是根据材料的 化学成分、金相组织、力学性能之间的关 系，联系焊接热循环过程进行推测或评估， 从而确定焊接性优劣以及所需要的焊接条 件。
❖用于测试层状撕裂敏感性。 ❖试件如图1-18所示。
第二章 铝及其合金的焊接
第一节 铝及其合金的类型和特性 第二节 铝及其合金的焊接性分析 第三节 铝及其合金的焊接工艺
第一节 铝及其合金的类型和特性
铝及其合金类型
❖ 工业高纯铝 ❖ 工业纯铝 ❖ 防锈铝 ❖ 硬铝
非热处理强化合金 热处理强化铝合金
裂纹率 ∑lf、∑lr、∑Hs——表面、根部、断面裂纹长
度之和 L——试验焊缝长度
直Y形坡口焊接裂纹试验法
❖ 主要用于考核焊缝金属的裂纹敏感性。 ❖ 试验程序与斜Y形坡口相同。 ❖ 试验焊缝处的坡口形式如图1-6所示：
插销试验
❖ 用于测定钢材焊接热影响区冷裂纹敏感性， 还可测定再热裂纹敏感性和层状撕裂敏感性。
第三篇 轻合金的焊接技术
❖第一章 金属焊接性及其试验方法
❖第二章 铝及其合金的焊接
❖第三章 铜及其合金的焊接
第一章 金属焊接性及其试验方法
第一节 金属焊接性概念 第二节 焊接性的试验 第三节 常用焊接性试验方法
第一节 金属焊接性概念
金属焊接性
❖ 金属焊接性是指金属是否能适应焊接加工 而形成完整的、具备一定使用性能的焊接 接头的特性。
❖ FISCO试验的焊缝位置如图1-12所示。
❖ 裂纹率计算公式： Cr=∑lr/∑Lr*100%
其中：Cr——FISCO试验的裂纹率 ∑lr——4条试验焊缝上裂纹长度之和 ∑Lr——4条焊缝长度之和
可调拘束裂纹试验法
❖ 主要用于评定热裂纹敏感性。
❖ 试验可分为纵向和横向。横向主要用于 测试焊缝中央的结晶裂纹和高温失塑裂 纹；纵向主要用于测试结晶裂纹和液化 裂纹。 如图1-13所示：
❖ 超硬铝
铝及其合金特性
❖ 物理特性：
与低碳钢相比，具有密度Leabharlann Baidu、电阻率小、线 膨胀系数打、导热系数大的特点。
从焊接工艺条件分析焊接性
❖ 热源特点 ❖ 保护方法 ❖ 热循环控制 ❖ 其他工艺因素：1彻底清理坡口及其附近
2严格按规定处理焊接材料 3合理安排焊接顺序 4正确制定焊接规范。
第二节 焊接性的试验
焊接性试验内容：
❖ 焊缝金属抵抗产生热裂纹的能力； ❖ 焊缝及热影响区金属抵抗产生冷裂纹的能力； ❖ 焊接接头抗脆性转变能力； ❖ 焊接接头的使用性能。
底板材料应与被测材料相同或热物理 常数基本一致，其形状和尺寸见图1-
9.
压板对接（FISCO）焊接裂纹试 验法
❖主要用于评定热裂纹敏感性，也可 以做钢材与焊条匹配性的试验。
❖试验装置如图1-10所示。
❖ 在C形夹具中，试板牢牢固定在试验装 置内。试板尺寸如图1-11所示。坡口为I 型，厚板时可用Y型。
包括：碳当量法、焊接裂纹敏感指数法、 连续冷却组织转变曲线法、焊接热-应力模 拟法、焊接热影响区最高硬度法、焊接区 断口金相分析等。
❖使用性能试验类
1焊缝及接头的拉伸、弯曲、冲击等力学性 能试验 2高温蠕变及持久强度试验 3断裂韧性试验 4低温脆性试验 5耐腐蚀及耐磨试验 6疲劳试验等
选择或制定焊接性试验方法的原 则
其中：图a为窗口及试板； 图b为焊后解剖试板检查裂纹的方
式。
Z向拉伸试验
❖ 用于测定层状撕裂敏感性。
❖ 示意图如图1-17。 其中：图a是当板厚大于25mm的材料所采用 的 沿板厚方向截取小型拉伸试棒的方法。 图b是当板厚小于25mm或者需制备常 规拉伸试棒时采用的加工试棒的方法。
Z向窗口试验
拉伸拘束裂纹试验
❖原理：
模拟焊接接头承受的平均约束应力，在 一定的坡口形状和一定尺寸的试板间施焊后， 冷却规定温度时在焊缝横向施加一个恒定的 载荷，直到发生启裂或断裂，调整载荷，可 以求得不发生开裂的临界应力，根据此值， 即可评定冷裂纹敏感性。
刚性拘束裂纹试验
❖原理：
模拟焊接接头承受外部拘束，由于接头 冷却时金属收缩错产生的应力而引起裂纹。
❖ 焊接性试验的条件要尽量与实际焊接时 的条件相一致；
❖ 焊接性试验的结果要稳定可靠，具有较 好的再现性；
❖ 注意试验方法的经济性。
第三节 常用焊接性试验方法
斜Y形坡口焊接裂纹试验法
❖ 主要用于评定碳钢和低合金高强钢焊接热影 响区对冷裂纹的敏感性。
❖ 如图1-3所示斜Y形坡口焊接裂纹试验用试件 形状及尺寸：
❖ 焊接性包括结合性能和结合后的使用性能。 ❖ 焊接性主要是金属本身所固有的性能，但
工艺条件也起着重要的影响。此外，焊件 的使用要求，如载荷的性质、温度的高低、
如何分析金属的焊接性
从金属的特性分析焊接性
❖ 利用化学成分分析： 1、碳当量法 ； 2、焊接冷裂纹敏感指数；
❖ 利用物理性能分析； ❖ 利用化学性能分析； ❖ 利用合金相图分析； ❖ 利用CCT图或SHCCT图分析；如图1-2所示
❖ 试验焊缝采用手弧焊或采用自动送进焊条电 弧焊时分别按照图1-4中的a和b图所示进行。
❖ 试样上裂纹长度计算的示意图如图1-5所示。
有关裂纹率的计算公式
❖ 表面裂纹率：Cf=∑lf/L*100% ❖ 根部裂纹率：Cr=∑lr/L*100% ❖ 断面裂纹率：Cs=∑Hs/∑H*100% 其中：Cf、Cr、Cs——表面、根部、断面
❖ 插销试验是将被焊钢材加工成圆柱形的插销 试棒，将其插入底板上的孔中，上端于底板 表面齐平，试棒上有环形或螺形缺口。实验 时在底板上以规定的线能量熔敷一条焊道， 起中心线通过试棒的中心，其熔深应使缺口 尖端位于热影响区的粗晶区内。
❖ 插销试验的示意图如图1-7所示。
插销试棒的形状如图1-8所示。
❖简化原理图如图1-14所示。
其中:图a为设想的情况； 图b为实际试验机上安装试件的情况。
刚性固定对接裂纹试验
❖ 主要用于测定焊缝的冷裂纹和热裂纹倾 向，也可以测定热影响区的冷裂纹倾向。
❖ 其试件形状、尺寸见图1-15.
窗形拘束裂纹试验
❖ 主要用于测试多层焊时焊缝横向冷裂 及热裂的敏感性。
❖ 示意图如图1-16。