材料成形技术基础--- 固态材料的连接过程上课讲义.ppt

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1、材料成形技术基础材料成形技术基础-固固态材料的连接过程态材料的连接过程材材料料科科学学与与工工程程学学院院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e r i n g Page Page 2 2 第第1 1节节 焊接成形过程焊接成形过程 焊接成形过程特性和理论基础焊接成形过程特性和理论基础；熔化焊；压熔化焊；压力焊；钎焊力焊；钎焊；常用金属材料的焊接；塑料的；常用金属材料的焊接；塑料的焊接。焊接。第第2 2节节 粘结过程粘结过程 黏结剂；粘结过程；粘结品质检验；粘结的黏结剂；粘结过程；粘结品质检验；粘结的特点及应用特

2、点及应用主要内容主要内容材材料料科科学学与与工工程程学学院院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e r i n g Page Page 3 3 第五章第五章 固态材料的连接（焊接）固态材料的连接（焊接）公元前，已出现焊接工艺，公元前，已出现焊接工艺，铸焊、扩铸焊、扩散钎焊散钎焊（秦始皇陵铜车马等）。（秦始皇陵铜车马等）。1919世纪，现代焊接技术得以发展（世纪，现代焊接技术得以发展（C C弧、弧、金属弧、电阻热）。金属弧、电阻热）。2020世纪，金属电弧用于金属结构生产，世纪，金属电弧用于金属结构生产，发明厚药

3、皮焊条。发明厚药皮焊条。材材料料科科学学与与工工程程学学院院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e r i n g Page Page 4 4 A A 焊接焊接B B 胶接胶接 使用胶粘剂来连接材料。使用胶粘剂来连接材料。优点：适应性广、工艺简单，应力变形小，适用于各种材料。优点：适应性广、工艺简单，应力变形小，适用于各种材料。缺点：固化时间长，胶接剂易老化，耐热性差。缺点：固化时间长，胶接剂易老化，耐热性差。C C 机械连接机械连接 螺纹连接、销钉连接、键连接和铆钉连接。螺纹连接、销钉连接、键连接和铆钉连接。

4、优点：标准件，良好的互换性，选用方便，工作可靠，易于检修。优点：标准件，良好的互换性，选用方便，工作可靠，易于检修。缺点：增加了机械加工工序，结构重量大，密封性差，成本较高。缺点：增加了机械加工工序，结构重量大，密封性差，成本较高。常见连接成形方法常见连接成形方法材材料料科科学学与与工工程程学学院院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e r i n g Page Page 5 5 第一节第一节 焊接成形过程焊接成形过程23456焊接成形过程特性和理论基础焊接成形过程特性和理论基础钎焊钎焊压焊压焊塑料的焊接塑料的

5、焊接常用金属材料的焊接常用金属材料的焊接1熔化焊接熔化焊接材材料料科科学学与与工工程程学学院院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e r i n g Page Page 6 6 5.1.15.1.1焊接成形过程特性和理论基础焊接成形过程特性和理论基础焊接焊接-是一种永久性连接金属材料的工艺方法。是一种永久性连接金属材料的工艺方法。焊接的实质焊接的实质-用用加热或加压等手段，借助于金加热或加压等手段，借助于金属原子的结合与扩散作用，使分离的金属材料牢属原子的结合与扩散作用，使分离的金属材料牢固地连接起来。固地连接

6、起来。焊接方法焊接方法-三大类：三大类：熔化焊、压力焊及钎焊。熔化焊、压力焊及钎焊。应用应用-在机械制造业中以在机械制造业中以熔化焊的应用熔化焊的应用最为广泛。最为广泛。材材料料科科学学与与工工程程学学院院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e r i n g Page Page 7 7 焊接的分类焊接的分类熔化焊：熔化焊：将工件局部加热到熔化状态，形成熔池，冷将工件局部加热到熔化状态，形成熔池，冷却结晶后形成焊缝，被焊工件结合成不可分离的整体。却结晶后形成焊缝，被焊工件结合成不可分离的整体。常见有常见有气焊、

7、电弧焊、电渣焊、等离子焊、电子束焊、气焊、电弧焊、电渣焊、等离子焊、电子束焊、激光焊等激光焊等。压焊：压焊：无论加热与否，均需要加压的焊接方法无论加热与否，均需要加压的焊接方法。常见常见的有电阻焊、摩擦焊、冷压焊、扩散焊和爆炸焊等的有电阻焊、摩擦焊、冷压焊、扩散焊和爆炸焊等。钎焊：钎焊：采用熔点低于被焊金属的钎料熔化以后，填充采用熔点低于被焊金属的钎料熔化以后，填充接头间隙，并与被焊金属相互扩散实现连接。接头间隙，并与被焊金属相互扩散实现连接。钎焊过程钎焊过程中被焊工件不熔化，一般没有塑性变形。中被焊工件不熔化，一般没有塑性变形。材材料料科科学学与与工工程程学学院院S c h o o l o

8、f M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e r i n g Page Page 8 8 材材料料科科学学与与工工程程学学院院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e r i n g Page Page 9 9 5.1.1.15.1.1.1焊接方法的分类和特点焊接方法的分类和特点材材料料科科学学与与工工程程学学院院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e r i n g Page P

9、age 1010 焊接的特点焊接的特点（1 1）焊接生金属材料，）焊接生金属材料，结构重量轻结构重量轻。（2 2）能制造重型、复杂的机械零部件，简化铸造、锻）能制造重型、复杂的机械零部件，简化铸造、锻造及切削加工工艺。造及切削加工工艺。（3 3）焊接接头不仅具有）焊接接头不仅具有良好的力学性能良好的力学性能，还具有，还具有良好良好的密封性的密封性。（4 4）能够制造）能够制造双金属结构双金属结构，使材料的性能得到充分利，使材料的性能得到充分利用。用。材材料料科科学学与与工工程程学学院院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i

10、 n e e r i n g Page Page 1111（5 5）可实现不同材料的连接成型，是不可拆卸的）可实现不同材料的连接成型，是不可拆卸的永久性连接永久性连接。(6(6）缺点：缺点：A A、焊接结构不可拆卸，给、焊接结构不可拆卸，给维修带来不便维修带来不便；B B、焊接结构中、焊接结构中存在焊接应力和变形存在焊接应力和变形；C C、接头的、接头的组织性能往往不均匀组织性能往往不均匀，并会产生，并会产生裂纹、裂纹、夹渣、气孔等焊接缺陷，从而引起应力集中，降夹渣、气孔等焊接缺陷，从而引起应力集中，降低承载能力低承载能力焊接的特点焊接的特点材材料料科科学学与与工工程程学学院院S c h o

11、o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e r i n g Page Page 1212 5.1.1.2 5.1.1.2 电弧焊的冶金过程及特点电弧焊的冶金过程及特点焊缝熔池中的金属熔化与结晶过程焊缝熔池中的金属熔化与结晶过程,实质就是冶金过程。实质就是冶金过程。与一般意义上的冶金相比具有如下与一般意义上的冶金相比具有如下特点：特点：（1 1）焊接电弧和熔池金属的）焊接电弧和熔池金属的温度高温度高于一般冶金温度。更于一般冶金温度。更易易烧损合金元素及形成有害物质烧损合金元素及形成有害物质。（2 2）熔池金属）熔池金属冷却速度快冷却

12、速度快，各种化学反应不充分，金属各种化学反应不充分，金属组织不均匀，易形成气孔、组织不均匀，易形成气孔、夹渣等缺陷夹渣等缺陷。材材料料科科学学与与工工程程学学院院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e r i n g Page Page 1313 手工电弧焊的冶金过程手工电弧焊的冶金过程材材料料科科学学与与工工程程学学院院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e r i n g Page Page 1414 保证焊缝质量，应采取的

13、措施保证焊缝质量，应采取的措施形成有效形成有效气体保护区气体保护区渗加有用渗加有用合金元素合金元素脱氧、脱硫脱氧、脱硫脱磷脱磷措施措施气体保护气体保护熔渣保护熔渣保护气渣联合保护气渣联合保护主要是锰铁和硅铁去主要是锰铁和硅铁去除除FeO，同时补偿合，同时补偿合金元素的烧损金元素的烧损材材料料科科学学与与工工程程学学院院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e r i n g Page Page 1515 5.1.1.3 5.1.1.3 焊接接头金属组织和性能焊接接头金属组织和性能焊接金属的组织和性能焊接金属的组织

14、和性能 1、焊接接头的组成：、焊接接头的组成：焊接接头由焊接接头由焊缝金属、熔合区、焊接热影响区焊缝金属、熔合区、焊接热影响区组成组成。2、焊缝金属、焊缝金属（1）定义：）定义：是由母材和焊条（丝）熔化形成的熔池冷却是由母材和焊条（丝）熔化形成的熔池冷却结晶而成的。结晶而成的。（2）组织：）组织：焊缝组织为铸态柱组织，故晶粒粗大，成分焊缝组织为铸态柱组织，故晶粒粗大，成分偏析偏析，组织不致密。，组织不致密。（3）性能：）性能：化学成分优于母材，所以焊缝金属的力学性化学成分优于母材，所以焊缝金属的力学性能一能一 般不低于母材。般不低于母材。材材料料科科学学与与工工程程学学院院S c h o o

15、l o f M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e r i n g Page Page 1616 经历了一次冶金过程！散热太快了，.受到不同规范的热处理力学力学性能最差性能最差晶粒粗大，塑性和韧性下降正火处理晶粒细化组织均匀晶粒大小不均匀5.1.1.3 5.1.1.3 焊接接头金属组织和性能焊接接头金属组织和性能材材料料科科学学与与工工程程学学院院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e r i n g Page Page 1717 HAZHAZ组织组织材材料料

16、科科学学与与工工程程学学院院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e r i n g Page Page 1818 熔合区过热区不完全重结晶区正火区再结晶区材材料料科科学学与与工工程程学学院院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e r i n g Page Page 1919 3 3、熔化焊焊接接头的形成及其冶金过程、熔化焊焊接接头的形成及其冶金过程焊接接头焊接接头 焊接热过程焊接热过程 +焊接焊接化学冶金化学冶金 +焊接物理冶金

17、焊接物理冶金材材料料科科学学与与工工程程学学院院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e r i n g Page Page 2020 2.2 2.2 熔合区和热影响区的组织与性能的变化熔合区和热影响区的组织与性能的变化越靠近焊缝，加热温度越高越靠近焊缝，加热温度越高材材料料科科学学与与工工程程学学院院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e r i n g Page Page 2121 焊接热影响区越小，焊接接头的力学性能越好焊接

18、热影响区越小，焊接接头的力学性能越好影响因素：影响因素：加热的最高温度，相变温度停留时间，焊件大加热的最高温度，相变温度停留时间，焊件大小，厚度，焊接方法，材料小，厚度，焊接方法，材料等。等。材材料料科科学学与与工工程程学学院院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e r i n g Page Page 2222 在焊接过程中热影响区是不可避免的。对于普通焊在焊接过程中热影响区是不可避免的。对于普通焊接结构件，热影响区造成的不利影响对使用功能影响不接结构件，热影响区造成的不利影响对使用功能影响不大，因此焊后不用特

19、别处理。大，因此焊后不用特别处理。但对于重要结构件，则但对于重要结构件，则必须采取措施，保证焊接性能。必须采取措施，保证焊接性能。1 1）一般采用焊后）一般采用焊后退火或正火热处理退火或正火热处理，改善焊缝及热影响改善焊缝及热影响区的组织性能，使其晶粒细化。区的组织性能，使其晶粒细化。2 2）采用）采用多层焊，多层焊，利用利用后层对前层后层对前层 的回火作用，使前层的回火作用，使前层的组织和性能得到改善。的组织和性能得到改善。3 3）尽量选择）尽量选择低碳且硫、磷低碳且硫、磷含量低的钢材为焊接结构材料含量低的钢材为焊接结构材料 4 4）使热影响区的）使热影响区的冷却速度适当冷却速度适当。改善热

20、影响区组织性能的方法改善热影响区组织性能的方法材材料料科科学学与与工工程程学学院院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e r i n g Page Page 2323 5.1.1.4 5.1.1.4 焊接应力与变形焊接应力与变形 与铸造过程产生热应力相似，焊接过程中由于热与铸造过程产生热应力相似，焊接过程中由于热作用也将产生焊接应力和变形。作用也将产生焊接应力和变形。焊接应力与变形产生焊接应力与变形产生的原因的原因是焊接过程中对焊件的不均匀加热和冷却。是焊接过程中对焊件的不均匀加热和冷却。焊接变形的本质焊接变形

21、的本质是焊接区的压缩塑性变形。是焊接区的压缩塑性变形。材材料料科科学学与与工工程程学学院院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e r i n g Page Page 2424 收缩变形收缩变形材材料料科科学学与与工工程程学学院院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e r i n g Page Page 2525 角变形角变形材材料料科科学学与与工工程程学学院院S c h o o l o f M a t e r i a l s S

22、 c i e n c e&E n g i n e e r i n g Page Page 2626 弯曲变形弯曲变形材材料料科科学学与与工工程程学学院院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e r i n g Page Page 2727 扭曲变形扭曲变形材材料料科科学学与与工工程程学学院院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e r i n g Page Page 2828 波浪变形波浪变形材材料料科科学学与与工工程程学学院院S

23、c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e r i n g Page Page 2929 合理设计焊接构件。合理设计焊接构件。在保证结构有足够承载能在保证结构有足够承载能力情况下，尽量减少焊缝数量、焊缝长度及焊缝力情况下，尽量减少焊缝数量、焊缝长度及焊缝截面积；要使结构中所有焊缝尽量处于对称位置。截面积；要使结构中所有焊缝尽量处于对称位置。厚大件焊接时，应开两面坡口进行焊接，避免焊厚大件焊接时，应开两面坡口进行焊接，避免焊缝交叉或密集。尽量采用大尺寸板料及合适的型缝交叉或密集。尽量采用大尺寸板料及合适的型钢或冲压件代替

24、板材拼焊，以减少焊缝数量，减钢或冲压件代替板材拼焊，以减少焊缝数量，减少变形。少变形。防止与减少焊接变形的措施防止与减少焊接变形的措施材材料料科科学学与与工工程程学学院院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e r i n g Page Page 3030 采取必要的技术措施。采取必要的技术措施。A.A.反变形法反变形法：经过计算或凭实际经验预先判断焊后：经过计算或凭实际经验预先判断焊后的变形大小和方向，或焊前进行装配时，将焊件的变形大小和方向，或焊前进行装配时，将焊件安置在与焊接变形方向相反的位置。安置在与焊接

25、变形方向相反的位置。防止与减少焊接变形的措施防止与减少焊接变形的措施材材料料科科学学与与工工程程学学院院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e r i n g Page Page 3131 B B 加裕量法加裕量法：焊前对焊件加放：焊前对焊件加放0.1%0.2%0.1%0.2%的收缩量，的收缩量，以补充焊后的收缩。以补充焊后的收缩。5.85.8防止壳体局部塌陷的反变形防止壳体局部塌陷的反变形(a)(a)焊前预弯反变形；（焊前预弯反变形；（b b）焊后）焊后防止与减少焊接变形的措施防止与减少焊接变形的措施材材料料

26、科科学学与与工工程程学学院院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e r i n g Page Page 3232 C.刚性固定法刚性固定法 利用夹具、胎具等强制手段，以外力利用夹具、胎具等强制手段，以外力固定被焊工件来减小焊接变形。固定被焊工件来减小焊接变形。该法能有效的减小焊该法能有效的减小焊接变形，但会产生较大的焊接应力，所以一般只用于塑接变形，但会产生较大的焊接应力，所以一般只用于塑性较好的低碳钢结构。性较好的低碳钢结构。防止与减少焊接变形的措施防止与减少焊接变形的措施材材料料科科学学与与工工程程学学院院

27、S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e r i n g Page Page 3333 D.D.选用合理的焊接顺序选用合理的焊接顺序 合理选择焊接顺序能大合理选择焊接顺序能大大减小变形，如构件的对称两侧都有焊缝，应该设大减小变形，如构件的对称两侧都有焊缝，应该设法使两侧焊缝的收缩量能互相抵消或减弱。法使两侧焊缝的收缩量能互相抵消或减弱。防止与减少焊接变形的措施防止与减少焊接变形的措施图图5.10X形坡口焊接顺序形坡口焊接顺序图图5.115.11对称断面梁的焊接顺序对称断面梁的焊接顺序材材料料科科学学与与工工程程学

28、学院院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e r i n g Page Page 3434 e.e.采用合理的焊接方法：采用合理的焊接方法：焊接长焊缝时，为了减少焊接变焊接长焊缝时，为了减少焊接变形，常采用形，常采用“逆向分段焊法逆向分段焊法”，即：把整个长焊缝分为，即：把整个长焊缝分为长度为长度为150200 mm150200 mm的小段，分段进行焊接，每一段都朝的小段，分段进行焊接，每一段都朝着与总方向相反的方向施焊，如图着与总方向相反的方向施焊，如图5.125.12所示。所示。图图5.125.12长缝的焊

29、接长缝的焊接(a)(a)逐步退焊法；逐步退焊法；(b)(b)跳焊法；（跳焊法；（c c）分中逐步退焊法；）分中逐步退焊法；(d)(d)分中对称焊法分中对称焊法防止与减少焊接变形的措施防止与减少焊接变形的措施材材料料科科学学与与工工程程学学院院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e r i n g Page Page 3535 矫正焊接变形的措施矫正焊接变形的措施产生新的变形抵消原来的焊接变形产生新的变形抵消原来的焊接变形1）机械矫正变形：）机械矫正变形：A、应用：是利用机械力，如压力机加压或锤击，产生塑性变形来

30、、应用：是利用机械力，如压力机加压或锤击，产生塑性变形来矫正焊接变形。矫正焊接变形。B、应用、应用:适用于塑性较好、厚度不大的焊件。适用于塑性较好、厚度不大的焊件。材材料料科科学学与与工工程程学学院院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e r i n g Page Page 3636 2）火焰矫正变形：）火焰矫正变形：原理：原理：利用金属局部受热后的冷却收缩来抵消已发生的焊接变形。利用金属局部受热后的冷却收缩来抵消已发生的焊接变形。应用：应用：主要用于低碳钢和低淬硬倾向的低合金钢。主要用于低碳钢和低淬硬倾向的低

31、合金钢。设备：设备：火焰矫正一般采用气焊焊炬，不需专门设备，其效果主要取火焰矫正一般采用气焊焊炬，不需专门设备，其效果主要取决于火焰加热的位置和加热温度。决于火焰加热的位置和加热温度。矫正焊接变形的措施矫正焊接变形的措施材材料料科科学学与与工工程程学学院院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e r i n g Page Page 3737 A A 合理的选择焊接顺序合理的选择焊接顺序 尽量使焊缝能自由收缩，这样产尽量使焊缝能自由收缩，这样产生的残余应力较小生的残余应力较小 若先焊纵向焊缝若先焊纵向焊缝3 3，再

32、焊横向焊缝，再焊横向焊缝1 1和和2 2，则焊缝，则焊缝1 1和和2 2杂横向和纵向的收缩都会受到阻碍，焊接应力增杂横向和纵向的收缩都会受到阻碍，焊接应力增大，焊缝交叉处和焊缝上都极易产生裂纹。大，焊缝交叉处和焊缝上都极易产生裂纹。减少和消除焊接应力的措施减少和消除焊接应力的措施材材料料科科学学与与工工程程学学院院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e r i n g Page Page 3838 B.B.焊前预热焊前预热 目的是目的是减小焊件上各部分的温差，减小焊件上各部分的温差，降低焊缝区的冷却速度，从而减

33、小焊接应力和降低焊缝区的冷却速度，从而减小焊接应力和变形。变形。焊前将焊件预热到焊前将焊件预热到350400 350400，然后再，然后再进行焊接。预热可使焊缝部分金属和周围金属进行焊接。预热可使焊缝部分金属和周围金属的温差减小，焊后又可比较均匀地同时冷却收的温差减小，焊后又可比较均匀地同时冷却收缩，可显著减少焊接应力，同时可减少焊接变缩，可显著减少焊接应力，同时可减少焊接变形。形。减少和消除焊接应力的措施减少和消除焊接应力的措施材材料料科科学学与与工工程程学学院院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e r i

34、 n g Page Page 3939 C C 加热减应区加热减应区 在焊前或焊接加热过程中对焊件上的在焊前或焊接加热过程中对焊件上的适当部位进行加热，以减少焊接时对焊接部位的约束适当部位进行加热，以减少焊接时对焊接部位的约束，焊，焊后冷却时，加热部位与焊接处一起收缩受阻，从而减小焊后冷却时，加热部位与焊接处一起收缩受阻，从而减小焊接应力。这种方法叫做接应力。这种方法叫做加热减应区法加热减应区法。减少和消除焊接应力的措施减少和消除焊接应力的措施材材料料科科学学与与工工程程学学院院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n

35、e e r i n g Page Page 4040 减少和消除焊接应力的措施减少和消除焊接应力的措施D D 焊后热处理：焊后热处理：去应力退火过程可以消除焊接去应力退火过程可以消除焊接应力，即将应力，即将工件均匀加热到工件均匀加热到600650 600650，保温一，保温一定时间后缓慢冷却。整体高温回火消除焊接应力定时间后缓慢冷却。整体高温回火消除焊接应力的效果最好，一般可将的效果最好，一般可将80%90%80%90%以上的残余应力以上的残余应力消除掉。消除掉。材材料料科科学学与与工工程程学学院院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e&

36、E n g i n e e r i n g Page Page 4141 5.1.1.5 5.1.1.5 焊接缺陷及防护措施焊接缺陷及防护措施焊接接头缺陷分析焊接接头缺陷分析气孔气孔咬边咬边未焊透未焊透焊瘤焊瘤裂纹裂纹夹渣夹渣接头缺陷接头缺陷材材料料科科学学与与工工程程学学院院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e r i n g Page Page 4242 焊焊瘤瘤 焊缝边缘焊缝边缘上存在多余的未与上存在多余的未与焊焊件熔合的件熔合的堆堆积积金属。金属。焊焊条熔化太快，条熔化太快，电电弧弧过长过长，电电流流

37、过过大，大，运条不正确，运条不正确，焊焊速太慢。速太慢。夹夹渣渣 焊缝焊缝内部存在着非金属内部存在着非金属夹杂夹杂物或氧化物。物或氧化物。施施焊焊中中焊焊条未条未搅搅拌熔池，拌熔池，焊焊件不件不洁洁，电电流流过过小，小，焊缝焊缝冷却太快，多冷却太快，多层焊时层焊时各各层层熔渣未清除干熔渣未清除干净净。咬咬边边 在在焊焊件与件与焊缝边缘焊缝边缘的交界的交界处处有小的沟槽。有小的沟槽。电电流流过过大，大，焊焊条角度不条角度不对对，运条方法不正确，运条方法不正确，电电弧弧过长过长。焊接缺陷及其产生原因焊接缺陷及其产生原因材材料料科科学学与与工工程程学学院院S c h o o l o f M a t

38、e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e r i n g Page Page 4343 焊接缺陷及其产生原因焊接缺陷及其产生原因裂裂纹纹 在在焊缝焊缝和和焊焊件表面或内部存在裂件表面或内部存在裂纹纹。焊焊件含碳、硫、磷高，件含碳、硫、磷高，焊焊接接结结构构设计设计不合理，不合理，焊缝焊缝冷速太快，冷速太快，焊焊接接顺顺序不正确，序不正确，焊焊接接应应力力过过大，存大，存在咬在咬边边、气泡、气泡、夹夹渣，未渣，未焊焊透。透。气孔气孔 焊缝焊缝的表面或内部存在气泡。的表面或内部存在气泡。焊焊件不件不洁洁，焊焊条潮湿，条潮湿，电电弧弧过长过长，焊焊速速过过快，含

39、碳量高。快，含碳量高。未未焊焊透透 被被焊焊金属和填充金属之金属和填充金属之间间在局部末熔在局部末熔合。装合。装配配间间隙太小，坡口隙太小，坡口间间隙太小，运条太快，隙太小，运条太快，电电流流过过小，小，焊焊条未条未对对准准焊缝焊缝中心，中心，电电弧弧过长过长。材材料料科科学学与与工工程程学学院院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e r i n g Page Page 4444（2 2）焊接缺陷的防止）焊接缺陷的防止防止焊接缺陷的主要途径：防止焊接缺陷的主要途径：一是制订正确的焊接技一是制订正确的焊接技术指导

40、文件；二是针对焊接缺陷产生的原因在操作中术指导文件；二是针对焊接缺陷产生的原因在操作中采取防止措施。采取防止措施。焊缝尺寸不符合要求焊缝尺寸不符合要求应从应从恰当选择坡口尺寸、装配恰当选择坡口尺寸、装配间隙及焊接规范间隙及焊接规范入手，并辅以熟练操作技术。采用夹入手，并辅以熟练操作技术。采用夹具固定、定位焊和多层多道焊有助于焊缝尺寸的控制具固定、定位焊和多层多道焊有助于焊缝尺寸的控制和调节。和调节。材材料料科科学学与与工工程程学学院院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e r i n g Page Page 4

41、545（2 2）焊接缺陷的防止）焊接缺陷的防止为为了防止了防止咬咬边边、焊焊瘤、气孔、瘤、气孔、夹夹渣、未渣、未焊焊透透等缺陷，等缺陷，必必须须正确正确选择选择焊焊接接规规范参数。范参数。手工手工电电弧弧焊规焊规范参数中，范参数中，以以电电流和流和焊焊速的控制速的控制影响最大，其次是影响最大，其次是预热预热温度。温度。各各类焊类焊接裂接裂纹纹都是由于都是由于冶金因素和冶金因素和应应力因素力因素造成的，造成的，因此防止因此防止焊焊接裂接裂纹纹也必也必须须从从这这两方面入手。所有两方面入手。所有防止和防止和减少拉减少拉应应力力的措施都能防止和减少的措施都能防止和减少焊焊接裂接裂纹纹。在冶金方。在冶

42、金方面，面，为为了防止了防止热热裂裂纹应纹应控制控制焊缝焊缝金属中有害金属中有害杂质杂质的含量的含量，碳素，碳素结结构构钢钢用用焊焊芯（芯（丝丝）(C)0.10%(C)0.10%，(S)(S)，(P)0.03%(P)0.03%，焊焊接高合金接高合金钢时钢时要控制更要控制更严严。此外，。此外，焊焊接接时应选择时应选择合适的技合适的技术术参数和坡口参数参数和坡口参数。材材料料科科学学与与工工程程学学院院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e r i n g Page Page 4646（2 2）焊接缺陷的防止）焊接

43、缺陷的防止为为了防止了防止焊缝焊缝中中气孔气孔的的产产生，必生，必须须仔仔细细清除清除焊焊件表面的件表面的污污物。物。预预防防夹夹渣渣，除了保，除了保证证合适的坡口参数和装配合适的坡口参数和装配品品质质外，外，焊焊前清理前清理是非常重要的，包括是非常重要的，包括坡口面坡口面清除清除锈蚀锈蚀、污污垢和垢和层间层间清渣清渣。材材料料科科学学与与工工程程学学院院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e r i n g Page Page 4747 5.1.1.6 5.1.1.6 焊接结构设计焊接结构设计主要内容主要内容

44、焊接接头及坡口焊接接头及坡口形式的选择形式的选择焊缝的布置焊缝的布置材材料料科科学学与与工工程程学学院院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e r i n g Page Page 4848 焊缝布置的原则焊缝布置的原则A、手工电弧焊应具有足够的焊条操作空间、手工电弧焊应具有足够的焊条操作空间材材料料科科学学与与工工程程学学院院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e r i n g Page Page 4949 无法运行焊条！焊缝

45、布置的原则焊缝布置的原则材材料料科科学学与与工工程程学学院院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e r i n g Page Page 5050 B、点焊或缝焊应考虑电极引入方便、点焊或缝焊应考虑电极引入方便焊缝布置的原则焊缝布置的原则材材料料科科学学与与工工程程学学院院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e r i n g Page Page 5151 C、气体保护焊：要考虑气体的保护作用、气体保护焊：要考虑气体的保护作用焊缝

46、布置的原则焊缝布置的原则材材料料科科学学与与工工程程学学院院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e r i n g Page Page 5252 D、埋弧焊是接头处有利于熔渣形成封闭空间、埋弧焊是接头处有利于熔渣形成封闭空间焊缝布置的原则焊缝布置的原则材材料料科科学学与与工工程程学学院院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e r i n g Page Page 5353 焊缝布置应该有利于减少焊接应力和变形焊缝布置应该有利于减少

47、焊接应力和变形（一）尽量减少焊缝的数量（一）尽量减少焊缝的数量焊缝布置的原则焊缝布置的原则材材料料科科学学与与工工程程学学院院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e r i n g Page Page 5454 尽可能分散布置焊缝尽可能分散布置焊缝密集、交叉的密集、交叉的焊缝，会加大焊缝，会加大热影响区。热影响区。改进改进材材料料科科学学与与工工程程学学院院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e r i n g Page Pag

48、e 5555 尽量对称分布焊缝尽量对称分布焊缝不合理材材料料科科学学与与工工程程学学院院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e r i n g Page Page 5656 最大应力处易产生应力集中！焊缝应尽量避免最大应力和应力集中部位焊缝应尽量避免最大应力和应力集中部位材材料料科科学学与与工工程程学学院院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e r i n g Page Page 5757 已加工表面受热后，会破坏原有精度！焊缝

49、应尽量避开机械加工面焊缝应尽量避开机械加工面 一般情况下，焊接一般情况下，焊接工序应在机械加工工工序应在机械加工工序之前完成，且焊缝序之前完成，且焊缝的布置也应尽量避免的布置也应尽量避免需要加工的表面。如需要加工的表面。如果在焊接结构上某一果在焊接结构上某一部分的加工精度要求部分的加工精度要求较高，又必须在机械较高，又必须在机械加工完成之后进行焊加工完成之后进行焊接工序时，应将焊缝接工序时，应将焊缝布置在远离加工面处。布置在远离加工面处。材材料料科科学学与与工工程程学学院院S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e

50、 r i n g Page Page 5858（2 2）焊接接头与坡口形式选择焊接接头与坡口形式选择接头形式的选择与设计接头形式的选择与设计焊接接头是焊接结构最基本的组成部分，接头设计应根据焊接接头是焊接结构最基本的组成部分，接头设计应根据结构结构形状及强度要求、工件厚度、可焊性、焊后变形大小，焊条形状及强度要求、工件厚度、可焊性、焊后变形大小，焊条消耗，坡口加工难易程度消耗，坡口加工难易程度等各方面因素综合考虑决定。等各方面因素综合考虑决定。通常手工电弧焊采用的接头型式有通常手工电弧焊采用的接头型式有 对接、搭接、对接、搭接、T T形接头和角形接头和角接接4 4大类。大类。材材料料科科学学与