[工学]现代过程装备制造技术8
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
法兰密封面设计带柔性短节，焊后加工 密封面，再与筒体焊。
3、工艺上减少焊接残余变形的措施 （1）减少工件受热
选线能量小，气体保护焊小，wenku.baidu.com焊最大 （2）反变形法
（3）刚性夹持
（4）合理安排焊接次序
（5）预热 （6）合理制订组对方案 （7）锤击焊缝区 4、焊接残余变形的矫正
主要为火焰矫正和机械矫形
2、设计上减少残余应力危害的方法
（1）避免在断面上壁厚和方向剧烈过渡处 设置焊缝
（2）焊缝尽量分散、避免交叉
（3）避开应力峰值 （4）去掉余高（焊缝表面加工）
3、工艺上减小残余应力的方法 预热、锤击，有利于焊缝自由收缩的措施。
4、消除焊接残余应力的方法 （1）消除应力退火（600-650度） （2）机械拉伸
危害：降低结构的精度，影响装配质量，危 害设备的效能，增加附加应力，降低承 载能力（外压失稳）。
2、设计上减小焊接变形的措施 （1）尽量减小焊接量（多用冲压，间断焊等）
2、设计上减小焊接变形的措施 （1）尽量减小焊接量（多用冲压，间断焊等） （2）选择不易弯曲和扭转的结构（对称）
（3）薄壁结构要对其设置加强刚度的骨架 （4）柔性零件
容器水压实验，使内部应力接近屈服，已 不采用。
第四节 焊接裂纹
热裂纹，冷裂纹，再热裂纹（退火时）， 层状撕裂和应力腐蚀开裂
一、热裂纹
产生在高温区，固相线附近，称热裂纹（结晶裂 纹）。此种裂纹表面有兰黑色氧化膜。
热裂纹的控制措施：
1、化学成分
缩短焊缝脆性温度区；改变低熔物形态（球化）； 细化一次结晶（加入Ti等铁素体促成元素）； 提高熔渣碱度（减少硫含量）。
二、焊接熔渣
1、熔渣的氧化性 Ti、Al活泼，焊接时不用熔渣保护
2、熔渣的脱硫、脱磷反应 Mn脱硫，CaO脱硫、磷[（CaO）3.P2O5]
三、焊缝成分的调整
1、减少含量的方法 烧损和稀释，降低C，低含量填充焊丝。
2、增加含量的方法 渗合金Ti、Mn，合金焊芯、合金药皮、管状 焊芯（填充铁合金粉末）
三、再热裂纹 发生在消除应力退火的加热阶段，称再热裂纹 再热裂纹的控制措施： 1、慎重选用材料的合金系统，是首要措施， 2、避免应力集中的结构，尽量减小接头刚度，
最好采用过渡件。 3、预热，200-400℃ 4、降低焊缝强度 5、在工艺上采取其他措施降低焊接残余应力
如锤击，注意焊接次序等
第八章 熔化焊的基本问题
引燃电弧，熔化成半卵形熔池， 焊条药皮熔化，形成保护气体和熔渣，与焊心
熔化形成的液体金属熔滴一起喷向熔池。 熔池内发生氧化还原反应，气体与渣上浮 电弧移走，金属和渣凝固。
应注意： 焊缝的化学成分，工件金属和焊芯金属构成， 药皮、大气等有影响，使其与工件成分有异。 焊接接头的金相组织，焊缝属铸造类型组织， 近焊缝区类似经过热处理。 焊缝收缩引起变形和内应力。 焊接接头内产生裂纹、气孔、夹渣和未焊透等 焊接缺陷
二、焊接残余应力 1、成因、特点与危害 成因：
1）热应力，焊接区冷收缩，区域大，普遍存在 2）组织应力，组织转变引起晶粒间内应力，
区域小，但数值相当高 特点：
（1）应力状态，拉伸 （2）应力数值，常达材料屈服极限 （3）分布特点，两侧200-300mm
焊接残余应力的危害：比残余变形严重 （1）降低塑性和抗疲劳强度 （2）促成焊接裂纹 （3）加快应力腐蚀速度（应力腐蚀） （4）降低焊件精度（随时间、温度变化）
第二节 焊接接头的金相组织
一、热影响区（低碳刚为例） 兰脆区、再结晶温度区、部分相变区、正火
温度区、过热温度区、半熔化区 二、焊缝区（低碳刚为例） 1、一次结晶粗大，偏析与夹渣； 2、二次结晶，与热影响区相似
第三节 焊接残余变形和残余应力
一、焊接残余变形
表现出来为变形，未表现出来为应力 1、种类、成因及危害
第一节 焊缝的化学成分
工件金属、焊芯金属，重点是电弧气体、渣 一、电弧气体 手弧焊药皮气体或保护气体电弧焊的保护气体 1、氧化性气体（O2，CO2），来源空气或药皮
危害：烧损合金元素、阻碍焊接过程（氧化物熔 点高或粘度大）、产生气孔或夹渣、降低焊 缝性能（氧化显微夹杂物）。
措施：用氩弧焊或药皮
还原剂（锰、硅）；溶解氧化物（冰晶石溶 解铝氧化物，硼砂溶解氧化铜）；扩散脱氧 （渣中复合物FeO.SiO2，使焊缝中含量下降）
2、氮气（来源：空气）
溶解氮降温析出成小气孔；氮化铁针状夹杂 物，降低焊缝的塑性和韧性。
3、氢气（来源潮气、化合物中水分（结晶水， 碳水化合物））
以固熔体和氢化物存在，变脆（氢化物变形 小或生成晶界水与甲烷）、气孔（过饱和 氢）、白点（组织缺陷处扩散氢，时间长）
防止水分进入；利用冶金过程（OH或HF不 溶解，药皮中CaCO3和CaF2）；电源极 性的作用；焊后脱氢处理（较高温度保持 以利于扩散）
2、焊接工艺
控制断面形状（不能窄、深）；预热；在熔池后 部加冷焊丝（细化晶粒）；减小接头刚度； 防止弧坑裂纹（焊缝末端引出工件）。
二、冷裂纹 较低温度（约200℃以下），甚至焊后一段时间
出现，称冷裂纹。 冷裂纹的控制措施： 1、减少金属中的扩散氢，微量填加Te（碲）、
Se（硒）及稀土元素除氢 2、焊接材料，使焊缝强度略低于工件 3、预热，减小内应力峰值，降低冷却速度。 4、增加线能量，降低冷速，但效果不如预热 5、多层焊,合理控制层间温度，预热与后热效果 6、降低焊接内应力。
3、工艺上减少焊接残余变形的措施 （1）减少工件受热
选线能量小，气体保护焊小，wenku.baidu.com焊最大 （2）反变形法
（3）刚性夹持
（4）合理安排焊接次序
（5）预热 （6）合理制订组对方案 （7）锤击焊缝区 4、焊接残余变形的矫正
主要为火焰矫正和机械矫形
2、设计上减少残余应力危害的方法
（1）避免在断面上壁厚和方向剧烈过渡处 设置焊缝
（2）焊缝尽量分散、避免交叉
（3）避开应力峰值 （4）去掉余高（焊缝表面加工）
3、工艺上减小残余应力的方法 预热、锤击，有利于焊缝自由收缩的措施。
4、消除焊接残余应力的方法 （1）消除应力退火（600-650度） （2）机械拉伸
危害：降低结构的精度，影响装配质量，危 害设备的效能，增加附加应力，降低承 载能力（外压失稳）。
2、设计上减小焊接变形的措施 （1）尽量减小焊接量（多用冲压，间断焊等）
2、设计上减小焊接变形的措施 （1）尽量减小焊接量（多用冲压，间断焊等） （2）选择不易弯曲和扭转的结构（对称）
（3）薄壁结构要对其设置加强刚度的骨架 （4）柔性零件
容器水压实验，使内部应力接近屈服，已 不采用。
第四节 焊接裂纹
热裂纹，冷裂纹，再热裂纹（退火时）， 层状撕裂和应力腐蚀开裂
一、热裂纹
产生在高温区，固相线附近，称热裂纹（结晶裂 纹）。此种裂纹表面有兰黑色氧化膜。
热裂纹的控制措施：
1、化学成分
缩短焊缝脆性温度区；改变低熔物形态（球化）； 细化一次结晶（加入Ti等铁素体促成元素）； 提高熔渣碱度（减少硫含量）。
二、焊接熔渣
1、熔渣的氧化性 Ti、Al活泼，焊接时不用熔渣保护
2、熔渣的脱硫、脱磷反应 Mn脱硫，CaO脱硫、磷[（CaO）3.P2O5]
三、焊缝成分的调整
1、减少含量的方法 烧损和稀释，降低C，低含量填充焊丝。
2、增加含量的方法 渗合金Ti、Mn，合金焊芯、合金药皮、管状 焊芯（填充铁合金粉末）
三、再热裂纹 发生在消除应力退火的加热阶段，称再热裂纹 再热裂纹的控制措施： 1、慎重选用材料的合金系统，是首要措施， 2、避免应力集中的结构，尽量减小接头刚度，
最好采用过渡件。 3、预热，200-400℃ 4、降低焊缝强度 5、在工艺上采取其他措施降低焊接残余应力
如锤击，注意焊接次序等
第八章 熔化焊的基本问题
引燃电弧，熔化成半卵形熔池， 焊条药皮熔化，形成保护气体和熔渣，与焊心
熔化形成的液体金属熔滴一起喷向熔池。 熔池内发生氧化还原反应，气体与渣上浮 电弧移走，金属和渣凝固。
应注意： 焊缝的化学成分，工件金属和焊芯金属构成， 药皮、大气等有影响，使其与工件成分有异。 焊接接头的金相组织，焊缝属铸造类型组织， 近焊缝区类似经过热处理。 焊缝收缩引起变形和内应力。 焊接接头内产生裂纹、气孔、夹渣和未焊透等 焊接缺陷
二、焊接残余应力 1、成因、特点与危害 成因：
1）热应力，焊接区冷收缩，区域大，普遍存在 2）组织应力，组织转变引起晶粒间内应力，
区域小，但数值相当高 特点：
（1）应力状态，拉伸 （2）应力数值，常达材料屈服极限 （3）分布特点，两侧200-300mm
焊接残余应力的危害：比残余变形严重 （1）降低塑性和抗疲劳强度 （2）促成焊接裂纹 （3）加快应力腐蚀速度（应力腐蚀） （4）降低焊件精度（随时间、温度变化）
第二节 焊接接头的金相组织
一、热影响区（低碳刚为例） 兰脆区、再结晶温度区、部分相变区、正火
温度区、过热温度区、半熔化区 二、焊缝区（低碳刚为例） 1、一次结晶粗大，偏析与夹渣； 2、二次结晶，与热影响区相似
第三节 焊接残余变形和残余应力
一、焊接残余变形
表现出来为变形，未表现出来为应力 1、种类、成因及危害
第一节 焊缝的化学成分
工件金属、焊芯金属，重点是电弧气体、渣 一、电弧气体 手弧焊药皮气体或保护气体电弧焊的保护气体 1、氧化性气体（O2，CO2），来源空气或药皮
危害：烧损合金元素、阻碍焊接过程（氧化物熔 点高或粘度大）、产生气孔或夹渣、降低焊 缝性能（氧化显微夹杂物）。
措施：用氩弧焊或药皮
还原剂（锰、硅）；溶解氧化物（冰晶石溶 解铝氧化物，硼砂溶解氧化铜）；扩散脱氧 （渣中复合物FeO.SiO2，使焊缝中含量下降）
2、氮气（来源：空气）
溶解氮降温析出成小气孔；氮化铁针状夹杂 物，降低焊缝的塑性和韧性。
3、氢气（来源潮气、化合物中水分（结晶水， 碳水化合物））
以固熔体和氢化物存在，变脆（氢化物变形 小或生成晶界水与甲烷）、气孔（过饱和 氢）、白点（组织缺陷处扩散氢，时间长）
防止水分进入；利用冶金过程（OH或HF不 溶解，药皮中CaCO3和CaF2）；电源极 性的作用；焊后脱氢处理（较高温度保持 以利于扩散）
2、焊接工艺
控制断面形状（不能窄、深）；预热；在熔池后 部加冷焊丝（细化晶粒）；减小接头刚度； 防止弧坑裂纹（焊缝末端引出工件）。
二、冷裂纹 较低温度（约200℃以下），甚至焊后一段时间
出现，称冷裂纹。 冷裂纹的控制措施： 1、减少金属中的扩散氢，微量填加Te（碲）、
Se（硒）及稀土元素除氢 2、焊接材料，使焊缝强度略低于工件 3、预热，减小内应力峰值，降低冷却速度。 4、增加线能量，降低冷速，但效果不如预热 5、多层焊,合理控制层间温度，预热与后热效果 6、降低焊接内应力。