『壹』 焊接結構產生脆性斷裂的原因有哪些方面'
焊接結構(比鉚接結構更)易發生脆性斷裂,其原因有:
(1)焊接後往往殘留有缺陷,如氣孔、尖碴、裂紋或未焊透;
(2)焊接後內部存在殘余應力;
(3)焊接接頭往往剛性 較大,材料的塑性降低;
(4)焊接將結構連成整體,裂縫一旦發展,范圍很大。
發生脆性破壞的原因:
(1)化學成份:C/P/S/O等;
(2)冶煉方法和軋鋼工藝;
(3)冷加工硬化:常溫下冷加工過程中,產生塑性變形和時效硬化;
(4)復雜應力狀態;
(5)溫度 「藍脆現象」;鋼材脆斷易在低溫(尤其 T<-10 °C)下發生。
以上內容均根據學員實際工作中遇到的問題整理而成,供參考,如有問題請及時溝通、指正。
『貳』 焊接變形的原因是
材料對於焊接變形的影響不僅和焊接材料有關,而且和母材也有關系,材料的熱物理版性能權參數和力學性能參數都對焊接變形的產生過程有重要的影響。其中熱物理性能參數的影響主要體現在熱傳導系數上,一般熱傳導系數越小,溫度梯度越大,焊接變形越顯著。力學性能對焊接變形的影響比較復雜,熱膨脹系數的影響最為明顯,隨著熱膨脹系數的增加焊接變形相應增加。同時材料在高溫區的屈服極限和彈性模量及其隨溫度的變化率也起著十分重要的作用。
『叄』 焊接過程中焊接結構產生應力和變形的原因都有哪些
(1)焊接結構溫度不均勻的影響
焊縫及其附近區域金屬被加熱至熔化,然後逐漸冷卻凝固,降到常溫近縫區的金屬也要經歷從常溫到高溫,再由高溫降至常溫結構各處的溫度極不均勻,膨脹和收縮變形也差別較大,這種變形不一致導致各處材料相互約束,即產生焊接應力和變形。
(2)接頭形式的影響
接頭形式不同,熔池內熔化金屬的散熱條件有差別。這種熔化金屬凝固冷卻快慢不一致引起收縮變形的差別,導致焊接應力和變形的產生
(3)相變的影響
焊接過程中,一部分金屬發生相變,組織轉變引起體積變化。例如碳鋼,當奧氏體轉變為鐵素體或馬氏體時,其體積將增大,產生應力和變形。焊接合金鋼更明顯
(4)焊前加工工藝的影響
施焊前構件若經歷冷沖壓等工藝而具有較高的內應力,在焊接時應力重新分布,形成新的應力和變形。
『肆』 一般焊接缺陷是如何產生的怎樣預防
在這里談一下焊接當中產生這三種缺陷的原因和解決辦法:
一、焊縫開裂
焊縫在焊接當中開裂有以下原因: 應力、拘束力、剛性、化學成分、焊縫予留的間隙、電流、焊道、母材清潔度等。這些因素都可能是造成焊縫開裂的原因。雖然焊縫開裂原因很多,但在門種場合是多種因素造成,也有兩種或三種因素造成的。但不管幾個因素,其中必有一個主要因素。也有各種條件都沒有什麼影響,只受一個因素造成焊縫開裂。因此出現焊縫開裂必須首先正確地分析出開裂的主要因素和次要因素,根據造成開裂的主要、次要因素採取相應措施進行解決。
焊接過程形成的焊縫是焊條和母材兩者經過電流高溫熔化後形成焊縫,是焊條和母材由固體變成液體,高溫液體是熱脹,冷卻變成固體是收縮。由於熱脹冷縮,自然使焊接結構產生應力。有些焊接結構本身就存有拘束力和剛性。
焊接過程是由固體變成液體,也就是由固態轉變成液態(通常說鐵水),再由液態變成固態,也就形成焊縫。液態轉變成固態(也就是鐵水轉變成晶粒)。鐵水變成晶粒的過程就是結晶過程。
母材溫度低的位置先開始結晶,逐漸向焊縫中間位置伸展,焊縫中間最後結晶。由於熱脹冷縮的作用,焊接結構受應力或拘束力或剛性的影響,使母材晶粒連接不到一起,輕者在焊縫中間出現小裂紋,重者在焊縫中間出現明顯的裂縫。即使母材和電焊條的化學成分都好,受焊接結構的拘束力、剛性和焊接過程產生的應力影響,也會出現裂紋或裂縫。如果母材和電焊條的化學成分不好(碳、硫、磷等偏高);或是焊縫予留間隙太大,母材在焊縫邊緣雜質過多,或電流過大,並且焊接速度過快、過慢、焊道過寬等因素會使焊縫開裂情況更要加重。根據焊接工程現場焊縫開裂情況,多數是因為應力、拘束力、剛性造成的。可以說往往是應力、拘束力、剛性為焊縫開裂的主要因素。
解決應力、拘束力、剛性造成焊縫開裂比較有效的辦法是:採取固定焊、分散焊。所謂固定焊:先將焊件的全部焊縫,或是重要部位焊縫,先採取小電流、窄焊道、短距離焊,全部固定住。這樣使焊件不易產生較大應力。即便在焊件各處都固定住,但也不可在同一位置順序向前焊,更不可採取大電流並採用大規格焊條。應換位置焊,不使其局部位置產生過大熱量。有拘束力和剛性結構可以採取同樣的方法解決。
所謂分散焊,這對大型結構來說決不可在同一位置順序焊,應當調換位置進行焊。
對大型結構不僅得先固定焊,再採取分散焊,第一焊道也不可用大電流和大規格焊條。對整體大結構來說全部焊縫自始至終都得分散焊,不然,雖然焊縫不開裂,但殘留應力太大。
如果母材化學成分不好的焊接結構,再加上上述幾種因素,就應改用低氫型電焊條。如J426、J427、J506、J507,因這種電焊條抗裂性特強。但是同樣得採取上述避免焊縫開裂的辦法。凡屬於中碳鋼等合金鋼種的母材或厚板時,必須用低氫型焊條。
二、氣孔焊縫產生氣孔的因素,一般常見的有焊處不潔凈,有銹、油污、氣焊渣等,不僅表面能見到的不潔凈物質,需要作X光的焊縫就得在焊接前將母材的焊縫邊緣用氣焊將內部水分烘乾。常見焊縫產生氣孔多半是因為電流過大。焊縫的形狀多種多樣:如平焊、立焊、橫焊、仰焊、平角焊、立角焊,母材厚薄、坡口形狀、多層焊、蓋面焊等等。無論那種焊縫想避免產生氣孔,除了將焊縫坡口清除潔凈外,主要在焊接過程中,電流大小一定要調整適宜。電流大小適宜的標准如何掌握呢?應觀眾熔池的液態熔渣覆蓋熔池一半左右為宜,決不可低於三分之一。這是因為焊接當中熔化的鐵水中含有各種氣體,鐵水中氣體借著覆蓋的液態熔渣保護鐵水緩緩凝固,以便使氣體向外逸出。
產生氣孔也有極少數是因為母材是低質材含硫過高,造成熔渣的粘度增大,影響氣體向外逸出。並且含硫量高產生較多二氧化硫氣體,更加重氣孔的產生。
三、咬肉在焊接當中咬肉現象是經常出現,不算大問題,所以用戶一般不反映出來。咬肉現象多半出現在立焊、橫焊、角焊的焊縫邊緣處。出現咬肉的原因主要有:母材表面有銹、電流過大、運條時電弧在該處停留時間過短、焊條角度不適宜等。將這幾個主要原因解決了,就不會出現咬肉
『伍』 焊接結構疲勞強度相關知識
1. 焊接結構疲勞失效的原因
焊接結構疲勞失效的原因主要有以下幾個方面:
① 客觀上講,焊接接頭的靜載承受能力一般並不低於母材;而承受交變動載荷時,其承受能力卻遠低於母材,而且與焊接接頭類型和焊接結構形式有密切的關系。這是引起一些結構因焊接接頭的疲勞而過早失效的一個主要的因素;
② 早期的焊接結構設計以靜載強度設計為主,沒有考慮抗疲勞設計,或者是焊接結構疲勞設計規范並不完善,以至於出現了許多現在看來設計不合理的焊接接頭;
③ 工程設計技術人員對焊接結構抗疲勞性能的特點了解不夠,所設計的焊接結構往往照搬其它金屬結構的疲勞設計准則與結構形式;
④ 焊接結構日益廣泛,而在設計和製造過程中人為盲目追求結構的低成本、輕量化,導致焊接結構的設計載荷越來越大;
⑤ 焊接結構有往高速重載方向發展的趨勢,對焊接結構承受動載能力的要求越來越高,而對焊接結構疲勞強度方面的科研水平相對滯後。
2 影響焊接結構疲勞強度的主要因素
2.1 靜載強度對焊接結構疲勞強度的影響
在鋼鐵材料的研究中,人們總是希望材料具有較高的比強度,即以較輕的自身重量去承擔較大的負載重量,因為相同重量的結構可以具有極大的承載能力;或是同樣的承載能力可以減輕自身的重量。所以高強鋼應運而生,也具有較高的疲勞強度,基本金屬的疲勞強度總是隨著靜載強度的增加而提高。
但是對於焊接結構來說,情況就不一樣了,因為焊接接頭的疲勞強度與母材靜強度、焊縫金屬靜強度、熱影響區的組織性能以及焊縫金屬強度匹配沒有多大的關系,也就是說只要焊接接頭的細節一樣,高強鋼和低碳鋼的疲勞強度是一樣的,具有同樣的S-N曲線,這個規律適合對接接頭、角接接頭和焊接梁等各種接頭型式。Maddox研究了屈服點在386—636MPa之間的碳錳鋼和用6種焊條施焊的焊縫金屬和熱影響區的疲勞裂紋擴展情況,結果表明:材料的力學性能對裂紋擴展速率有一定影響,但影響並不大。在設計承受交變載荷的焊接結構時,試圖通過選用較高強度的鋼種來滿足工程需要是沒有意義的。只有在應力比大於+0.5的情況下,靜強度條件起主要作用時,焊接接頭母材才應採用高強鋼。
造成上述結果的原因是由於在接頭焊趾部位沿溶合線存在有類似咬邊的熔渣楔塊缺陷,其厚度在0.075mm-0.5mm,尖端半經小於0.015mm。該尖銳缺陷是疲勞裂紋開始的地方,相當於疲勞裂紋形成階段,因而接頭在一定應力幅值下的疲勞壽命,主要由疲勞裂紋的擴展階段決定。這些缺陷的出現使得所有鋼材的相同類型焊接接頭具有同樣的疲勞強度,而與母材及焊接材料的靜強度關系不大。
2.2 應力集中對疲勞強度的影響
2.2.1 接頭類型的影響
焊接接頭的形式主要有:對接接頭、十字接頭、T形接頭和搭接接頭,在接頭部位由於傳力線受到干擾,因而發生應力集中現象。
對接接頭的力線干擾較小,因而應力集中系數較小,其疲勞強度也將高於其他接頭形式。但實驗表明,對接接頭的疲勞強度在很大范圍內變化,這是因為有一系列因素影響對接接頭的疲勞性能的緣故。如試樣的尺寸、坡口形式、焊接方法、焊條類型、焊接位置、焊縫形狀、焊後的焊縫加工、焊後的熱處理等均會對其發生影響。具有永久型墊板的對接接頭由於墊板處形成嚴重的應力集中,降低了接頭的疲勞強度。這種接頭的疲勞裂紋均從焊縫和墊板的接合處產生,而並不是在焊趾處產生,其疲勞強度—般與不帶墊板的最不佳外形的對接接頭的疲勞強度相等。
十字接頭或T形接頭在焊接結構中得到了廣泛的應用。在這種承力接頭中,由於在焊縫向基本金屬過渡處具有明顯的截面變化,其應力集中系數要比對接接頭的應力集中系數高,因此十字或T形接頭的疲勞強度要低於對接接頭。對未開坡口的用角焊縫連接的接頭和局部熔透焊縫的開坡口接頭,當焊縫傳遞工作應力時,其疲勞斷裂可能發生在兩個薄弱環節上,即基本金屬與焊縫趾端交界處或焊縫上。對於開坡口焊透的的十字接頭,斷裂一般只發生在焊趾處,而不是在焊縫處。焊縫不承受工作應力的T形和十字接頭的疲勞強度主要取決於焊縫與主要受力板交界處的應力集中,T形接頭具有較高的疲勞強度,而十字接頭的疲勞強度較低。提高T形或十字接頭疲勞強度的根本措施是開坡口焊接,並加工焊縫過渡處使之圓滑過渡,通過這種改進措施,疲勞強度可有較大幅度的提高。
搭接接頭的疲勞強度是很低的,這是由於力線受到了嚴重的扭曲。採用所謂「加強」蓋板的對接接頭是極不合理的,由於加大了應力集中影響,採用蓋板後,原來疲勞強度較高的對接接頭被大大地削弱了。對於承力蓋板接頭,疲勞裂紋可發生在母材,也可發生在焊縫,另外改變蓋板的寬度或焊縫的長度,也會改變應力在基本金屬中的分布,因此將要影響接頭的疲勞強度,即隨著焊縫長度與蓋板寬度比率的增加,接頭的疲勞強度增加,這是因為應力在基本金屬中分布趨於均勻所致。
2.2.2 焊縫形狀的影響
無論是何種接頭形式,它們都是由兩種焊縫連接的,對接焊縫和角焊縫。焊縫形狀不同,其應力集中系數也不相同,從而疲勞強度具有較大的分散性。
對接焊縫的形狀對於接頭的疲勞強度影響最大。
(1) 過渡角的影響 Yamaguchi等人建立了疲勞強度和基本金屬與焊縫金屬之間過渡角(外鈍角)的關系。試驗中W(焊縫寬度)和h(高度)變化,但h/W比值保持不變。這意味著夾角保持不變,試驗結果表明,疲勞強度也保持不變。但如果W保持不變,變化參量h,則發現h增加,接頭疲勞強度降低,這顯然是外夾角降低的結果。
(2) 焊縫過渡半徑的影響 Sander等人的研究結果表明焊縫過渡半徑同樣對接頭疲勞強度具有重要影響,即過渡半徑增加(過渡角保持不變),疲勞強度增加。
角焊縫的形狀對於接頭的疲勞強度也有較大的影響。
當單個焊縫的計算厚度a與板厚B之比a/B<0.6~0.7時,一般斷裂於焊縫;當a/B>0.7時,一般斷於基本金屬。但是增加焊縫尺寸對提高疲勞強度僅僅在一定范圍內有效。因為焊縫尺寸的增加並不能改變另一薄弱截面即焊趾端處基本金屬的強度,故充其量亦不能超過該處的疲勞強度。Soete,Van Crombrugge採用15mm厚板用不同的角焊縫施焊,在軸向疲勞載荷下的試驗發現,焊縫的焊腳為13mm時,斷裂發生在焊趾處基本金屬或焊縫中。當焊縫的焊腳小於此值時,疲勞斷裂發生在焊縫上;當焊腳尺寸為18mm時斷裂發生在基本金屬中。據此他們提出極限焊腳尺寸:S=0.85B 式中S為焊腳尺寸,B為板厚。可見縱使焊腳尺寸達到板厚時(15mm),仍可得焊縫處的斷裂結果,這一結果與理論結果符合得很好。
2.2.3 焊接缺陷的影響
焊趾部位存在有大量不同類型的缺陷,這些不同類型的缺陷導致疲勞裂紋早期開裂和使母材的疲勞強度急劇下降(下降到80%)。焊接缺陷大體上可分作兩類:面狀缺陷(如裂紋、未熔合等)和體積型缺陷(氣孔、夾渣等),它們的影響程度是不問的,同時焊接缺陷對接頭疲勞強度的影響與缺陷的種類、方向和位置有關。
1) 裂紋 焊接中的裂紋,如冷、熱裂紋,除伴有具有脆性的組織結構外,是嚴重的應力集中源,它可大幅度降低結構或接頭的疲勞強度。早期的研究己表明,在寬60mm、厚12.7mm的低碳鋼對接接頭試樣中,在焊縫中具有長25mm、深5.2mm的裂紋時(它們約占試樣橫截面積的10%),在交變載荷條件下,其2×106循環壽命的疲勞強度大約降低了55%~65%。
2) 未焊透 應當說明,不一定把未焊透均認為是缺陷,因為有時人為地要求某些接頭為周部焊透,典型的例子是某些壓力容器接管的設計。未焊透缺陷有時為表面缺陷(單面焊縫),有時為內部缺陷(雙面焊縫),它可以是局部性質的,也可以是整體性質的.其主要影響足削弱截面積和引起應力集中。以削弱面積10%時的疲勞壽命與未含有該類缺陷的試驗結果相比,其疲勞強度降低了25%,這意味著其影響不如裂紋嚴重。
3) 未熔合 由於試樣難以制備,至今有關研究極其稀少.但是無可置疑,未熔合屬於平面缺陷,因而不容忽視,一般將其和未焊透等同對待。
4) 咬邊 表徵咬邊的主要參量有咬邊長度L、咬邊深度h、咬邊寬度W。影響疲勞強度的主要參量是咬邊深度h,目前可用深度h或深度與板厚比值(h/B)作為參量評定接頭疲勞強度。
5) 氣孔 為體積缺陷,Harrison對前人的有關試驗結果進行了分析總結, 疲勞強度下降主要是由於氣孔減少了截面積尺寸造成,它們之間有一定的線性關系。但是一些研究表明,當採用機加工方法加工試樣表面,使氣孔處於表面上時,或剛好位於表面下方時,氣孔的不利影響加大,它將作為應力集中源起作用,而成為疲勞裂紋的起裂點。這說明氣孔的位置比其尺寸對接頭疲勞強度影響更大,表面或表層下氣孔具有最不利影響。
6) 夾渣 IIW的有關研究報告指明:作為體積型缺陷,夾渣比氣孔對接頭疲勞強度影響要大。
通過上述介紹可見焊接缺陷對接頭疲勞強度的影響,不但與缺陷尺寸有關,而旦還決定於許多其他因素,如表面缺陷比內部缺陷影響大,與作用力方向垂直的面狀缺陷的影響比其它方向的大;位於殘余拉應力區內的缺陷的影響比在殘余壓應力區的大;位於應力集中區的缺陷(如焊縫趾部裂紋)比在均勻應力場中同 樣缺陷影響大。
2.3 焊接殘余應力對疲勞強度的影響
焊接殘余應力是焊接結構所特有的特徵,因此,它對於焊接結構疲勞強度的影響是人們廣為關心的問題,為此人們進行了大量的試驗研究工作。試驗往往採用有焊接殘余應力的試樣與經過熱處理消除殘余應力後的試樣,進行疲勞試驗作對比。由於焊接殘余應力的產生往往伴隨著焊接熱循環引起的材料性能變化,而熱處理在消除殘余應力的同時也恢復或部分地恢復了材料的性能,同時也由於試驗結果的分散性,因此對試驗結果就產生了不同的解釋,對焊接殘余應力的影響也就有了不同的評價。
試舉早期和近期一些人所進行的研究工作為例,可清楚地說明這一問題,對具有餘高的對接接頭進行的2×106次循環試驗結果,不同研究者得出了不同結論。有人發現:熱處理消除應力試樣的疲勞強度比焊態相同試樣的疲勞強度增加12.5%;另有人則發現焊態和熱處理的試樣的疲勞強度是一致的,即差異不大;但也有人發現採用熱處理消除殘余應力後疲勞強度雖有增加,但增加值遠低於12.5%等等。對表面打磨的對接接頭試樣試驗結果也是如此,即有的試驗認為,熱處理後可提高疲勞強度17%,但也有的試驗結果說明,熱處理後疲勞強度沒有提高等。這個問題長期來使人困惑不解,直到前蘇聯一些學者在交變載荷下進行了一系列試驗,才逐漸澄清了這一問題。
其中最值得提出的是Trufyakov對在不同應力循環特徵下焊接殘余應力對接頭疲勞強度影響的研究。試驗採用14Mn2普通低合金結構鋼,試樣上有一條橫向對接焊縫,並在正反兩面堆焊縱向焊道各一條。一組試樣焊後進行了消除殘余應力的熱處理,另一組未經熱處理。疲勞強度對比試驗採用三種應力循環特徵系數r=-1, 0, +0.3。 在交變載荷下(r=-1),消除殘余應力試樣的疲勞強度接近130MPa,而未經消除殘余應力的僅為75MPa,在脈動載荷下(r=0),兩組試樣的疲勞強度相同,均為185MPa。而當r=0.3時,經熱處理消除殘余應力的試樣疲勞強度為260MPa,反而略低於未熱處理的試樣(270MPa)。產生這個現象的主要原因是:在r值較高時,例如在脈動載荷下(r=0),疲勞強度較高,在較高的拉應力作用下,殘余應力較快地得到釋放,因此殘余應力對疲勞強度的影響就減弱;當r增大到0.3時,殘余應力在載荷作用下,進一步降低,實際上對疲勞強度已不起作用。而熱處理在消除殘余應力的同時又軟化了材質,因而使得疲勞強度在熱處理後反而下降。這一試驗比較好地說明了殘余應力和焊接熱循環所引起材質變化對疲勞強度的影響。從這里也可以看出焊接殘余應力對接頭疲勞強度的影響與疲勞載荷的應力循環特性有關。即在循環特性值較低時,影響比較大。
前面己指出,由於結構焊縫中存有達到材料屈服點的殘余應力,因此在常幅施加應力循環作用的接頭中,焊縫附近所承受的實際應力循環將是由材料的屈服點向下擺動,而不管其原始作用的循環特徵如何。例如標稱應力循環為+S1到-S2,則其應力范圍應為S1+S2。但接頭中的實際應力循環范圍將是由Sy(屈服點的應力幅)到Sy-(S1+S2)。這一點在研究焊接接頭疲勞強度時是非常重要的,它導致了一些設計規范以應力范圍代替了循環特徵r。
此外,在試驗過程中,試件的尺寸大小、載入方式、應力循環比、載荷譜也對疲勞強度有很大的影響
『陸』 常見焊接缺陷即產生原因是什麼
①氣孔:焊接時,熔池中的氣泡在凝固時未能逸出而殘留下來所形成的空穴。氣孔可分為條蟲狀氣孔、針孔、柱孔,按分布可分為密集氣孔,鏈孔等。
氣孔的生成有工藝因素,也有冶金因素。工藝因素主要是焊接規范、電流種類、電弧長短和操作技巧。冶金因素,是由於在凝固界面上排出的氮、氫、氧、一氧化碳和水蒸汽等所造成的。
②夾渣:焊後殘留在焊縫中的溶渣,有點狀和條狀之分。產生原因是熔池中熔化金屬的凝固速度大於熔渣的流動速度,當熔化金屬凝固時,熔渣未能及時浮出熔池而形成。它主要存於焊道之間和焊道與母材之間。
③未熔合:熔焊時,焊道與母材之間或焊道與焊道之間未完全熔化結合的部分;點焊時母材與母材之間未完全熔化結合的部分,稱之。
未熔合可分為坡口未熔合、焊道之間未熔合(包括層間未熔合)、焊縫根部未熔合。按其間成分不同,可分為白色未熔合(純氣隙、不含夾渣)、黑色未熔合(含夾渣的)。
產生機理:a.電流太小或焊速過快(線能量不夠);b.電流太大,使焊條大半根發紅而熔化太快,母材還未到熔化溫度便覆蓋上去。C.坡口有油污、銹蝕;d.焊件散熱速度太快,或起焊處溫度低;e.操作不當或磁偏吹,焊條偏弧等。
④未焊透:焊接時接頭根部未完全熔透的現象,也就是焊件的間隙或鈍邊未被熔化而留下的間隙,或是母材金屬之間沒有熔化,焊縫熔敷金屬沒有進入接頭的根部造成的缺陷。
產生原因:焊接電流太小,速度過快。坡口角度太小,根部鈍邊尺寸太大,間隙太小。焊接時焊條擺動角度不當,電弧太長或偏吹(偏弧)
⑤裂紋(焊接裂紋):在焊接應力及其它致脆因素共同作用下,焊接接頭中局部地區的金屬原子結合力遭到破壞而形成的新界面而產生縫隙,稱為焊接裂紋。它具有尖銳的缺口和大的長寬比特徵。按其方向可分為縱向裂紋、橫向裂紋,輻射狀(星狀)裂紋。按發生的部位可分為根部裂紋、弧坑裂紋,熔合區裂紋、焊趾裂紋及熱響裂紋。按產生的溫度可分為熱裂紋(如結晶裂紋、液化裂紋等)、冷裂紋(如氫致裂紋、層狀撕裂等)以及再熱裂紋。
產生機理:一是冶金因素,另一是力學因素。冶金因素是由於焊縫產生不同程度的物理與化學狀態的不均勻,如低熔共晶組成元素S、P、Si等發生偏析、富集導致的熱裂紋。此外,在熱影響區金屬中,快速加熱和冷卻使金屬中的空位濃度增加,同時由於材料的淬硬傾向,降低材料的抗裂性能,在一定的力學因素下,這些都是生成裂紋的冶金因素。力學因素是由於快熱快冷產生了不均勻的組織區域,由於熱應變不均勻而導至不同區域產生不同的應力聯系,造成焊接接頭金屬處於復雜的應力——應變狀態。內在的熱應力、組織應力和外加的拘束應力,以及應力集中相疊加構成了導致接頭金屬開裂的力學條件。
⑥形狀缺陷
焊縫的形狀缺陷是指焊縫表面形狀可以反映出來的不良狀態。如咬邊、焊瘤、燒穿、凹坑(內凹)、未焊滿、塌漏等。
產生原因:主要是焊接參數選擇不當,操作工藝不正確,焊接技能差造成。
『柒』 影響鋼結構件焊接變形的因素有哪些
影響鋼結構平台焊接變形因素主要有以下幾點:
1、焊縫的布置
焊縫若沿構件截面分布不對稱,則會引起該構件焊接時產生彎曲變形。
2、結構剛性
焊後焊縫一般都產生縱向和橫向收縮,這種收縮受到整個結構的限制而產生「收縮力」。對於剛性大的焊接結構在這種力的作用下產生的變形比較小;而剛性小的焊接結構在這種力的作用下就產生較大的變形。
3、裝配和焊接順序
有了合理的裝配順序還需要有合理的焊接順序配合,以控制變形。
4、備料和裝配質量
備料情況和裝配質量對焊接變形也會產生影響。例如,裝配間隙大,焊縫的橫向收縮也大。
5、焊接參數
在諸多焊接參數中焊接線能量與焊接變形成正比,焊接線能量越大則焊接時產生的塑性變形區面積越大,焊後的焊接變形越大,反之則越小。
6、焊接方法
對於相同焊件、相同焊縫,不同的焊接方法,其焊接變形也不同。
在鋼結構平台焊接過程中,不同影響因素是相互影響的,並不是單純出現的。因而全面分析影響焊接變形的各種因素,掌握其影響規律,才能採取合理的措施來控制焊接變形。
『捌』 焊接缺陷的產生原因及防止措施有哪些
形狀缺欠
外觀質量粗糙,魚鱗波高低、寬窄發生突變;焊縫與母材非圓滑過渡。
主要原因:操作不當,返修造成。
危害:應力集中,削弱承載能力。
尺寸缺欠
焊縫尺寸不符合施工圖樣或技術要求。
主要原因:施工者操作不當
危害:尺寸小了,承載截面小; 尺寸大了,削弱了某些承受動載荷結構的疲勞強度。
咬邊
原因:⒈焊接參數選擇不對,U、I太大,焊速太慢。
⒉電弧拉得太長。熔化的金屬不能及時填補熔化的缺口。
危害:母材金屬的工作截面減小,咬邊處應力集中。
弧坑
由於收弧和斷弧不當在焊道末端形成的低窪部分。
原因:焊絲或者焊條停留時間短,填充金屬不夠。
危害:⒈減少焊縫的截面積;
⒉弧坑處反應不充分容易產生偏析或雜質集聚,因此在弧坑處往往有氣孔、灰渣、裂紋等。
燒穿
原因:⒈焊接電流過大;
⒉對焊件加熱過甚;
⒊坡口對接間隙太大;
⒋焊接速度慢,電弧停留時間長等。
危害:⒈表面質量差
⒉燒穿的下面常有氣孔、夾渣、凹坑等缺欠。
焊瘤
熔化金屬流淌到焊縫以外未熔化的母材上所形成的局部未熔合。
原因:焊接參數選擇不當; 坡口清理不幹凈,電弧熱損失在氧化皮上,使母材未熔化。
危害:表面是焊瘤下面往往是未熔合,未焊透; 焊縫幾何尺寸變化,應力集中,管內焊瘤減小管中介質的流通截面積。
氣孔
原因:⒈電弧保護不好,弧太長。
⒉焊條或焊劑受潮,氣體保護介質不純。
⒊坡口清理不幹凈。
危害:從表面上看是減少了焊縫的工作截面;更危險的是和其他缺欠疊加造成貫穿性缺欠,破壞焊縫的緻密性。連續氣孔則是結構破壞的原因之一。
夾渣
焊接熔渣殘留在焊縫中。易產生在坡口邊緣和每層焊道之間非圓滑過渡的部位,焊道形狀突變,存在深溝的部位也易產生夾渣。
原因:⒈熔池溫度低(電流小),液態金屬黏度大,焊接速度大,凝固時熔渣來不及浮出;
⒉運條不當,熔渣和鐵水分不清;
⒊坡口形狀不規則,坡口太窄,不利於熔渣上浮;
⒋多層焊時熔渣清理不幹凈。
危害:較氣孔嚴重,因其幾何形狀不規則尖角、稜角對機體有割裂作用,應力集中是裂紋的起源。
未焊透
當焊縫的熔透深度小於板厚時形成。單面焊時,焊縫熔透達不到鋼板底部;雙面焊時,兩道焊縫熔深之和小於鋼板厚度時形成。
原因:⒈坡口角度小,間隙小,鈍邊太大;
⒉電流小,速度快來不及熔化;
⒊焊條偏離焊道中心。
危害:工作面積減小,尖角易產生應力集中,引起裂紋
未熔合
熔焊時焊道與母材之間或焊道與焊道之間未能完全熔化結合的部分。
原因:⒈電流小、速度快、熱量不足;
⒉坡口或焊道有氧化皮、熔渣等,一部分熱量損失在熔化雜物上,剩餘熱量不足以熔化坡口或焊道金屬。
⒊焊條或焊絲的擺動角度偏離正常位置,熔化金屬流動而覆蓋到電弧作用較弱的未熔化部分,容易產生未熔合。
危害:因為間隙很小,可視為片狀缺欠,類似於裂紋。易造成應力集中,是危險性較大的缺陷。
焊接裂紋
危害最大的一種焊接缺陷
在焊接應力及其它致脆因素共同作用下,材料的原子結合遭到破壞,形成新界面而產生的縫隙稱為裂紋。它具有尖銳的缺口和長寬比大的特徵,易引起較高的應力集中,而且有延伸和擴展的趨勢,所以是最危險的缺陷。