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机械设备人必懂知识: 常用金属材料的焊接

添加时间:2018-08-01 04:19  录入:本站  来源:原创

  千亿国际焊接性:采用必然焊接方式、焊接材料、工艺参数及布局形式的前提下,获得优良焊接接头的难易程度,即其对焊接加工的顺应性。

  接合机能:次要指正在给定的焊接工艺前提下,构成无缺焊接接头的能力,出格是接头对发生裂纹的性;

  利用机能:正在给定的焊接工艺前提下,焊接接头正在利用前提下平安运转的能力,包罗焊接接头的力学机能和其它特殊机能(如耐高温、耐侵蚀、抗委靡等)。

  焊接性是金属的工艺机能正在焊接过程中的反映,领会及评价金属材料的焊接性,是焊接布局设想、确定焊接方式、制定焊接工艺的主要根据。

  钢是焊接布局中最常用的金属材料,因此评定钢的焊接性显得尤为主要。因为钢的裂纹倾向取其化学成分有亲近关系,因而,能够按照钢的化学成分评定其焊接性的黑白。凡是将影响最大的碳做为根本元素,把其它合金元素的质量分数对焊接性的影响折合成碳的相当质量分数,碳的质量分数和其它合金元素的相当质量分数之和称为碳当量,用符号wCE暗示,它是评定钢的焊接性的一个参考目标。国际焊接学会保举的碳钢和低合金布局钢的碳当量计较公式为:

  碳当量越高,裂纹倾向越大,钢的焊接性越差。一般认为,wCE0.4%时,钢的淬硬和冷裂倾向不大,焊接性优良;wCE=0.4%~0.6%时,钢的淬硬和冷裂倾向逐步添加,焊接性较差,焊接时需要采纳必然的预热、缓冷等工艺办法,以防止发生裂纹;wCE0.6%时,钢的淬硬和冷裂倾向严沉,焊接性很差,一般不消于出产焊接布局。

  碳当量公式仅用于对材料焊接性的粗略估算,正在现实出产中,应通过间接试验,模仿现实环境下的布局、应力情况和施焊前提,正在试件上焊接,察看试件的开裂环境,并共同需要的接头利用机能试验进行评定。

  1.低碳钢的焊接 Q235、10、15、20等低碳钢是使用最普遍的焊接布局材料,因为其含碳量低于0.25%,塑性很好,淬硬倾向小,不易发生裂纹,所以焊接性最好。焊接时,任何焊接方式和最通俗的焊接工艺即可获得优良的焊接接头。但因为施焊前提、布局形式分歧,焊接时还需留意以下问题:

  低碳钢对焊接方式几乎没有,使用最多的是手工电弧焊、埋弧焊、气体电弧焊和电阻焊。采用电弧焊时,焊接材料的选择拜见表3-8。

  2.中碳钢的焊接 含碳量正在0.25%~0.60%之间的中碳钢,有必然的淬硬倾向,焊接接头容易发生低塑性的淬硬组织和冷裂纹,焊接性较差。中碳钢的焊接布局多为锻件和铸钢件,或进行补焊。

  焊条选用:抗裂性好的低氢型焊条(如J426、J427、J506、J507等),焊缝有等强度要求时,选择相当强度级此外焊条。对于补焊或不要求等强度的接头,可选择强度级别低、塑性好的焊条,以防止裂纹的发生。焊接时,应采纳焊前预热、焊后缓冷等办法以减小淬硬倾向,减小焊策应力。接头处开坡口进行多层焊,采用细焊条小电流,能够削减母材金属的熔入量,降低裂纹倾向。

  3.高碳钢的焊接 高碳钢的含碳量大于0.60%,其焊接特点取中碳钢根基不异,但淬硬和裂纹倾向更大,焊接性更差。一般这类钢不消于制制焊接布局,大多是用手工电弧焊或气焊来补焊补缀一些损坏件。焊接时,应留意焊前预热和焊后缓冷。

  低合金布局钢按其强度能够分为九级:300、350、400、450、500、550、600、700、800MPa。强度级别≤400MPa的低合金布局钢,wCE0.4%,焊接性优良,其焊接工艺和焊接材料的选择取低碳钢根基不异,一般不需采纳特殊的工艺办法。只要焊件较厚、布局刚度较大和温度较低时,才进行焊前预热,免得发生裂纹。强度级别≥450MPa的低合金布局钢,wCE0.4%,存正在淬硬和冷裂问题,其焊接性取中碳钢相当,焊接时需要采纳一些工艺办法,如焊前预热(预热温度150℃摆布)能够降低冷却速度,避免呈现淬硬组织;恰当调理焊接工艺参数,能够节制热影响区的冷却速度,焊接接头获得优秀机能;焊后热处置能消弭应力,避免冷裂。

  低合金布局钢含碳量较低,对硫、磷节制较严,手工电弧焊、埋弧焊、气体焊和电渣焊均可用于此类钢的焊接,以手工电弧焊和埋弧焊较常用;选择焊接材料时,凡是从等强度准绳出发,为了提高抗裂性,尽量选用碱性焊条和碱性焊剂,对于不要求焊缝和母材等强度的焊件,亦可选择强度级别略低的焊接材料,以提高塑性,避免冷裂。

  不锈钢中都含有不少于12%的铬,还含有镍、锰、钼等合金元素,以其耐热性和耐侵蚀性。按组织形态,不锈钢可分为奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢和马氏体不锈钢等,此中以奥氏体不锈钢的焊接性最好,普遍用于石油、化工、动力、航空、医药、仪表等部分的焊接布局中,常见商标有1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni9等。

  奥氏体不锈钢焊接件容易正在焊接接头处发生晶间侵蚀,其缘由是焊接时,正在450~850℃温度范畴逗留必然时间的接头部位,正在晶界处析出高铬碳化物(Cr23C6),惹起晶粒表层含铬量降低,构成贫铬区,正在侵蚀介质的感化下,晶粒表层的贫铬区遭到侵蚀而构成晶间侵蚀。这时被侵蚀的焊接接头概况无较着变化,受力时则会沿晶界断裂,几乎完全得到强度。为防止和削减焊接接头处的晶间侵蚀,应严酷节制焊缝金属的含碳量,采用超低碳的焊接材料和母材。采用含有能优先取碳构成不变化合物的元素如Ti、Nb等,也可防止贫铬现象的发生。

  奥氏体不锈钢焊接的另一个问题是热裂纹。发生的次要缘由是焊缝中的树枝晶标的目的性强,有益于S、P等元素的低熔点共晶产品的构成和堆积。别的,此类钢的导热系数小(约为低碳钢的1/3),线%),所以焊策应力也大。防止的法子是选用含碳量很低的母材和焊接材料,采用含适量Mo、Si等铁素体构成元素的焊接材料,使焊缝构成奥氏体加铁素体的双相组织,削减偏析。

  一般熔焊方式均能用于奥氏体不锈钢的焊接,目前出产上常用的方式是手工电弧焊、氩弧焊和埋弧焊。正在焊接工艺上,次要应留意以下问题:

  (1)采用小电流、快速焊,可无效地防止晶间侵蚀和热裂纹等缺陷的发生。一般焊接电流应比焊接低碳钢时低20%;

  (2)焊接电弧要短,且不做横向摆动,以削减加热范畴。避免到处引弧,焊缝尽量一次焊完,以耐侵蚀性。

  (3)多层焊时,应等前面一层冷至60℃以下,再焊后一层。双面焊时先焊非工做面,后焊取侵蚀介质接触的工做面。

  (4)对于晶间侵蚀,正在前提许可时,可采用强制冷却。需要时可进行不变化处置,消弭发生晶间侵蚀的可能性。

  铸铁正在制制和利用中容易呈现各类缺陷和损坏。铸铁补焊是对出缺陷铸铁件进行修复的主要手段,正在现实出产中具有很大的经济意义。

  白口组织是因为正在铸铁补焊时,碳、硅等推进石墨化元素大量烧损,且补焊区冷速快,正在焊缝区石墨化过程来不及进行而发生的。白口铸铁硬而脆,切削加工机能很差。采用含碳、硅量高的铸铁焊接材料或镍基合金、铜镍合金、高钒钢等非铸铁焊接材料,或补焊时进行预热缓冷使石墨充阐发出,或采用钎焊,可避免呈现白口组织。

  裂纹凡是发生正在焊缝和热影响区,发生的缘由是铸铁的抗拉强度低,塑性很差(400℃以下根基无塑性),而焊策应力较大,且接头存正在白口组织时,因为白口组织的收缩率更大,裂纹倾向愈加严沉,以至可使整条焊缝沿熔合线从母材上剥离下来。防止裂纹的次要办法有:采用纯镍或铜镍焊条、焊丝,以添加焊缝金属的塑性;加热减应区以减小焊缝上的拉应力;采纳预热、缓冷、小电流、分离焊等办法减小焊件的温度差。

  铸铁补焊采用的焊接方式拜见表3-9。补焊方式次要按照对焊后的要求(如焊缝的强度、颜色、致密性,焊后能否进行机加工等)、铸件的布局环境(大小、壁厚、复杂程度、刚度等)及缺陷环境来选择。手工电弧焊和气焊是最常用的铸铁补焊方式。

  手工电弧焊补焊采用的铸铁焊条商标见表3-10。补焊要求不高时,也可采用J422等通俗低碳钢焊条。

  (1)热焊及半热焊 焊前将焊件预热到必然温度(400℃以上),采用同质焊条,选择大电流持续补焊,焊后缓冷。其特点是焊接质量好,出产率低,成本高,劳动前提差。

  (2)冷焊 采用非铸铁型焊条,焊前不预热,焊接时采用小电流、分离焊,减小焊件应力。焊缝的强度、颜色取母材分歧,加工机能较差,但焊后变形小,劳动前提好,成本低。

  (1)难熔合 铜的导热系数大,焊接时散热快,要求焊接热源集中,且焊前必需预热,不然,易发生未焊透或未熔合等缺陷。

  (2)裂纹倾向大 铜正在高温下易氧化,构成的氧化亚铜(Cu2O)取铜构成低熔共晶体(Cu2O+Cu)分布正在晶界上,容易发生热裂纹。

  (4)容易发生气孔 气孔次要是由氢气惹起的,液态铜可以或许消融大量的氢,冷却凝固时,消融度急剧下降,来不及逸出的氢气即正在焊缝中构成氢气孔。

  此外,焊接黄铜时,会发生锌蒸发(锌的沸点仅907℃),一方面使合金元素丧失,形成焊缝的强度、耐蚀性降低,另一方面,锌蒸汽有毒,对焊工的身体形成。

  焊接方式:氩弧焊、气焊和手工电弧焊,此中氩弧焊是焊接紫铜和青铜最抱负的方式,黄铜焊接常采用气焊,由于气焊时可采用微氧化焰加热,使熔池概况生成高熔点的氧化锌薄膜,以防止锌的进一步蒸发,或选用含硅焊丝,可正在熔池概况构成致密的氧化硅薄膜,既能够锌的蒸发,又能对焊缝起到感化。

  (1)为了防止Cu2O的发生,可正在焊接材猜中插手脱氧剂,如采用磷青铜焊丝,即可操纵磷进行脱氧。

  (3)厚板焊接时应以焊前预热来填补热量的丧失,改善应力的分布情况。焊后锤击焊缝,减小应力。焊后进行再结晶退火,以细化晶粒,低熔共晶。

  铝具有密度小、耐侵蚀性好、很高的塑性和优秀的导电性、导热性以及优良的焊接性等长处,因此铝及铝合金正在航空、汽车、机械制制、电工及化学工业中获得了普遍使用。

  (1)铝及铝合金概况极易生成一层致密的氧化膜(Al2O3),其熔点(2050℃)远远高于纯铝的熔点(657℃),正在焊接时障碍金属的熔合,且因为密度大,容易构成同化。

  (2)液态铝能够大量消融氢,铝的高导热性又使金属敏捷凝固,因而液态时接收的氢气来不及析出,极易正在焊缝中构成气孔。

  (3)铝及铝合金的线膨缩系数和结晶收缩率很大,导热性很好,因此焊策应力很大,对于厚度大或刚性较大的布局,焊接接头容易发生裂纹。

  (4)铝及铝合金高温时强度和塑性极低,很容易发生变形,且高温液态无显著的颜色变化,操做时难以控制加热温度,容易呈现烧穿、焊瘤等缺陷。

  焊接方式:氩弧焊、电阻焊、气焊,此中氩弧焊使用最广,电阻焊使用也较多,气焊正在薄件出产中仍正在采用。

  若是对焊接质量要求不高,薄壁件可采用气焊,焊前必需断根工件概况氧化膜,焊接时利用焊剂,并用焊丝不竭熔池概况的氧化膜,焊后应当即将焊剂清理清洁,以防止焊剂对焊件的侵蚀。

  (1)焊前清理,去除焊件概况的氧化膜、油污、水分,便于焊接时的熔合,防止气孔、夹渣等缺陷。清理方式有化学清理椝嵯椿蚣钕矗登謇項用钢丝刷或刮刀断根概况氧化膜及油污。

  (2)对厚度跨越5~8mm的焊件,预热至100℃~300℃,以减小焊策应力,避免裂纹,且有益于氢的逸出,防止气孔的发生。

  (3)焊后清理残留正在接头处的焊剂和焊渣,防止其取空气、水分感化,侵蚀焊件。可用10%的硝酸溶液浸洗,然后用清水冲刷、烘干。

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