工業(yè)鋁型材廠家告訴你,獲得一個(gè)理想的焊縫以及滿意的焊接結(jié)構(gòu)一般取決于這幾個(gè)因素!
1)材料的基本物理性能,主要指材料的熔點(diǎn)和導(dǎo)熱性。
焊接時(shí)母材的焊縫區(qū)域需要在外界焊接熱源的作用下,焊縫溫度超過母材熔點(diǎn)或趨于接近母材的熔點(diǎn),另外,焊縫區(qū)域在受到熱源加熱的同時(shí),母材自身會(huì)從受加熱區(qū)向外傳導(dǎo)熱量。從更易于焊接的角度出發(fā),希望母材具有低的熔點(diǎn)和導(dǎo)熱性,這二者相比,在現(xiàn)有的焊接熱源的條件下,導(dǎo)熱性的影響更為重要。
2)材料的成分,主要指母材和焊接材料的含碳量和S、P含量。
鋼在冶煉過程中會(huì)存在伴生元素,其中碳、硫、磷會(huì)降低其焊接性。因此,為滿足焊接要求,通常碳含量低于0.2%,細(xì)晶粒結(jié)構(gòu)鋼因其本身碳含量低于0.2%而適于焊接。高合金鋼中的合金元素如鉻、鎳、鈦、鎢及類似元素會(huì)增加焊接難度,主要是其易和空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng),因此高合金鋼應(yīng)在保護(hù)氣體下或熔渣中進(jìn)行焊接。焊材的成分一定程度上適應(yīng)于將要進(jìn)行焊接的母材金屬,為了改善焊接性通常其碳、磷、硫含量低于母材金屬,而焊接填料中其余合金元素的含量應(yīng)當(dāng)在一定程度上高于母材金屬中的含量,這主要考慮其在焊接過程中的合金元素?zé)龘p。
圖1焊接接頭的不同組織區(qū)域
3)焊接熱過程(循環(huán))對(duì)焊接接頭不均勻性的影響。
施焊的熱過程中對(duì)焊接接頭即焊縫和熱影響區(qū)熱的影響程度是不同的,下面以熔化焊為例結(jié)合圖1加以介紹。焊縫區(qū)域被加熱到熔點(diǎn)以上,冷卻后形成鑄造組織,由于沿母材方向散熱快,故形成沿母材方向放射狀結(jié)晶。在焊接過程中熱影響區(qū)經(jīng)歷了相對(duì)復(fù)雜的“熱處理”過程。與焊縫距離不同的位置經(jīng)歷不同的熱處理過程,并且在其內(nèi)部會(huì)發(fā)生不同的組織轉(zhuǎn)變,它們與傳統(tǒng)的熱處理過程相類似。距焊縫朂近的區(qū)域稱為熔合線(區(qū)),此區(qū)的溫度處于固相線與液相線之間,此區(qū)域應(yīng)注意熱裂紋傾向。緊鄰的下一個(gè)區(qū)為過熱區(qū),在碳含量高于0.2%時(shí)會(huì)使焊縫快速冷卻,易使材料變硬脆并具有裂紋傾向。下一個(gè)區(qū)為正火區(qū),它通常形成比母材更加細(xì)小的組織。再往下的一個(gè)區(qū)稱為部分組織轉(zhuǎn)變區(qū)。熔合線(區(qū))、過熱區(qū)、正火區(qū)和部分組織轉(zhuǎn)變區(qū)又統(tǒng)稱為熱影響區(qū),簡稱HAZ,它往往是焊接接頭的薄弱區(qū)域。
從以上分析可以看出:焊接接頭在成分、組織和性能上是一個(gè)不均勻體,其不均勻程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過鑄件和鍛件,它對(duì)結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為,特別是斷裂行為有重要的影響。
4)焊接應(yīng)力與變形以及裂紋與脆斷。
由于焊接過程是一個(gè)局部不均勻加熱的過程,不均勻的溫度場會(huì)導(dǎo)致熱應(yīng)力的產(chǎn)生。對(duì)于易碎材料如鑄鐵,則會(huì)在焊縫處或焊縫邊緣區(qū)域?qū)е铝芽p;對(duì)于塑性材料如鋼材,則可通過塑性變形來消除一部分內(nèi)應(yīng)力,但仍會(huì)有相當(dāng)多的內(nèi)應(yīng)力殘留,由此造成的殘余塑性變形和殘余應(yīng)力會(huì)大大降低材料的塑性變形儲(chǔ)備,并引起結(jié)構(gòu)的變形。再加上焊接工藝缺欠帶來的影響,將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的承載能力下降。如果在工藝缺欠處形成三軸應(yīng)力狀態(tài),就可能在相對(duì)較小載荷下發(fā)生可怕的在破壞前無明顯變形的脆性破壞。
5)焊接結(jié)構(gòu)及接頭中的應(yīng)力集中
焊接結(jié)構(gòu)具有整體性且剛度大,焊接接頭又具有工藝缺欠的特點(diǎn),焊縫的布置、數(shù)量、次序和內(nèi)部缺欠的大小形貌位置等都會(huì)影響應(yīng)力的分布,并對(duì)應(yīng)力集中敏感,而應(yīng)力集中又是結(jié)構(gòu)疲勞、脆斷等破壞的起源。
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