1、工艺因素:焊接前处理方式、处理的类型、方法、厚度、层数;处理后到焊接的时间内是否加热、剪切或经过其他的加工方式。
2、焊接工艺的设计因素:焊区,指尺寸、间隙、焊点间隙导带;布线,形状、导热性、热容量;焊接,指焊接方向、位置、压力、粘合状态等。
3、焊接条件因素:指焊接温度与时间、预热条件、加热、冷却速度焊接加热的方式,热源的载体的形式(波长,导热速度等)。
4、焊接材料因素:焊剂,成分、浓度、活性度、熔点、沸点等;焊料,成分、组织、不纯物含量、熔点等;母材,母
常用的钢材五大元素影响钢材焊接性能主要元素是碳,硅,锰,磷,硫。
钢中含碳量增加,屈服点和抗拉强度升高,但塑性和冲击性降低,当碳量0.23%超过时,钢的焊接性能变坏,因此用于焊接的低合金结构钢,含碳量一般不超过0.2%。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力,在露天料场的高碳钢就易锈蚀。此外碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。
在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂,所以镇静钢含有0.3%的硅。如果钢中含硅量超过0.6%,硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限,屈服点和抗拉强度,故广泛用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入1.2%的硅,强度可提高15-20%。
在炼钢过程中,锰是良好的脱氧剂和脱硫剂,一般钢中含锰0.3-0.5%。在碳素钢中加入0.7%以上时就算“锰钢”,较一般钢量的钢不但有足够的韧性,且有较高的强度和硬度,提高钢的淬性,改善钢的热加工性能。
磷是钢中有害元素,增加钢的冷脆性,使焊接性能变坏,降低塑性,使冷弯性能变坏。因此通常要求钢中含磷量小于0.045%,优质钢要求更低些。
硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性,降低钢的延展性和韧性,在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利,降低耐腐蚀性。
1.
影响钢材可焊性的主要因素是化学成分。在各种元素中,碳的影响最明显,其它元素的影响可折合成碳的影响,因此可用碳当量方法来估算被焊钢材的可焊性。硫、磷对钢材焊接性能影响也很大,在各种合格钢材中,硫、磷都要受到严格限制。
碳当量经验公式:
w=w(C)+1/6[w(Mn)]+
1/5[w(Cr)+w(Mo)+w(V)]+1/15[w(Ni)+w(Cu)]
当w<0.4%~0.6%时,钢的焊接性良好,应考虑预热。
当w=0.4%~0.6%时,焊接性相对较差。
当w>0.4%~0.6%时,焊接性很不好,必须预热到较高温度。
2.
金属材料的可焊性是指被焊金属在采用一定的焊接方法、焊接材料、工艺参数及结构型式条件下,获得优质焊接接头的难易程度。
3.
钢材塑性良好,淬硬倾向不明显,可焊性良好。
钢材塑性下降,淬硬倾向明显,可焊性较差。
钢材塑性较低,淬硬倾向很强,可焊性不好。
4.
常用钢材的可焊性一般为低碳及低合金钢较好,中碳及中合金钢较差,高碳及高合金钢最差。
5.
铸铁含碳量高,组织不均匀,塑性很低,属于可焊性很差的金属材料,因此不应该考虑铸铁的焊接构件。铸铁的焊接主要是焊补工作。铸铁焊补时熔合区易产生白口组织,易产生裂缝,易产生气孔。
6.
有色金属可焊性较差,一般用氩弧焊方法焊接。
钢材的可焊性是指焊接后在焊缝处的性质与母材性质的一致程度。影响钢材可焊性的主要因素是化学成分及含量。一般焊接结构用钢应注意选用含碳量较低的氧气转炉或平炉镇静钢。对于高碳钢及合金钢,为了改善焊接性能,焊接时一般要采用焊前预热及焊后热处理等措施。
钢材焊接应注意的问题是:冷拉钢筋的焊接应在冷拉之前进行;钢筋焊接之前,焊接部位应清除铁锈、熔渣、油污等;应尽量避免不同国家的进口钢筋之间或进口钢筋与国产钢筋之间的焊接。
影响碳钢金属材料焊接工艺性的因素主要是碳当量;影响高合金钢的焊接工艺性的除了碳当量外,还有S,P,Sn,Pb等低熔点化学元素。金属材料的焊接工艺性主要是指金属材料在采用一定的焊接工艺包括焊接方法、焊接材料、焊接规范及焊接结构形式等条件下,获得优良焊接接头的难易程度。
焊接性能包括两方面的内容:①接合性能:金属材料在一定焊接工艺条件下,形成焊接缺陷的敏感性。决定接合性能的因素有:工件材料的物理性能,如熔点、导热率和膨胀率,工件和焊接材料在焊接时的化学性能和冶金作用等。当某种材料在焊接过程中经历物理、化学和冶金作用而形成没有焊接缺陷的焊接接头时,这种材料就被认为具有良好的接合性能。②使用性能:某金属材料在一定的焊接工艺条件下其焊接接头对使用要求的适应性,也就是焊接接头承受载荷的能力,如承受静载荷、冲击载荷和疲劳载荷等,以及焊接接头的抗低温性能、高温性能和抗氧化、抗腐蚀性能等。
钢材焊接性能的好坏主要取决于它的化学组成。而其中影响最大的是碳元素,也就是说金属含碳量的多少决定了它的可焊性。钢中的其他合金元素大部分也不利于焊接,但其影响程度一般都比碳小得多。钢中含碳量增加,淬硬倾向就增大,塑性则下降,容易产生焊接裂纹。通常,把金属材料在焊接时产生裂纹的敏感性及焊接接头区力学性能的变化作为评价材料可焊性的主要指标。所以含碳量越高,可焊性越差。所以,常把钢中含碳量的多少作为判别钢材焊接性的主要标志。含碳量小于0.25%的低碳钢和低合金钢,塑性和冲击韧性优良,焊后的焊接接头塑性和冲击韧性也很好。焊接时不需要预热和焊后热处理,焊接过程普通简便,因此具有良好的焊接性。随着含碳量增加,大大增加焊接的裂纹倾向,所以,含碳量大于0.25%的钢材不应用于制造锅炉、压力容器的承压元件。
对于高合金钢,C当量和S,P,Sn,Pb等低熔点元素的控制对其焊接性能有较大影响,以降低再热裂纹的产生。
由于碳的影响最为明显,其他元素的影响可折合成碳的影响。
碳钢及低合金结构钢的碳当量经验公式:
w=w(C)+1/6[w(Mn)]+ 1/5[w(Cr)+w(Mo)+w(V)]+1/15[w(Ni)+w(Cu)]
根据经验:
当w<0.4%~0.6%时,钢的焊接性良好,应考虑预热。
当w=0.4%~0.6%时,焊接性相对较差。
当w>0.4%~0.6%时,焊接性很不好,必须预热到较高温度。
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