十二.金屬材料的焊接注意要點(diǎn)
(1)低碳鋼的焊接:低碳鋼的CE<0.4%,焊接性良好。焊接接頭一般不會(huì)產(chǎn)生淬硬組織或冷裂紋。當(dāng)母材碳含量偏高或在低溫下焊接剛性較大的結(jié)構(gòu)時(shí),可能會(huì)出現(xiàn)冷裂紋,應(yīng)采取預(yù)熱、后熱及使用低氫型焊條或高堿度焊劑等措施。低碳鋼焊件廣泛用于一般的工程結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度要求不高的機(jī)器零件。
(2)中碳鋼的焊接:中碳鋼的CE一般為0.4%~0.6%,焊接性較差,焊接接頭易產(chǎn)生淬硬組織和裂紋。焊接時(shí)應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱(預(yù)熱溫度一般為100~⒛ 0℃)和后熱;選用低氫型焊條或堿度較高的焊劑;使用小電流、低焊速和多層焊,以防止母材過(guò)多的熔化。此外,焊后應(yīng)立即進(jìn)行熱處理,以消除應(yīng)力和改善接頭性能。不能預(yù)熱的焊件應(yīng)采用奧氏體不銹鋼焊條,以使焊縫獲得奧氏體組織而避免淬硬,但其強(qiáng)度低于母材。中碳鋼焊件常用于綜合力學(xué)性能要求較高的構(gòu)件。
(3)高碳鋼的焊接:高碳鋼的CE)0,6%,焊接性更差,焊接接頭更易產(chǎn)生淬硬組織和裂紋,故焊接時(shí)應(yīng)采用更高的預(yù)熱溫度和更嚴(yán)格的工藝措施。實(shí)際生產(chǎn)中,高碳鋼焊接一般只用于工具、模具的修補(bǔ)。
(4)強(qiáng)度級(jí)別低的低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接:當(dāng)?shù)秃辖鸾Y(jié)構(gòu)鋼的σs=295~390MPa時(shí),其CE大多小于0.4%,熱影響區(qū)淬硬傾向稍大于低碳鋼,焊接性較好,只要焊接工藝選用得當(dāng),板厚32mm以下的焊件一般不需預(yù)熱,焊后也不需熱處理。這類(lèi)鋼價(jià)格較低,廣泛用于較重要的焊接結(jié)構(gòu)。
(5)強(qiáng)度級(jí)別較高的低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接:當(dāng)?shù)秃辖鸾Y(jié)構(gòu)鋼的σs=440~540MPa時(shí),其CE=0,4%~0.6%,有一定的淬硬傾向,焊接性較差。焊接時(shí)須采取預(yù)熱(預(yù)熱溫度一般為100~350℃ )和后熱措施,以加速氫的擴(kuò)散,防止產(chǎn)生冷裂紋,且須采用堿性焊條或堿度較高的焊劑;焊后常需進(jìn)行去應(yīng)力退火或高溫回火。這類(lèi)鋼有較好的綜合力學(xué)性能,廣泛用于在低溫或動(dòng)載下工作的較重要的焊接結(jié)構(gòu)。
（6）耐熱鋼的焊接性一般均較差。最常用的珠光體耐熱鋼是含Cr 、Mo、V、W等合金元素的低碳、低合金鋼,焊接接頭易產(chǎn)生淬硬組織和裂紋,焊接工藝措施要求較為嚴(yán)格。焊前應(yīng)仔細(xì)清理焊絲和坡口,須進(jìn)行預(yù)熱(預(yù)熱溫度一般為150~300℃ )和后熱,選用低氫型焊條或堿度較高的焊劑,焊后應(yīng)立即進(jìn)行去應(yīng)力退火或高溫回火處理。
（7）不銹鋼的焊接性較差。最常用的奧氏體不銹鋼是含Cr、Ni等合金元素的低碳、高合金鋼,焊接接頭可能出現(xiàn)熱裂紋、脆化和晶間腐蝕等焊接缺陷。應(yīng)盡量采用高純焊接材料,減少碳、硫、磷等元素含量;選用高堿度焊劑或低氫型焊條;焊接時(shí)須采用熱量集中的焊法、小的熱輸人(小電流、高焊速)、低的層間溫度,以減少熱影響區(qū)的受熱程度;焊后應(yīng)進(jìn)行熱處理以消除殘余應(yīng)力。
（8）鑄鐵的的含碳量高,硫、磷等雜質(zhì)元素含量多,強(qiáng)度低、塑性差,焊接時(shí)易產(chǎn)生裂紋、白口及淬硬組織,焊接性差,須采取工藝措施。常用的鑄鐵焊接方法有異質(zhì)焊縫冷焊和同質(zhì)焊縫熱焊等。異質(zhì)焊縫冷焊:選用焊縫為非鑄鐵型組織的焊條,以防止出現(xiàn)白口組織和裂紋。常用焊條電弧焊,通常不預(yù)熱。可選用純鎳鑄鐵焊條,焊縫為鎳鐵合金,有良好的抗裂性及切削加工性,但成本較高,用于重要鑄鐵件的加工面修補(bǔ)。也可選用碳鋼鑄鐵焊條,焊縫為碳鋼,成本低,但易產(chǎn)生熱裂紋,且難于切削加工,只能用于焊補(bǔ)鑄鐵件的非加工面。鑄鐵冷焊生產(chǎn)效率高,勞動(dòng)條件好,焊接時(shí)應(yīng)采用較小的焊接電流、短段焊(每段10~50mm)、斷續(xù)焊(焊接區(qū)溫度小于60 ℃)、分散焊等措施,焊后應(yīng)立即錘擊焊縫使之產(chǎn)生塑性變形以減小或消除應(yīng)力。同質(zhì)焊縫熱焊:選用焊縫為鑄鐵型的焊條或焊絲,焊前將鑄件整體或局部預(yù)熱至550~650℃ ,且焊時(shí)溫度不低于400℃ 。常用焊條電弧焊和氣焊,焊后須進(jìn)行去應(yīng)力退火。鑄鐵熱焊可有效地防止白口、淬硬組織及裂紋,接頭切削加工性好;但成本高、生產(chǎn)效率低、勞動(dòng)條件差,一用于形狀復(fù)雜、剛性大且焊后需切削加工的重要鑄件。
（9）鋁合金一般焊接性較好,可熱處理強(qiáng)化變形鋁合金和鑄造鋁合金的焊接性較差。焊接的主要困難是極易生成熔點(diǎn)高、密度大的氧化物使焊縫產(chǎn)生未熔合或夾渣缺陷;鋁的線(xiàn)膨脹系數(shù)大,易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力、變形和裂紋;鋁液可溶解大量氫氣而固態(tài)時(shí)幾乎不溶解氫,易使焊縫產(chǎn)生氣孔;鋁合金含的低沸點(diǎn)合金元素(如鎂、鋅、錳等)焊接時(shí)極易蒸發(fā)、燒損;熱導(dǎo)率和熱容量大,焊接時(shí)熱損失大等。鋁及鋁合金可采用大多數(shù)焊接方法。熔焊時(shí)應(yīng)盡量選用能量集中的強(qiáng)熱源。氬弧焊工藝簡(jiǎn)便,焊接質(zhì)量好,易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和進(jìn)行全位置焊接,應(yīng)用廣泛。氣焊設(shè)備簡(jiǎn)單、操作靈便,但生產(chǎn)效率低,接頭質(zhì)量不高,適于焊接要求不高的薄件及小件。焊絲成分一般應(yīng)與母材相同或相近,焊前須嚴(yán)格清理焊絲和焊件, 板厚較大或氣溫較低時(shí)需預(yù)熱。
（10）銅及銅合金的焊接性較差,其熔焊接頭的各種性能一般均低于母材。焊接的主要困難是銅在液態(tài)時(shí)易氧化并進(jìn)而引起熱裂紋，易生成氣孔，銅的線(xiàn)膨脹系數(shù)大,易引起內(nèi)應(yīng)力、變形和裂紋; 易產(chǎn)生未熔合、未焊透等缺陷。銅及銅合金焊接可采用氣焊、埋弧焊、氬弧焊、等離子弧焊、電阻焊和摩擦焊等焊接方法。板厚較大時(shí)應(yīng)預(yù)熱并保持一定的層間溫度,焊后應(yīng)輕敲焊縫使其產(chǎn)生塑性變形以減小或消除應(yīng)力,必要時(shí)需進(jìn)行去應(yīng)力退火以防接頭脆裂。
十三．GB標(biāo)準(zhǔn)中的焊接符號(hào)標(biāo)注
焊接符號(hào)由GB/T12212-1990和GB/T324-1988進(jìn)行了規(guī)范，一般由基本符號(hào)和引線(xiàn)表示，還可以附加輔助符號(hào)、補(bǔ)充符號(hào)和焊縫尺寸標(biāo)注等。基本符號(hào)用于表示焊縫斷面形狀，指引線(xiàn)由箭頭線(xiàn)和基準(zhǔn)線(xiàn)組成，基準(zhǔn)線(xiàn)可以為一條實(shí)線(xiàn)或一條實(shí)線(xiàn)和一條虛線(xiàn)組成，其末端可以加一個(gè)結(jié)束符號(hào)，在結(jié)束符號(hào)中可對(duì)焊縫的焊接方法或其他進(jìn)行一定的標(biāo)注。輔助符號(hào)用于表征焊縫表面的形狀和特征。補(bǔ)充符號(hào)用于說(shuō)明某些補(bǔ)充的形狀或特征。在需要表示的情況下基本符號(hào)可附帶尺寸符號(hào)或數(shù)據(jù)。
總結(jié)：
本章主要介紹焊接的分類(lèi)以及各種材料應(yīng)使用的焊接加工方法，在本章附表中可以看到GB標(biāo)準(zhǔn)的焊接符號(hào)舉例和AEP圖樣中日本焊接符號(hào)的舉例，特別應(yīng)注意JIS與GB對(duì)焊接符號(hào)表示上的差異。焊接作為重要的GIS零件成型方式，需要引起設(shè)計(jì)人員重視。
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