第4章连接成形
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A、合理的焊接顺序： 先内后外 先短后长 交叉处不起头收尾
B、降低焊接接头的刚性
a)板孔少量翻边 b)镶块压凹
第4章连接成形
C、加热减应区
a)焊前加热 b)焊后冷却
D、锤击焊缝 （焊后趁热） E、预热和后热
第4章连接成形
3．焊接残余应力的消除方法
（1）去应力退火：整体或局部加热温度500～650℃，
偏析，有些焊缝金属在凝固末期还可能产生热裂纹。
熔池金属凝固时，以熔 合线上局部熔化的母材晶 粒为核心，沿着散热的反 方向长大，形成垂直于熔 池壁的柱状晶。
保证质量的办法：
1-母材 2-熔合线 3-联生结晶 4-柱状晶
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。
第4章连接成形
1 熔焊液相冶金
(1) 熔焊液相冶金的特点
反应温度高、比表面积大、反应时间短(见表4-1）
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
反应不完全，成分不均匀 气体、杂质来不及浮起 淬硬倾向大
第4章连接成形
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
(1) 焊接残余应力的分布：先冷处受压 后冷处受拉
中间散热慢 产生拉应力
第4章连接成形
(2) 调节焊接残余应力的措施
1）设计措施
A、减少焊缝的数量和尺寸并避免焊缝密集和交叉。采用型材、 复杂部位采用冲压件或铸件、薄板结构采用电阻焊代替熔焊
尽量减少焊缝的数量
B、刚性较小的接头
√
第4章连接成形
2Hale Waihona Puke Baidu工艺措施
(1) 埋弧焊：电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法。
埋弧焊
1—焊接衬垫 2—V形坡口 3—焊剂挡板 4—焊剂给送管 5—焊丝 6—接焊丝电缆 7—颗粒状焊剂 8—渣壳 9—焊缝 10—母材 11—焊缝金属 12—接工件电缆（接地）
B、合理安排焊缝位置
第4章连接成形
2）工艺措施
A、反变形 法
预置反变形
塑性预弯反变形
B、刚性固定法
强制预弯反变形
用夹具夹紧凸缘 1-固定夹
用压铁压紧薄板
2-压铁 3-焊件 第4章连接成形4-平台 5-定位焊点
C、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 ：CO2气体保护焊、等离子弧焊 焊接时采用较小的热输入：小电流、提高焊接速度
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。
第4章连接成形
3．焊接接头的组织转变
焊接接头：是由两个或两个以上零件要 用焊接组合或已经焊合的接点。
焊缝金属区：铸态组织； 较好
焊 熔合区：铸态+过热组织；最差
接
接
头
热 过热区：过热组织＋粗大晶粒； 最差 影 相变重结晶区：正火组织；性能最好
第4章连接成形
机设04－1，2，3
• 第八次课 第十四周周二下午5，6节 • （11月28日）
第4章连接成形
4.1.2 焊接应力与变形
1．焊接应力与变形产生的原因
局部加热 不均匀冷却
受阻膨胀 受阻收缩
内应力
焊接件的结构特点：塑性好、细、薄、易变形
焊后残留在焊件内：焊接残余应力、焊接残余变形
2．焊接残余应力的调节与消除
第4章连接成形
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塑性变 形，以抵消焊接残余变形
a)矫正角变形
b)矫正弯曲变形
1、3-加热区域 2-焰炬 3-挠度
操作灵便，但需较丰富的实际经验 第4章连接成形
4.2 焊接方法 4.2.1 熔焊
1．电弧焊:电弧作为热源 （焊条电弧焊、埋弧焊和气体保护焊）
第4章 连接成形
定义: 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。 分为：熔焊、 压焊、钎焊
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
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
收缩变形
角变形
较理想的正常情况
厚度方向加热不均匀
弯曲变形
高度方向加热不均匀
横截面上加热不均匀
扭曲变形
多见于薄板件
失稳变形
常见多为综合型的变形 第4章连接成形
(2) 控制焊接残余变形的措施
1）设计措施
A、尽量减少焊缝的数量和尺寸， 合理选用焊缝的截面形状
D、选用合理的装配焊接顺序 尽量对称焊、厚板多层焊、长缝分段焊
工字梁埋弧焊焊接顺序
a）工件移动 b）机头移动
第4章连接成形
(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
a)用压力机矫正弯曲变形 b)用辊轮矫正失稳变形 生产效率高、矫正质量好、适用于塑性材料 长直缝和环形焊缝构件
胶接：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、易于检修第4，章连在接成工形业中应用广泛。
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，包括液相冶金、熔池结晶、焊缝 和热影响区的组织变化等。
响
区 不完全重结晶区：晶粒和组织都不均匀；较差
第4章连接成形
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，可以：
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
焊缝对外表现出的力学性能特点为:
δ
ak
即：硬度高、脆性大
第4章连接成形
(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 脱氧、脱硫、脱磷 渗有益合金
第4章连接成形
2．熔池结晶
焊缝金属晶粒较粗，组织不致密，且易引起化学成分
局部去应力退火：结构简单、刚性较小或体积较大的焊件，如 圆筒、管道、长构件等。
（2）机械拉伸法 （3）温差拉伸法
适用于：焊缝较规则，厚度在 40mm以下的板壳结构
（4）振动法
激振器使焊接结构发生共振
产生循环应力来降低或消除
温度拉伸法示意图
内应力
1-喷水排管 2-焊件 3、4-氧乙炔焰炬
第4章连接成形
B、降低焊接接头的刚性
a)板孔少量翻边 b)镶块压凹
第4章连接成形
C、加热减应区
a)焊前加热 b)焊后冷却
D、锤击焊缝 （焊后趁热） E、预热和后热
第4章连接成形
3．焊接残余应力的消除方法
（1）去应力退火：整体或局部加热温度500～650℃，
偏析，有些焊缝金属在凝固末期还可能产生热裂纹。
熔池金属凝固时，以熔 合线上局部熔化的母材晶 粒为核心，沿着散热的反 方向长大，形成垂直于熔 池壁的柱状晶。
保证质量的办法：
1-母材 2-熔合线 3-联生结晶 4-柱状晶
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。
第4章连接成形
1 熔焊液相冶金
(1) 熔焊液相冶金的特点
反应温度高、比表面积大、反应时间短(见表4-1）
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
反应不完全，成分不均匀 气体、杂质来不及浮起 淬硬倾向大
第4章连接成形
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
(1) 焊接残余应力的分布：先冷处受压 后冷处受拉
中间散热慢 产生拉应力
第4章连接成形
(2) 调节焊接残余应力的措施
1）设计措施
A、减少焊缝的数量和尺寸并避免焊缝密集和交叉。采用型材、 复杂部位采用冲压件或铸件、薄板结构采用电阻焊代替熔焊
尽量减少焊缝的数量
B、刚性较小的接头
√
第4章连接成形
2Hale Waihona Puke Baidu工艺措施
(1) 埋弧焊：电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法。
埋弧焊
1—焊接衬垫 2—V形坡口 3—焊剂挡板 4—焊剂给送管 5—焊丝 6—接焊丝电缆 7—颗粒状焊剂 8—渣壳 9—焊缝 10—母材 11—焊缝金属 12—接工件电缆（接地）
B、合理安排焊缝位置
第4章连接成形
2）工艺措施
A、反变形 法
预置反变形
塑性预弯反变形
B、刚性固定法
强制预弯反变形
用夹具夹紧凸缘 1-固定夹
用压铁压紧薄板
2-压铁 3-焊件 第4章连接成形4-平台 5-定位焊点
C、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 ：CO2气体保护焊、等离子弧焊 焊接时采用较小的热输入：小电流、提高焊接速度
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。
第4章连接成形
3．焊接接头的组织转变
焊接接头：是由两个或两个以上零件要 用焊接组合或已经焊合的接点。
焊缝金属区：铸态组织； 较好
焊 熔合区：铸态+过热组织；最差
接
接
头
热 过热区：过热组织＋粗大晶粒； 最差 影 相变重结晶区：正火组织；性能最好
第4章连接成形
机设04－1，2，3
• 第八次课 第十四周周二下午5，6节 • （11月28日）
第4章连接成形
4.1.2 焊接应力与变形
1．焊接应力与变形产生的原因
局部加热 不均匀冷却
受阻膨胀 受阻收缩
内应力
焊接件的结构特点：塑性好、细、薄、易变形
焊后残留在焊件内：焊接残余应力、焊接残余变形
2．焊接残余应力的调节与消除
第4章连接成形
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塑性变 形，以抵消焊接残余变形
a)矫正角变形
b)矫正弯曲变形
1、3-加热区域 2-焰炬 3-挠度
操作灵便，但需较丰富的实际经验 第4章连接成形
4.2 焊接方法 4.2.1 熔焊
1．电弧焊:电弧作为热源 （焊条电弧焊、埋弧焊和气体保护焊）
第4章 连接成形
定义: 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。 分为：熔焊、 压焊、钎焊
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
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
收缩变形
角变形
较理想的正常情况
厚度方向加热不均匀
弯曲变形
高度方向加热不均匀
横截面上加热不均匀
扭曲变形
多见于薄板件
失稳变形
常见多为综合型的变形 第4章连接成形
(2) 控制焊接残余变形的措施
1）设计措施
A、尽量减少焊缝的数量和尺寸， 合理选用焊缝的截面形状
D、选用合理的装配焊接顺序 尽量对称焊、厚板多层焊、长缝分段焊
工字梁埋弧焊焊接顺序
a）工件移动 b）机头移动
第4章连接成形
(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
a)用压力机矫正弯曲变形 b)用辊轮矫正失稳变形 生产效率高、矫正质量好、适用于塑性材料 长直缝和环形焊缝构件
胶接：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、易于检修第4，章连在接成工形业中应用广泛。
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，包括液相冶金、熔池结晶、焊缝 和热影响区的组织变化等。
响
区 不完全重结晶区：晶粒和组织都不均匀；较差
第4章连接成形
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，可以：
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
焊缝对外表现出的力学性能特点为:
δ
ak
即：硬度高、脆性大
第4章连接成形
(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 脱氧、脱硫、脱磷 渗有益合金
第4章连接成形
2．熔池结晶
焊缝金属晶粒较粗，组织不致密，且易引起化学成分
局部去应力退火：结构简单、刚性较小或体积较大的焊件，如 圆筒、管道、长构件等。
（2）机械拉伸法 （3）温差拉伸法
适用于：焊缝较规则，厚度在 40mm以下的板壳结构
（4）振动法
激振器使焊接结构发生共振
产生循环应力来降低或消除
温度拉伸法示意图
内应力
1-喷水排管 2-焊件 3、4-氧乙炔焰炬
第4章连接成形