焊接工藝學-內(nèi)部培訓資料-免費閱讀

　　

【正文】 工程上對于鋼制細長焊件，如梁、柱等結構單層焊的縱向收縮量△ L，可利用以下經(jīng)驗公式估算： △ L=k1AHL∕ A 式中 △ L—— 單層焊縱向收縮量， mm； k1—— 系數(shù)見表 233； AH—— 塑性變形區(qū)面積， mm2； L —— 焊件長度， mm； A —— 焊縫的截面積， mm2。焊完冷后，焊件上殘留下來的變形稱焊接殘余變形，它對結構質(zhì)量和使用性能發(fā)生影響。 焊接變形 [5] [12] [13] 焊接變形的特點和分類 ⑴ 特點 焊件由于焊接而產(chǎn)生的變形稱焊接變形。 從設計方面調(diào)節(jié)和控制焊接殘余應力（工藝措施見下章） 焊接內(nèi)應力是可 以通過結構設計和焊接工藝措施等進行調(diào)節(jié)與控制。這樣的結構內(nèi)應力狀態(tài) 其失穩(wěn)臨界應力比一般焊接的 H形截面高。在塑性差的焊件上，因塑性變形困難，當殘余應力峰值達到材料的抗拉強度時，局部首先發(fā)生開裂，最后導致鋼結構整體破壞。統(tǒng)稱暫時應力。 圖 231 長板對接焊后橫截面上的縱向應力 錯誤 !未找到引用源。所有的因素須綜合考慮，選擇最經(jīng)濟最適用的方法。就熔焊而言，埋弧焊只適用于平焊位置，電渣焊適用于立焊。顯然，焊件越薄，越須注意燒穿問題；可焊最大厚度則決定于該焊接方法在最大熱輸入下單面單道焊的最大熔深。多 道 10以上 短路過渡 :單道 ～ 6。 [3] [7] [8] [9] [10] [11] 焊接不同類別鋼材時，焊接材料的匹配應符合設計要求。 a． 直接承受動力載荷或振動載荷且需要演算疲勞的結構。 *內(nèi)部資料 請勿翻印 * 15 編制： 表 211 常見結構鋼力學性能及匹配焊接材料 鋼 材 手工電弧 焊焊條 CO2⑤ 氣體保護焊實心焊絲 埋弧焊焊接材料 牌號 等級 抗拉強度 ①Re/Mpa 屈服強度 沖擊吸收功 ① 型號示例 型號示例 焊劑型號 焊絲牌號 δ≤16mm δ 50～100mm T/℃ AKV/J Q235 A 375～ 460 235 205② — — E4303③ ER491③ F4A0H08A B 20 27 E430E432E431E4316 C 0 27 ER506 D 20 27 F4A2H08A Q295 A 390～ 570 295 235 — — E4303③ ER491③ER496 F5004H08A⑥ 、F5004H08MnA⑦ B 20 34 E432E431E4316 ER50ER506 F5014H08A⑥ 、F5014H08MnA⑦ Q345 A 470～ 630 345 275 — — E5003③ ER491③ F5004H08A⑥ 、F5004H08MnA⑦F5004H10Mn2⑦ B 20 34 E5003③ 、E501E501E5018 ER503 F5014H08A⑥ 、F5014H08MnA⑦ 、F5014H10Mn2⑦ 、F5011H08A⑥ 、F5011H08MnA⑦ 、F5011H10Mn2⑦ C 0 34 E501E501E5018 ER502 F5024H08A⑥ 、F5024H08MnA⑦ 、F5024H10Mn2⑦ 、F5021H08A⑥ 、F5021H08MnA⑦ 、F5021H10Mn2⑦ D 20 34 F5034H08A⑥、F5034H08MnA⑦、F5034H10Mn2⑦、F5031H08A⑥、F5031H08MnA⑦、F5031H10Mn2⑦ *內(nèi)部資料 請勿翻印 * 16 編制： 表 211續(xù) 鋼材 手工電弧 焊焊條 CO2⑤ 氣體保護焊實心焊絲 埋弧焊焊接材料 牌號 等級 抗拉強度 ①Re/Mpa 屈服強度 沖擊吸收功 ① 型號示例 型號示例 焊劑型號 焊絲牌號 δ≤16mm δ 50～100mm T/℃ AKV/J Q390 A 490～ 650 390 330 — — E501E501E5515DE5515G、E5516DE5516G ER503 F5011H08MnA⑥ 、F5011H10Mn2⑦ 、F5011H08MnMoA⑦ B 20 34 C 0 34 F5021H08MnA⑥ 、F5021H10Mn2⑦ 、F5021H08MnMoA⑦ D 20 34 ER502 F5031H08MnA⑥ 、F5031H10Mn2⑦ 、F5031H08MnMoA⑦ E 40 27 ④ ④ F5041④ Q420 A 520～ 680 420 360 — — E5515DE5515G、E5516DE5516G ER55D2 F6011H10Mn2⑥ 、F6011H08MnMoA⑦ B 20 34 C 0 34 F6021H10Mn2⑦ 、F6021H08MnMoA⑦ D 20 34 F6031H10Mn2⑦ 、F6031H08MnMoA⑦ E 40 27 ④ ④ F6041④ ① 表中鋼材力學性能的單值均為最小值。 5） 鋼材厚度 厚鋼材輥軋次數(shù)少 ，軋制壓縮比相對薄板小。直接承受交變載荷的結構，若屬于低周疲勞，在保證一定強度要求下，著重考慮材料的塑性和韌性；若屬于高周疲勞，這時強度隊 疲勞抗力起著主導作用，應選擇強度高的材料。 1） 碳素結構鋼 根據(jù)國家標準《碳素結構鋼》（ GB70088）的規(guī)定，將碳素結構 鋼分為 Q19 Q21Q23 Q255 和 Q275 等五種牌號，鋼的牌號有屈服強度字母（ Q）、屈服強度值、質(zhì)量等級符號（ A、 B、 C和 D）、脫氧方法符號等四部分順序組成。焊縫長度尺寸標在基本符號右側 。 指引線及說明（見表 156） 焊縫符號標注的原則和方法（見表 157） 常見金屬焊接方法代號（見表 158） 焊縫符號標注示例（見表 159） 表 154焊縫的補充符號 序號 名稱 示意圖 符號 說明 1 帶墊板符號 ① 表示焊縫底部有墊板 2 三面焊縫符號 ① 表示三面有焊縫 3 周圍焊縫符號 表示環(huán)繞工件周圍焊縫 4 現(xiàn)場符號 表示在現(xiàn)場或工地上進行焊接 5 尾部符號 可以參照 GB5185標注焊接工藝方法等內(nèi)容 ① ISO2553標準中未做規(guī)定。 焊縫符號 [4] 基本符號 焊縫的基本符號見表 151 *內(nèi)部資料 請勿翻印 * 6 編制： 表 1— 3— 1 焊接方法分類 焊 接 熔焊 電弧焊 熔化極 焊條電弧焊 埋弧焊 氬弧焊（ MIG) CO2氣體保護焊 藥芯焊絲電弧焊 非熔化極 鎢極氬弧焊 (TIG) 原子氫焊 等離子弧焊 氣焊 氧 氫焊接 氧 乙炔焊 空氣 乙炔焊 電子束焊 電渣焊 激光焊 鋁熱焊 壓焊 鍛焊 摩擦焊 擴散焊 冷壓焊 電阻焊 超聲波焊 高頻焊 爆炸焊 釬焊 火焰釬焊 烙鐵釬焊 感應釬焊 電阻釬焊 鹽浴釬焊 爐中釬焊 （注：常見的栓釘焊屬于熔焊加壓焊。（ 1192。為了能正確選擇和使用各種焊接方法，必須了解焊接的物理本質(zhì)、它們的分類、基本特點和使用范圍。 焊接方法的分類 [2] 金屬的焊接，按其工藝過程的特點分有熔焊、壓焊和釬焊三大類，見表 1— 3— 1。焊縫的輔助符號的應用見表 153。必要時 ,允許箭頭線彎折一次 . 尾 部 一般剩去 ,只有對焊縫有附加要求或說明時才加上尾部部分 . *內(nèi)部資料 請勿翻印 * 12 編制： 表 157焊縫符號標注的原則和方法 基本符號 焊縫在接頭的箭頭側 ,則將基本符號標在實線側 。 此外，根據(jù)結構的具體 工作條件，有時還要求鋼材具有適應低溫、高溫和腐蝕性環(huán)境能力。選擇鋼材時應考慮以下幾點。例如，在化學成分方面必須嚴格控制碳、硫、磷的含量；非焊接結構對碳當量可放寬要求。當結構工作溫度不高于 0℃但高于 20℃時， Q235 鋼和 Q345 鋼應具用 0℃沖擊韌性的合格保證；對 Q390 鋼和 Q420 鋼應具有 20℃沖擊韌性的合格保證。 ⑥ 薄板 I 形坡口對接。 8）承重結構采用的鋼材應具有抗拉強度、伸長 率、屈服強度和硫、磷含量的合格保證，對焊接結構尚應具有碳含量的合格保證。 這些不同結構的產(chǎn)品由于焊縫的長短、形狀、焊接位置等個不相同，因而適用的焊接方法也會不同。每種焊接方法由于所用熱源不同，都有一定的適用的材料厚度范圍。對接、搭接、T形接和角接是最基本的形式，這些接頭形式對大部分熔焊方法均適用。由于 焊接結構中最常用是普通碳鋼和低合金鋼，幾乎所有焊接方法都能選用，但隨著含碳量或合金含量的增加，其焊接性能變差。 錯誤 !未找到引用源。熱應力是引起熱裂紋的力學原因 相變應力 焊接過程中局部金屬發(fā)生相 變，其比容增加或減小而引起的應力 塑變應力 金屬局部發(fā)生拉伸或壓縮塑性變形后引起的內(nèi)應力。根據(jù)鋼結構在工程中的受力情況、使用的材料、不同的結構設計等，正確選擇焊接工藝，將不利的因素變?yōu)橛欣囊蛩亍＿@種壓力的存在，會使工字梁的穩(wěn)定性明顯下降，使局部或整體失穩(wěn)，產(chǎn)生變形 。其中殘余拉應力大小對腐蝕速度有很大的影響，當焊接殘余應力與外載荷產(chǎn)生的拉應力疊加后的拉應力值越高，產(chǎn)生應力腐蝕裂紋的傾向就高，產(chǎn)生應力腐蝕開裂的時間就越短。 2） 避免焊縫過分集中，焊縫間應保持足夠的距離。一般情況下一條焊縫在施焊處受熱發(fā)生膨脹變形，后面開始在凝固和冷卻處發(fā)生收縮。 表 232焊接殘余變形分類 類型 示意圖 說明 板平面內(nèi)的變形 橫向收縮 垂直焊接方向的收縮 縱向收縮 焊接方向的收縮 回轉(zhuǎn)變形 在開坡口焊接時，焊接過程中坡口間時而張開時而閉合的變形。 n? 。按變形后的形態(tài)分，焊接殘余變形可歸納成表 232所示的幾種類型。局部受熱金屬的膨脹能引起整個焊件發(fā)生平面內(nèi)或平面外的各種形態(tài)的變形。多一條焊縫就多一處內(nèi)應力源；過大的焊縫尺寸，焊接時受熱區(qū)加大。 采用熔化焊焊接的構件，焊接殘余應力是不 可避免的。通過切削加工把一部分材料從構件上去除，使截面積相應減小，同時也釋放了部分殘余應力，使構件中原有殘余應力的平衡得到破壞，引起構件變形。它對焊接結構的強度、腐蝕和尺寸穩(wěn)定性等使用性能有影響。應力在一個平面內(nèi)不同方向作用 三維空間應力 三向（或三軸）應力。引起內(nèi)應力的原因很多，由焊接引起的內(nèi)應力稱焊接應力。因此有條件的應是焊件變位，讓焊縫都處于平焊位置施焊。在推薦的*內(nèi)部資料 請勿翻印 * 19 編制： 厚度范圍內(nèi)焊接時較易控制焊接質(zhì)量和保持合理的生產(chǎn)率。多道 6～20 埋弧焊 碳鋼 單道 5～ 24 多道 24 以上 A A A A D B D 中 少 好 低合金鋼 單道 5～ 24 多道 24 以上 栓釘焊 碳鋼 ① ② 少 少 好 低合金鋼① 電渣焊 碳鋼 24 以上 A A B C A D D 大 少 好