焊接工藝學-內部培訓資料(更新版)

　　

【正文】 表示的影線面積）。它和焊接熱應力沒有本質區(qū)別，當溫度也隨時間而變化時，熱應力也是瞬時應力。 1）對靜載強度的影響 塑性良好的金屬材料，焊接殘余應力的存在并不影響焊接結構的靜載強度。圖中 ?是用氣割翼板外邊緣，圖中 ｂ 是翼板上加蓋板在邊緣進行焊接，均使邊緣存在較大拉內應力。對條件允許焊接加工的鋼結構，在使用前進行消除應力退火等。 3） 采用剛性較小的接頭形式。 ⑵分類 焊接過程中隨時間而變的變形稱焊接瞬時變形，它對焊接施工過程發(fā)生影響。又叫角變形 縱向彎曲變形 焊接方向偏心收縮引起的彎曲變形 波浪變形 在薄板焊接時，由于焊接產(chǎn)生的壓 縮殘余應力，使板件出現(xiàn)因壓曲形成的波浪變形 扭曲變形 細長構件，縱向焊縫的橫向收縮不均勻或備料與組裝質量不良，使構件繞自身軸線扭轉 *內部資料 請勿翻印 * 23 編制： 焊接變形收縮余量計算 1）縱向收縮 從理論上精確計算變形量目前比較困難。 表 233 k1與焊接方法的關系（材料為低碳鋼） 焊接方法 二氧化碳焊 埋弧焊 焊條電弧焊 系數(shù) ～ 多層焊的縱向收縮量，將上式中的塑性變形區(qū)面積 AH 改為一層焊縫金屬的截面積，并將所計算的結果再與系數(shù) k2相乘。 我們關心最多的是焊接殘余變形，因為它直接影響結構的使用性能。 焊接變形與焊件形狀尺寸、材料的熱物理性能及加熱條件等因素有關。工藝措施將在下一章詳細介紹。 4）對應力腐蝕裂紋的影響 金屬材料在某些特定介質和拉應力的共同作用下發(fā)生的延遲開裂現(xiàn)象，稱為應力腐蝕裂紋。由此可知，焊接殘余應力的存在將明顯降低脆性材料鋼結構的靜載強度。 焊接殘余應力 焊完冷卻后殘留在焊件內的應力。 的分布 *內部資料 請勿翻印 * 20 編制： ⑵ 分類（見表 231） 表 231焊接應力分類 焊接應力 分類 說明 按應力在焊件內的空間位置分 一維空間應力 單向（或單軸）應力。表 212 提供了綜合各種因素而適用的焊接方法，以供參考。其他如焊條電弧焊、各種氣體保護電弧焊均能全位置焊。焊件越厚，越須注意焊透問題。多道6～ 20 A A A A A B C 中 少 好 低合金鋼 射流過渡 :單道 3～ 10。常見結構鋼材采用焊條電弧焊、 CO2氣體保護焊和埋弧焊進行焊接，焊接材料可按表 211中的規(guī)定。 b． 工作溫度低于 20℃時的直接承受動力載荷或振動載荷但不需要演算疲勞的結構以及承受靜力載荷的受彎及受拉德重要承重結構。 ② 板厚 δ 60～ 100mm 時的 Re值。所以厚度大的鋼材不僅強度較小，而且塑性、沖擊韌性和焊接性能也較差。承受沖擊載荷的結構，所選材料應具有足夠的延性和韌性。常見用鋼具體參數(shù)見表 211。坡口角度 ,根部間隙等標在基本符號的上側或下側 . 其 他 相同焊縫符號、焊接方法代號、檢驗方式符號、其他要求和說明等標在尾部右側 表 158常見金屬焊接方法代號 ① 代號 焊接方法 代號 焊接方法 1 電弧焊 12 埋弧焊 11 無氣體保護電弧焊 135 MIG 焊（包括 CO2 氣體保護焊） 111 手弧焊 72 電渣焊 114 藥芯焊絲電弧焊 78 栓釘焊（又叫螺柱焊） ① 摘自 GB/T518585金屬焊接及釬焊方法在圖樣上的表示代號 表 159焊縫符號標注示例 標注例子 含義 標注例子 含義 兩面對稱的焊角尺寸 K=5mm 的角焊縫，在工地上用焊條電弧焊施焊 帶鈍邊 V 形焊縫，先用 CO2 氣保焊打底，后用埋弧焊蓋面 *內部資料 請勿翻印 * 13 編制： 2 焊接設計 材料選用 母材材料選用 鋼結構對材料的要求 [5] 鋼結構所用的鋼必須符合下列要求： 1） 較高的抗拉強度 fu 和屈服點 fy fy是衡量結構承載能力的指標， fy高則可減輕結構自 重、節(jié)約鋼材和降低造價。 *內部資料 請勿翻印 * 11 編制： 表 155 焊縫尺寸符號 ① 符號 名 稱 示意圖 符號 名稱 示意圖 δ 工件厚度 e 焊縫間距 α 坡口角度 K 焊角尺寸 b 根部間隙 d 熔核直徑 p 鈍邊 S 焊縫有效厚度 c 焊縫寬度 N 相同焊縫數(shù)量 R 根部半徑 H 坡口深度 l 焊縫長度 h 余高 n 焊縫段數(shù) β 坡口面角度 ① 對焊縫尺寸符號， ISO2553標準未做規(guī)定 表 156指引線及說明 基準線 有一條實線和一條虛線 ,均應與圖 樣底邊平行 ,特殊情況允許與底邊垂直 .虛線可畫在實線上側或下側 .如焊縫在接頭的箭頭側 ,則將基本符號標在實線側 。） 表 141 常用焊接方法基本特點與應用 焊接方法 原理 特點 使用范圍 熔 焊 電弧焊 焊條電弧焊 利用焊條與焊件間的電弧熱熔化焊條和焊件進行手工焊接 機 動、靈活、適應性強 ,可全位置焊接 ,設備簡單耐用 ,維護費低 ,勞動強度大 ,焊接質量受工人技術水平影響 ,不穩(wěn)定 在單件、小批生產(chǎn)和修理中最適用 ,可焊3mm 以上的碳鋼、低合金鋼、不銹鋼和銅、鋁等有色金屬 ,以及鑄鐵的焊補 埋弧焊 利用焊絲與焊件間的電弧熱熔化焊絲和焊件進行機械化焊接 ,電弧被焊劑覆蓋而與外界隔離 焊絲的送進與移動依據(jù)機械進行 ,生產(chǎn)率高 ,焊接質量好且穩(wěn)定 ,不能仰焊和立焊 ,勞動條件好 + 適用于大批量生產(chǎn)中長直或環(huán)行焊縫焊接 ,可焊碳鋼、合金鋼 ,某種銅合金等中厚板結構 ,只能平焊、橫焊和水平 角焊 *內部資料 請勿翻印 * 7 編制： 表 141續(xù) 焊接方法 原理 特點 使用范圍 熔 焊 電弧焊 氣體保護 CO2氣體保護焊 用二氧化碳保護 ,用焊絲做電極的弧焊 熱量較集中 ,熱影響區(qū)小 ,變形小 ,成本低 ,生產(chǎn)率高 ,易于操作 .飛濺較大 ,焊縫成形不夠美觀 ,余高大 ,設備較復雜 ,須避風 適用于 低碳鋼、低合金鋼制造的各種金屬結構 等離子弧焊 利用氣體 (多為 Ar)和特殊裝置壓縮電弧獲得高能量密度的等離子弧進行焊接 ,電極有鎢極和熔化極兩種 具有 Ar 弧焊的一些特點 ,但等離子弧溫度很高 ,穿透能力強 ,可正 面一次焊透雙面成形 .電弧挺度好可壓縮成束狀焊微型件 一次焊透厚度在～ ,低碳鋼8mm 以內 ,也適用于焊接微小精密構件 氣體保護 CO2氣體保護焊 用二氧化碳保護 ,用焊絲做電極的弧焊 熱量較集中 ,熱影響區(qū)小 ,變形小 ,成本低 ,生產(chǎn)率高 ,易于操作 .飛濺較大 ,焊縫成形不夠美觀 ,余高大 ,設備較復雜 ,須避風 適用于 低碳鋼、低合金鋼制造的各種金屬結構 等離子弧焊 利用氣體 (多為 Ar)和特殊裝置壓縮電弧獲得高能量密度的等離子弧進行焊接 ,電極有鎢極和熔化極兩 種 具有 Ar 弧焊的一些特點 ,但等離子弧溫度很高 ,穿透能力強 ,可正面一次焊透雙面成形 .電弧挺度好可壓縮成束狀焊微型件 一次焊透厚度在～ ,低碳鋼8mm 以內 ,也適用于焊接微小精密構件 電渣焊 利用電流通過熔渣產(chǎn)生的電阻熱熔化金屬進行焊接 ,可熔化的金屬電極有絲狀和板狀兩種 直縫須立焊 ,任何厚度不開坡口一次焊成 ,生產(chǎn)率高 ,但熱影響區(qū)寬、晶粒粗大 ,易生成過熱組織 ,焊后須正火處理改善接頭組織和性能 適用于厚度 25mm 以上的重大型機件的焊接 ,直焊碳素鋼、合金鋼 熔化加壓焊 栓釘 焊 (也叫螺柱焊 ) 引弧與焊條電弧焊相似 ,先將栓釘?shù)募舛伺c鋼結構接觸 ,通過強大焊接電流 ,短路 ,瞬間達到高溫 ,焊槍中磁力提升栓釘、引弧、產(chǎn)生熔池 。=107mm）。 隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的需要和科學技術的蓬勃發(fā)展，焊接技術進步很快，到現(xiàn)在 焊接方法已發(fā)展到數(shù)十種之多。對金屬材料，加熱溫度越高，實現(xiàn)焊接所需的壓力越小，當達到熔化溫度時，可以不需要加壓。 表 152 焊縫的輔助符號 序號 名稱 示意圖 符號 說明 1 平面符號 焊縫表面齊平 (一般通過加工 ) 2 凹面符號 焊縫表面凹陷 3 凸面符號 焊縫表面凸起 不需要確切地說明焊縫的表面形狀時，可以不用輔助符號。但是在標注單邊 V形、帶鈍邊單邊 V形和帶鈍邊 J形焊縫時 ,箭頭線應指向帶坡口一側的工件 。 3） 良好的工藝性能 良好的工藝性能不但能保證通過冷加工、熱加工和焊接加工成各種形式結構，而且不致因加工而對結構的強度、塑性、韌性等造成較大的不良影響。 鋼結構用鋼選用原則 [5] [6] 鋼材的選 用在鋼結構設計中是重要的一環(huán)，選擇的目的是既要保證結構的安全，又要做到可靠和經(jīng)濟合理。 3） 連接方法 焊接結構對材質的要求應嚴格一些。 6）對于需要演算疲勞的焊接結構的鋼材，應具用常溫 沖擊韌性的合格保證。 ⑤ 含 ArCO2混合氣體保護焊。 工作溫度等于或低于 20℃時的直接承受動力載荷且需 要演算疲勞的結構。 1） 結構類 如橋梁鋼結構、起重機械等的鋼結構； 2） 機械零件類 如機械產(chǎn)品的零部件等； 3） 半成品類 如工字梁、管子等。（ GB/T64782020 《冷鐓和冷擠壓用鋼》）； 栓釘?shù)囊?guī)格有： M M1 M1 M1M2 M25 等（ GB/T104332020 《電弧螺柱焊用圓柱頭焊釘》） ⑵ 工件厚度 工件的厚度可在一定程度上決定所適用的焊接方法。 ⑶ 接頭形式和焊接位置 焊接接頭形式通常由產(chǎn)品結構形式、使用要求和母材的厚度等因素決定。 ㈡ 母材特性 母材的特性考慮的包括母材的物理性能、力學性能和冶金性能。 焊接應力也和其他原因引起的內應力一樣，有一個基本特點，即在整個焊件內構成一個平衡力系，其內力與內力矩的總和都為零： 錯誤 !未找到引用源。應力在空間所有方向作用 按應力產(chǎn)生的原因分 熱應力 焊接過程中焊件內部溫度有差異所引起的應力，故又稱溫差應力，它隨溫差消失而消失。 焊接殘余應力 對結構的影響 熔化焊必然會帶來焊接殘余應力，焊接殘余應力在鋼結構中并非都是有害的。 圖 232帶氣割邊及帶蓋板的焊接桿 件的內應力 *內部資料 請勿翻印 * 21 編制： 3）對受壓桿件穩(wěn)定性的影響 焊接后工字梁（ H 形）中的殘余壓應力和外載引起的壓應力疊加之和達到材料的屈服點時，這部分截面就喪失進一步承受外載的能力，削弱了有效截面積。焊件在特定的腐蝕介質中，盡管拉應力不一定很高都會產(chǎn)生應力腐蝕開裂。使引起殘余應力與變形的壓縮塑變區(qū)或變形量增大。變形是從焊接時便產(chǎn)生，并隨焊接熱源的移動和焊件上溫度分布的變化而變化。它們與焊件的形態(tài)、尺寸、焊縫在焊件上的位置、焊縫坡口的幾何形狀等因