焊接成型

9.1.3 焊接缺陷
国标GB/T6417.1-2005《金属熔化焊接头缺陷分类及说明》对于熔焊接头焊接 缺陷按其性质进行了分类，共分为以下6类。
（1）裂纹裂纹。 （2）孔穴。 （3）固体夹杂。 （4）未熔合及未焊透。 （5）形状和尺寸不良。 （6）其他缺陷。
9.1.3 焊接缺陷 3、焊接缺陷的形成原因 焊接产品在制造过程中，不可避免的会出现不同类型、不同程度的缺陷，分析 焊接缺陷的产生原因是为了防止或改善缺陷的形成。产生焊接缺陷的主要因素有以 下几个方面：
（1）焊件受热不均匀。
图9-2 焊接化学冶金反应区示意图
9.1.2 焊接热过程与焊接接头
3、焊接接头
在焊接过程中，对于工件上某一点而言，其温度随时间由低到高，达到最大值 后，又由高到低的变化被称为焊接热循环。
根据焊接接头中各点能够达到的峰值温度，可以将焊接接头分为焊缝，熔 合区和热形晌区三部分。
图9-3 典型的焊接热循环
材料的焊接连接具有以下主要优点： (1)接头的强度较高； (2)焊接结构的应用场合比较广泛； (3)适合于制备有密闭性要求的结构； (4)接头形式简单； (5)大型结构制造周期短、成本较低。
9.1.2 焊接热过程与焊接接头
在具有熔化、凝固现象产生的熔焊和钎焊过程中，热量从焊接热源通过各种 传热方式传递给被焊金属，焊件温度升高，并且在焊件中产生温度分布（温度 场）。焊接过程中焊件依次经历加热、熔化和随后的冷却凝固过程，通常称之 为焊接热过程。
表9-2 熔焊方法的保护方式
保护方式
熔渣保护
气体保护 气体和熔渣联
合保护 真空保护
熔焊方法 埋弧焊、电渣焊、不含造气成分的焊条和药芯
焊丝焊接 气焊、在惰性气体和其他保护气体(如CO2、混
合气体)中焊接
使用具有造气成分的焊条和药芯焊丝焊接
真空电子束焊
自保护
用含有脱氧剂、脱氮剂的自保护焊丝焊接
9.1.2 焊接热过程与焊接接头 焊条电弧焊时有三个反应区：药皮反应区、熔滴反应区和熔池反应区
9.1.3 焊接缺陷 1、焊接缺陷的产生与危害
焊接缺陷是指在焊接接头中因焊接产生的金属不连续、不致密或连接不良的现 象。
焊接缺陷对产品质量的影响不仅给生产带来许多困难，而且可能带来灾难性的 事故。由于焊接缺陷的存在减小了结构承载的有效截面积，更重要的是在缺陷周 围产生了应力集中。因此，焊接缺陷对结构的承载强度、疲劳强度、脆性断裂以 及抗应力腐蚀开裂都有重要的影响。
MIG） CO2气体保护焊
等离子弧 电子束
激光
最小加热面积/cm2 10-2 10-3
最大功率密度/ cm2 2×103 104
正常焊接参数下的 温度 3200 ℃
6000K
10-3
1.5×104
8000K
10-3
2×104
wk.baidu.com
6400K
10-3
104
2000 ℃
10-4
104-105
—
10-5
1.5×105
9.1.3 焊接缺陷 2、焊接缺陷分类 焊接缺陷的种类比较多，因此有不同的分类方法。 （1）按存在位置分类有表面缺陷及内部缺陷。 （2）按分布区域分类有焊缝缺陷、熔合区缺陷、热影响区缺陷及母材缺陷等。 （3）按成形及性能分类有成形缺陷、连接缺陷及性能缺陷等。 （4）按产生原因分类有构造缺陷、工艺缺陷及冶金缺陷等。 （5）按影响断裂的机制分类有平面缺陷（如裂纹、未熔合、线状夹渣等）及非平 面缺陷（如气孔、圆形夹渣等）
CONTENTS
目录
9.1 焊接基本原理 9.2 焊接方法与设备 9.1 常用金属材料的焊接
9.1
焊接基本原理
9.1.1 焊接的物理本质
材料的连接一般可通过三种方法实现，即机械连接、焊接和粘接。
焊接是指通过适当的手段（加热、加压或两者并用），使两个分离的物体（同 种材料或异种材料）产生原子间结合而形成永久性连接的加工方法。
18000-24000K
10-7
107-109
—
10-8
9.1.2 焊接热过程与焊接接头
在焊接过程中，焊件上的温 度分布是不均匀的，在某一时刻 焊件上各点的温度分布我们称之 为焊接温度场。由于焊接热源在 以一定的速度沿焊缝移动，因此 焊接温度场也是不断在运动变化 的。
焊接温度场可以用等温线(面 )绘制的图像来表征，所谓等温线 就是在某一瞬时温度场中相同温 度的各点所连成的线。等温线的 密集程度反映了温度的变化率， 等温线越密集，表示该区域温度 梯度越大，那么在后续的传热过 程中，会有更大的传热速度。
（1）结构因素。
（2）材料因素。
（3）工艺因素。
9.1.4 焊接应力与变形 1、焊接应力与变形的产生原因 焊接应力是焊接过程中及焊接过程结束后，存在于焊件中的内应力。由焊接而 引起的焊件尺寸和形状的改变称为焊接变形。
图9-6 焊接变形的基本形式
9.1.4 焊接应力与变形
影响焊接应力和变形的因素很多，其中最根本的原因是焊件受热不均匀，其次 是由于焊缝金属的收缩、金相组织的变化及焊件的刚性不同所致。另外，焊缝在焊 接结构中的位置、装配焊接顺序、焊接方法、焊接电流及焊接方向等对焊接应力与 变形有影响。
图9-1 典型的焊接温度场示意图
9.1.2 焊接热过程与焊接接头
2、焊接化学冶金
焊接化学冶金过程实质上是金属在焊接条件下进行再熔炼的过程。
为了提高焊缝金属的质 量，须尽量减少焊缝中有害 杂质的含量，减少有益合金 元素的烧损，使焊缝金属得 到合适的化学成分。因此， 焊接化学冶金的首要任务就 是对焊接区的金属加强保护 ，使它们不受到氧化、氮化 等空气的有害作用。
焊接热过程具有以下几个主要特点： （1）焊接热过程的局域性。 （2）焊接热源的移动性。 （3）焊接热过程的瞬时性。 （4）焊接传热过程的复合性。
9.1.2 焊接热过程与焊接接头
1、焊接热源与温度场
表9-1 常用焊接热源的主要特性
热源
乙炔火焰
金属极电弧 钨极氢弧焊（TIG
） 埋弧焊
电渣焊 熔化极氢弧焊（
图9-4 焊接接头的构成及其宏观组织
9.1.2 焊接热过程与焊接接头
焊缝可以通过化学成分的调整再配合 适当的焊接工艺来保证性能要求，而热影 响区性能不能进行成分上的调整，它是由 焊接热循环作用引起的不均匀性问题。对 于一般焊接结构，热影响区是焊接接头的 薄弱环节。
图9-5 焊接热影响区的组织分布特征