第4章--连接成形概要

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(1) 焊缝金属区:由焊缝表面和熔合线所包
围的区域 ,针对其冶金特点采取的各种各种措施, 可使其力学性能比母材金属只高不低。
(2) 熔合区:是焊缝与母材交接的过渡区,加
热温度在固、液相线之间,由铸态组织和过热组 织构成,化学成分和组织都极不均匀,力学性能很 差,是焊接接头中最薄弱的部位之一,常是焊接裂 纹的发源地。
包括液相冶金、熔 池结晶、焊缝和热 影响区的组织变化 等。
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(1) 熔焊液相冶金的特点
反应温度高、熔化金属与外界接触表面积大、
反应时间短
温度高
氧化反应迅速、激烈
（原子活泼） 元素烧损大
气体侵入熔池,形成夹杂
反应时间短
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反应不完全,成分不均匀 气体杂质来不及浮起 淬硬倾向大
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2．焊接残余应力的调节与消除
(1) 焊接残余应力的分布:
先冷处受压 后冷处受拉
纵向
横向
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(2) 调节焊接残余应力的措施
设 减少焊缝的数量和尺寸并避免焊缝 计 密集和交叉 措 施 采用刚性较小的接头
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合理的焊接顺序
工
先内后外、先短后长、交叉处不起头收尾
加热温度稍高于Ac3线,经重结晶获得 细小、均匀的晶粒,相当于正火处理, 故又称正火区。该区力学性能明显改 善,是焊接接头中性能最好的区域
不完全重结晶区:部分组织发生相变重结晶的
区域。加热温度在Ac1线与Ac3线之间, 部分组织成为均匀、细小的晶粒,其
余为较粗大的晶粒。晶粒和组织都不
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均匀,力学性能较差。
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针对熔合区、焊接热影响区尤其是其中的 过热区可能出现的质量问题,可采取措施:
1）采取热量集中的焊接方法,减小热
影响区的宽度,减小影响,提高性能。 先进的焊接方法均如此。（见表4-2）
2）工艺上:小电流、、快速焊,以减
小单位长度上的热量输入
3）焊后正火
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4.1.2 焊接应力与变形
解决办法:
1）焊缝中增添少量Ti、V、Mo等元素,可形 成弥散的结晶核心,使焊缝晶粒细化,力学性能 提高。
2）采用机械振动、超声振动、电磁搅拌等 工艺措施均可细化焊缝晶粒。
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3．焊接接头的组织转变
由于焊接过程 中的热扩散,已 焊合的接头按组 织和性能的变化 不同,可分为焊 缝金属区、熔合 区和热影响区等 区域
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4．焊接残余变形的控制和矫正
(1) 焊接残余变形的类型:五种
常见多为综合型的变形
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(2) 控制焊接残余变形的措施: 设 尽量减少焊缝的数量和尺寸,合理选用焊缝的 计 截面形状 措 施 合理安排焊缝位置
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反变形法: 刚性固定法:
工 艺 措 施
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合理选用焊接方法和焊接规范:
选用能量较集中的焊接方法
焊接时采用较小的热输入
工 艺
选用合理的装配焊接顺序
措
尽量对称焊、厚板多层焊、长缝分段焊
施
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(3) 焊接残余变形的矫正: 1）机械矫正法:
利用外力使构件产生与焊接变形方向相反的 塑性变形,使二者相互抵消
第4章 连接成形
连接成形是将若干个构件连接为一体的成 形方法 。
分为焊接、胶接和机械连接等三大类。
焊接 通过加热或加压,或两者并用,并且用或不 用填充材料,使工件达到结合的一种方法 。
胶接 是用胶粘剂将被粘物表面连接在一起的 方法。胶接工艺简便、生产效率高、成本低,在工业 生产中应用愈来愈广泛。
机械连接 通过构件间产生的机械作用力实现连 接的方法。机械连接质量可靠、易于检修,在工业中 应用广泛 。
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由熔焊冶金特点知:
对焊缝影响较大的是气体的侵入和成份的变化, 所以焊缝对外表现出的力学性能特点为:
δ
ak
即:硬度高、脆性大
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(2) 保证焊缝质量的措施 1）防止有害气体侵入熔池:
用气体及熔渣隔离空气或两者联用, 焊前清理焊件及焊丝、烘干焊条或焊剂
2) 冶金处理:
添加有益元素 Si,Mn 进行脱氧、脱硫、脱磷
艺 降低焊接接头的刚性
措 施
加热减应区
锤击焊缝
预热和后热
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从调节应力的措施看:减小温度的不均 匀是很重要的;另外,让可能变形的部位尽
可能变形也是一个有效途径。
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3．焊接残余应力的消除方法
去应力退火:整体或局部 加热温度500～650℃ 机械拉伸法 温差拉伸法 振动法
生产效率高、矫正质量好、适用于塑性材料
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2）火焰矫正法:
即利用火焰局部加热焊件的适当部位使其产 生压缩塑性变形,以抵消焊接残余变形
(3) 热影响区:材料因受热的影响（但未熔
化）而发生金相组织和力学性能变化的区域。
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过热区:具有过热组织或晶粒显著粗大来自百度文库区域。
加热温度在固相线与1100℃之间,奥
氏体晶粒显著长大,力学性能明显下降,
焊 接 热 影 响 区
是力学性能最差的部位,也常是焊接 裂纹的发源地。
相变重结晶区:具有正火组织的区域。
1．焊接应力与变形产生的原因 焊接时,多采用集中热源进行局部加热
不均匀的加热必然导致随后的不均匀冷却,进 而引起不均匀的膨胀、收缩,使焊件上出现了较 大的内应力。
由于焊接件的结构一般表现出塑性好、细、 薄、易变形的特点,所以焊接变形是必然的。
焊后残留在焊件内的应力和变形称为焊接残 余应力和焊接残余变形。
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熔焊: （液/液）+液 压焊: (固/固）+压力 钎焊:（固/固）+液
焊接基本特点: 优点:省工省料、效率高、
连接牢固,适于焊接的材料广泛; 缺点:可能产生气孔、裂纹、
焊件上存在焊接应力和焊接变 形。
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4.1 焊接基础
4.1.1 熔焊冶金过程及其特点 在熔焊过程中, 焊接接头金属将 发生一系列的物 理、化学反应,称 为熔焊冶金过程。
渗入其它合金元素
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2．熔池结晶
熔池金属凝固时,以熔合线上局部熔化的母材 晶粒为核心,形成与母材金属长合在一起的“联 生结晶”,并沿着散热的反方向长大形成柱状晶 的。
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焊缝金属晶粒较粗,组织不致密,且易引起化学 成分偏析,有些焊缝金属在凝固末期还可能产生 热裂纹。