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序论:在您撰写焊接材料时,参考他人的优秀作品可以开阔视野,小编为您整理的7篇范文,希望这些建议能够激发您的创作热情,引导您走向新的创作高度。
1、不同的材料之间焊接为异种钢焊接,关于异种钢焊接的话,通常原则,异种金属焊接首先考虑的是目的,有的因为母材不同,使用了异种金属焊接,有的因为焊接条件限制或母材的焊接性,使用了异种金属焊接。目的不同焊接注意事项不同。如用镍基合金焊接不锈钢和低合金钢,在焊接低合金钢一侧要预热,焊接不锈钢和随后的镍基合金焊缝中就不需要预热,还要控制层间温度不要过高。
2、通俗的来讲,即不同种材质的钢材通过焊接方法熔融在一起的过程成为异种钢焊接。
3、例如:奥氏体钢和非奥氏体钢的焊接;珠光体钢和马氏体钢的焊接;珠光体钢和贝氏体刚的焊接等等。
4、异种钢焊接接头和同种钢焊接接头有本质差异,主要是熔敷金属与两侧焊接热影响区和母材存在的不均匀性。
(来源:文章屋网 )
【关键词】:材料;焊接性;质量;成本;影响
中图分类号:P755.1文献标识码: A 文章编号:
引言
文章在简要论述金属材料(主要是钢铁材料)焊接性的基础上,分析了材料对焊接钢结构产品的质量和焊接成本的影响,期望能为设计工程师在设计选材时提供参考,使设计者在对材料的刚度、弹性、耐磨性以及防腐性等物理、机械性能给以考虑的同时,也能对材料的焊接性足够的重视。影响焊接质量和焊接成本的因素有很多,对设计者来说,重点应考虑的是材料的焊接性。
一、材料的焊接性
焊接性是指在对材料进行焊接加工时,材料的适应性。具体是指在一定的焊接方法、焊接材料、工艺参数及结构型式下,能否获得优质焊接接头的难易程度和该焊接接头能否在使用条件下可靠运行。焊接性的具体内容可分为工艺焊接性和使用焊接性。
1、工艺焊接性是指在一定焊接工艺条件下,能否获得优质致密、无缺陷焊接接头的能力。对于熔化焊来讲。焊接过程一般都要经历传热和冶金反应。因此,工艺焊接性又分为“热焊接性”和“冶金焊接性”。热焊接性是指在焊接热过程条件下。对焊接热影响区组织性能及产生缺陷的影响程度。它是评定被焊金属对热的敏感性,主要与被焊材质及焊接工艺条件有关。冶金焊接性是指冶金反应对焊缝性能和产生缺陷的影响程度。
2、使用焊接性是指焊接接头或整体结构满足技术条件所规定的各种使用性能的程度。其中包括常规的力学性能、疲劳性能、持久强度、以及抗腐性、低温韧性、抗脆断性能、高温蠕变、耐磨性能等。
二、材料的焊接性与焊接质量
1、焊接质量
过去人们一提到焊接质量,首先想到的就是焊缝质量,这是因为早期用于制造焊接钢结构的材料,主要是低碳钢,焊缝的质量在整个焊接结构中起着决定性的作用,因此,当时人们把主要注意力集中在解决焊缝中存在的问题是必然的。随着科学技术和焊接技术的发展,各种高强钢、合金钢以及某些有色金属等已被广泛应用到焊接结构产品中来。在这种情况下,焊接质量就不仅仅取决于焊缝,有时热影响区(包括熔合线)的质量对焊接接头乃至整个钢结构产品的质量都起着至关重要的作用,所以,现在所讲的焊接质量应当是包括焊缝金属、熔合线和热影响区母材金属在内的整个焊接接头的质量。而热影响区性能的好坏,与母材的化学成分和性能即母材的焊接性有着直接的关系,因此选择焊接性好的材料对保证焊接质量是非常重要的。
2、焊接接头各区的组织形态和性能
焊接接头各部位金属的性能与母材存在着很大的差异,造成这一差异的原因是焊接接头各部位金属的化学成分和(或)金相组织形态与母材有很大差别。以熔化极电弧焊为例,焊缝金属是由被焊部位母材金属与填充金属(如焊丝、焊条等)重新组合、重新熔化和重新冶炼而成的近似于铸造组织形态的金属,它的化学成分和金相组织与母材不同,热影响区是由于焊接时产生的高温使母材在金相组织和性能发生变化的区域,在热影响区内,各点金属经历的最高温度随其距离焊缝远近不同而各异,因此各点的组织形态也有相应的差别。根据组织特征和距焊缝的远近可将热影响区依次分为熔合区、过热区、相变重结晶区和不完全重结晶区等四个区域。由于各区组织形态不同,因此性能各异,突出表现在过热区冲击韧性的降低,对于时效敏感性较强的钢种,在靠近热影响区的附近,虽然组织未发生变化,但也有可能产生脆化现象,使接头的韧性下降。
3、材料的焊接性对焊接质量的影响
材料的焊接性对焊接质量的影响是非常明显的,焊接性的优劣就是衡量金属材料对焊接加工的难易程度,若想容易地获得优质焊接接头,被焊材料不具备良好的焊接性是很难达到目的的。例如Q235钢,用普通低碳钢焊条焊接就能容易地获得优质无缺陷的接头,不需要复杂的工艺措施。如果用同样的焊条和工艺来焊接铸铁的话,则往往会产生裂纹、剥离等严重的焊接缺陷,即使采取一定的工艺措施来防止裂纹等缺陷的产生,也常会由于熔合线附近存在着极为硬脆的不能进行加工的白口组织而无法使用,这是因为铸铁的焊接性不如Q235钢好的缘故,故不易获得优质的焊接接头,更谈不上保证焊接质量了。如,目前我国新研制的桥梁钢14MnNbq与15MnVNq相比,由于前者的焊接性好于后者,因此,除了所用的焊接材料不同外,其焊接工艺也有所不同。以板厚25~32mm钢板的对接埋弧焊为例,焊接14MnNbq钢时需预热80~120e,而焊接15MnVNq则需160~180e,预热温度的提高,增加了人力、物力和能源的消耗,从而增加了焊接成本。又如用于制造九江长江大桥钢梁的15MnVNq钢,通过对试验材料的力学试验研究认为,该钢具有良好的抗低温脆断的能力,各项性能指标基本上达到了大桥设计要求,但是通过焊接性研究却发现接头的冲击韧性有较大幅度的降低。所以,在条件允许的情况下,尽量采用焊接性相对较好的材料,对简化焊接工艺、提高焊接质量和降低焊接成本都是有利的。
虽然在采取了预热等措施的条件下能够得到完好的焊缝外观,但热影响区的冲击韧性与母材相比仍然下降太多,不能满足焊接质量要求。因此,只从焊接材料和焊接工艺的改进上提高接头的冲击韧性是极为有限的,不能解决其根本问题,事实证明,优化后的钢板明显的提高了材料的焊接性,接头热影响区的冲击韧性有了大幅度提高,焊接接头的性能得到了较大的改善,为焊接生产提供了可靠的质量保证。这充分体现了材料的焊接性对钢结构产品焊接质量的重要影响。
三、材料的焊接性与焊接成本
材料的焊接性除了影响焊接质量外对焊接成本也有很大的影响。由于现代焊接材料和焊接技术的不断发展,过去一些难焊金属或是不能进行焊接加工的金属材料,在特定的条件下进行焊接也能够得到较为满意的焊接接头,但会增加一定的焊接成本。仍以铸铁为例,上述内容中已经提到用低碳钢焊条焊接铸铁较难获得满意的接头,但如果用铸铁焊条或者不锈钢焊条进行焊接的话,可以比较容易的获得较好的焊接接头,然而铸铁焊条和不锈钢焊条的价格要比普通低碳钢焊条高出许多。例如,目前我国最新研制的的桥梁钢14MnNbq,它与15MnVNq相比,由于前者的焊接性比后者好,所以,除了所用的焊接材料不同外,它们的焊接工艺也不相同。如果以板厚25~32mm的钢板的对接埋弧焊,当焊接14MnNbq钢时需预热80~120℃,而焊接15MnVNq就需要需160~180℃,预热温度的提高,造成了人力物力资源的浪费,从而导致了焊接成本的增加。因此,在条件允许的情况下,采用焊接性相对较好的材料,对简化焊接工艺和降低焊接成本都是有利的。
结束语
总的来说,在焊接材料产品的设计中,设计工程师在对所选材料的物理和机械性能关注的同时,还应充分考虑下述方面:(1)焊接质量与焊缝和焊接热影响区的质量都有关系,更有甚者焊接热影响区的质量会成为焊接接头乃至整个产品质量的控制因素。(2)重视材料的焊接性,可以保证焊接质量。(3)选择焊接性好的材料制造焊接产品可简化焊接工艺、提高焊接质量以及降低焊接成本。
参考文献:
【l】徐立媚.减少焊接应力与变形的措施叽.金属加工(热加工),2008,(12):83—91.
【2】刘兆甲,张文明.焊接工艺查询与管理系统设计川.电焊机,2008,(1):17-19.
【3】方立东,宋健.焊接工艺参数优化计算机辅助系统的设计与研究【J】.江苏船舶,2002.
【关键词】钢铁材料;焊接性;发展
随着冶金行业的不断进步,钢材质量得以提高,使焊接性得以改善。但期间,也出现一些问题。所以,为了推动焊接技术的积极发展,需要为其制定新的焊接方法和焊接工艺以及焊接材料。
一、钢铁技术引起焊接性的转变
钢产量能够对一个国家的经济实力和重要指标进行衡量,能够促进我国工业化的积极进步和发展。随着社会经济水平的提升,钢工业得以进步,钢铁技术的研究,将引起焊接性的转变,所以,要对这种转变进行深度探讨。
钢的焊接性发展。合金结构钢能够满足焊接结构的需求,促进高强度等特点的形成,可以应用到各个领域,如:发电设备、工程机械以及桥梁等。对合金结构钢性能进行转变,主要对钢中碳、合金元素含量进行调整。因为不同的钢种表现的焊接性问题也不同,如果其中含有大量的碳、合金元素含量,将导致接头软化等多个问题。所以,改变合金结构钢的焊接性,促进其新的变革。微合金化钢的焊接性。微合金控轧冷钢具有高强度、高韧性特点,其具备较高的强韧性,在工程中得以进步和使用。其中,热影响区的脆化问题经常产生,如果使用的热量大,脆化现象就会更严重。为了防止该现象,就要降低碳含量,控制好杂质的含量。还要控制好热影响区内的晶粒,改善热影响区的组织。保证能够使用合理的焊接工艺参数,尤其是对于一些比较敏感的钢种,在焊接过程中,要对焊接工艺参数进行调整,减少一些高温停留现象,促进其组织的合理性。新型钢铁材料的焊接性。因为新型的钢铁材料晶粒比较细化,在焊接期间,存在的问题主要是焊缝具备的强韧化、热影响区晶粒的成长问题。对于焊缝金属的强韧化,主要是利用合金化对焊缝组织进行控制。例如:800MPa级以上的超细晶钢,执行焊缝金属与母材匹配存在较大困难。对于热影响区晶粒的成长问题,主要是对超细晶粒钢进行焊接期间,将存在严重的热影响区晶粒的成长问题。该问题的产生会产生HAZ脆化和的软化。所以,要对其有效解决,可以利用激光焊等一些低热输入的焊接方法[1]。
二、钢铁工业促进焊接材料的发展
(一)焊材结构的调整
近几年,随着钢材数量的不断增长,我国的焊接材料消费量也得以增长,同时,钢结构用钢量的不断增加,使焊接材料的消耗量也逐渐上升。近几年,焊接技术已经开始向着自动化、质量化方向发展,进而使焊材结构也产生较大变化。主要是焊条的比例不断下降,但焊丝的比例得以增加[2]。
(二)提高焊材品质
我国作为钢材产量大国和销售大国,在世界上具有较大名号。随着焊材品种与焊材数量的不断增加,一些高质量的焊接材料逐渐减少,导致一些高质量、高品质的焊材需要通过进口才能获得。所以,我国的焊材行业在逐渐发展过程中,需要根据市场上的发展需求以及自身特点,对产品结构进行优化调整,保证焊材质量与焊材规格的不断提升,使其在适应当代市场发展要求下,提高我国在国际市场下的竞争能力。例如:药芯焊丝开始向低尘、宽电流方向发展;埋弧焊用焊丝开始向着品种多、韧性高等特点发展;焊条在新型钢发展中,实现了配套式发展[3]。
(三)开发微合金轧钢焊接材料
钢铁冶金行业得以利用和发展,使一些低合金爱高强钢性能得以提高,与相匹配的焊接材料也需要实现较高的强韧性。但是,焊缝金属无法利用控轧控冷措施对其实现,也无法增强钢材轧制期间的形变,导致其无法实现焊接。所以,现代使用的焊接工艺、焊接材料等都不适合低碳微合金化控轧钢,也无法实现新时期的钢材使用性能。因此,要提高焊缝金属的洁净度,可以利用冶炼技术,保证洁净度能够达到国际化发展水平,保证更严格的控制原材料的杂质含量。在焊接过程中,存在激烈的化学冶金反应,在该过程中,能够实现脱氧、脱硫等,促进洁净化技术的形成。所以,在对焊接材料进行分析期间,需要促进配方参数的合理性和优化性,保证其实现完善的净化反应[4]。
(四)促进高科技焊接材料的形成
随着我国工业化进程的不断会加快,一些新钢材得以利用,进而对焊接材料提出更高要求。因此,要提高焊接材料的质量,促进新型焊接材料品种的多样性,保证其能够满足F代化发展需求。如:可以开发高等级的管线钢、可以研究高强度、具有大输热量的焊条,使其可以应用到大型储油罐中。还要提高现有的不锈钢焊接材料质量,不仅要提高我国焊接材料企业的技术水平,促进材料的高质量,还需要为其开发出双相不锈钢配套焊接材料。
总 结
基于以上的分析,钢铁工业发展中的焊接技术、焊接材料面对一些问题,因此,各个企业以及各个行业需要加大力度对其研究,实现产学研结合,保证为新焊接技术、新焊接材料提供较大的发展方向。
参考文献:
[1]文海庆.新型钢铁材料及焊接性与焊接材料的发展[J].建材与装饰,2013.
[2]王斌,温磊.我国新型钢铁材料及焊接性与焊接材料的发展[J].环球市场,2016.
Abstract: Welding of metallic materials, commonly known as weldability, is access to quality ease of welded joints under certain welding conditions, also is metal material adaptability in the welding process. Welding of metallic materials is mainly determined by the organization and properties of welded joints. This article focuses on the welding technology of the carbon steel, low alloy steel, stainless steel, cast iron and other metal materials.
关键词:金属;材料;焊接
Key words: metal;material;welding
中图分类号:TG44 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)33-0266-01
1碳钢的焊接技术
碳素钢的焊接性主要决定于其含碳量,碳素钢中低碳钢含碳量和合金元素低,强度不高,塑性好,具有优良的焊接性,几乎司以用各种工艺方法进行焊接,不需采用特殊工艺措施即可获得优质焊接接头。低碳钢焊接通常不需要焊前预热,只是在环境温度较低或结构刚性过大时,才考虑预热措施。对于沸腾钢,硫、磷杂质含量较高且分布不均匀,焊接时裂纹倾向较大;厚板焊接时还有层状撕裂倾向。因此,重要结构应选用镇静钢焊接。
中碳钢的焊接,由于中碳的质量分数在0.25%~0.45%之间,与低碳钢相比,其强度较高,淬硬倾向较严重,焊接性比较差必须仔细确定焊接规范并减缓焊后冷却速度,必要时,需进行焊前预热,预热温度约为150~250℃。对厚度大的结构,其预热温度还可提高一些。
高碳钢的焊接,由于高碳的质量分数在0.6%,焊后其热影响区易于出现淬硬组织,在焊接应力或焊接残余应力作用下产生裂纹,故其焊接性很差。焊接结构不应采用高碳钢制造。这类钢的焊接大多是补学修理一些损坏件。必要时必须采用较高的预热温度,小电流、慢焊速焊接,并保持焊后缓慢冷却。
2低合金结构钢的焊接技术
低碳钢的焊接,由于碳质量分数不大于0.25%,有良好的塑性,没有淬硬倾向,焊接性良好。低合金结构钢的焊接性主要取决于其化学成分及强度等级。含碳量及含合金元素量少的低合金钢的焊接性较好。强度等级愈高,合金元素愈多,则焊接性愈差。常用的低强度等级的低合金结构钢,其焊接规范也与低碳钢相当。随着碳当量数的增加,焊接时易出现淬硬组织,产生裂纹,且钢的强度级别越高,冷裂倾向越大。因此,焊前需要预热。
焊接低合金结构钢的常用方法有焊条电弧焊、埋弧焊和CO2保护焊等。钨极电弧焊可用于要求全焊透的管形工件的打底焊。焊接厚板工件如厚壁压力容器,可采用电渣焊。
3不锈钢的焊接技术
不锈钢按空冷后室温组织不同分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢等。其中以奥氏体不锈钢应用最广。
焊接结构制造中应用最多的是18-8型(如O Crl 8 Ni9)奥氏体不锈钢,虽然Cr、Ni含量较高,但C含量低,焊接性良好,焊接时一般不需要采取特殊的工艺措施。生产中常采用焊条电弧焊和钨极氩弧焊,也可以采用埋弧焊、等离子弧焊。焊条、焊丝、焊剂的选用应保证焊缝金属与母材成分类型相同。焊接时采用小电流、快速不摆动焊,焊后加大冷速,接触腐蚀介质的表面应最后施焊。
铁素体不锈钢焊接时热影响区中的铁素体晶粒易过热粗化,使焊接接头的塑性、韧性急剧下降甚至开裂。因此,焊前预热温度应在150℃以下,并采用小电流、快速焊等工艺,以降低晶粒粗大倾向。
马氏体不锈钢焊接时,在空冷条件下焊缝就可转变为马氏体组织,焊后淬硬倾向大,易出现冷裂纹。如果碳含量较高,淬硬倾向和冷裂纹现象更严重。因此,焊前预热温度为200~400℃,焊后要进行热处理。如果不能实施预热或热处理,应选用奥氏体不锈钢焊条。铁素体不锈钢和马氏体不锈钢焊接的常用方法是氩弧焊和焊条电弧焊。
4铸铁的焊补技术
4.1 铸铁的焊接性铸铁含碳量高,塑性差,组织不均匀,焊接性很差,在焊接时,一般容易出现以下问题:焊后易产生白口组织;焊后易出现裂纹;焊后易产生气孔。因此,在生产中,铸铁是不作为焊接材料的.一般只用来焊补铸铁件的铸造缺陷以及局部破坏的铸铁件。铸铁的焊补一般采用气焊或焊条电弧焊。
铸件焊补常分为热焊法和冷焊法两种。①热焊法:焊前将工件整体或局部加热达600~700℃高温,并在焊接过程中保持该预热温度,焊后缓慢冷却。这种方法可使焊件受热均匀,冷却速度慢,防止产生白口组织及裂纹。若采用气焊方法,则更易于获得满意的焊接质量,焊后焊接处能进行切削加工。但生产率低,劳动强度大,耗能较多,所以,热焊法一般多用于小型及焊后需加工的复杂和重要铸件。②冷焊法:焊前不预热或进行较低温度的预热(
4.2 铝及铝合金的焊接性铝特别容易氧化生成熔点很高的氧化铝,在焊接时常夹杂于金属液态,使焊缝产生夹渣的缺陷。可见,铝及铝合金的焊接性较差。焊接时需要采取一些特殊的措施。焊接铝及铝合金常用的方法有氩弧焊、气焊、钎焊和电阻焊。目前,氩弧焊最理想。这是由于氩弧焊保护效果好,能自动去除氧化膜,焊缝质量好。
4.3 铜及铜合金的焊接性和铝一样,焊接时,在凝固过程中,来不及逸出的氢残存在焊缝中形成气孔。可见,铜及铜合金的焊接性较差,焊接时也需采取一些特殊措施。焊接铜和铜合金常用的方法有氩弧焊、气焊、电弧焊、钎焊等。采用氩弧焊能更好地保护铜液不被氧化和不溶于气体,焊缝质量较好。
5结束语
金属材料的焊接性实质上是其物理、化学性能和力学性能在焊接过程中的综合反映,而且还与焊接工艺水平的发展有密切的关系。本文阐述了碳钢的焊接技术,不锈钢的焊接技术,低合钢金结构钢的焊接技术,铸铁的焊补技术和非铁金属的焊接技术等问题。
参考文献:
[1]沈其文.材料成形工艺[M].武汉:华中科技大学出版社,2001.
关键词:高强材料;焊接;特性
一、高强材料概况
在当前的管道、容器中,高强材料越来越占有重要的地位。当中最重要的,是将钢里除碳意外添加一类或多类合金成分(合金成分的比例低于百分之五),用来加强钢的强度,将钢的强度提高到275MPa或更高,并产生更优的综合质量,此种钢被称为高强钢,它的基本优点为强度高、塑性与韧性也优于普通钢。根据钢的屈服强度的程度和热处理时的特性,高强钢总体上有两种。
热轧、正火钢,其屈服强度处于294Mpa~490MPa间,而利用状态是热轧、正火与控轧,在类别上是非热处理强化钢,该种钢的现实中使用的最为常见。
调质钢,其屈服强度处于490Mpa~980Mpa间,通常在调质状态中应用,在类别上是热处理强化钢。该种刚的特性是不烦强度高,而且塑性与韧性比较好,能够直接于调质时进行焊接。所以,这中调质钢在使用中越来越普及。
现在常使用的高强钢,钢板牌号包含以下几种:16MnR、15MnVR、13MnNiMoNbR、18MnMoNbR;锻件牌号包含以下几种:16Mn、15MnV、20MnMo、20MnMoNb。
二、高强钢的焊接特性
高强钢中碳含量通常不高于0.20%,合金成分的总量通常不高于5%。因为高强钢包含一些的合金成分,使它的焊接性和别的材料有一些不同,具体焊接特性有以下几点:
1、焊接时的焊接裂纹
(1).高强钢因为使用了让钢强度增加的碳、锰等元素成分,当焊接的时候往往产生淬硬,而产生的硬化部分往往很敏感,所以,当刚性过强与拘束应力较强的状态下,如果焊接方式有问题,就会造成冷裂纹。加上这中裂纹存在较长的延迟,容易造成较大的危害。
(2).再热裂纹为在焊作业完成后,慢慢去掉应力热的过程中,或较长时间在高温状态下于临近熔合线粗晶部位造成的沿晶开裂。通常认为,此类裂纹造成的原因,是因为焊接高温导致HAZ旁边的V、Nb、Cr、Mo等元素固溶在了奥氏体内,焊接完成后进行,但没有完全析出,而是在PWHT的时候呈弥散状态析出,所以强化了晶内,将应力在松弛的时候产生的蠕变变形汇聚在了晶界。
高强钢在焊接的时候,通常不会造成再热裂纹,例如16MnR、15MnVR之类。然而对Mn-Mo-Nb与Mn-Mo-V等类别的高强钢,因为Nb、V、Mo等成分比较敏感,是造成再热裂纹的常见因素,所以这些高强钢与焊接完成后实施热处理时,需要特别回避容易造成再热裂纹的温度范围,以免造成再热裂纹。
2、焊接部位的脆化与软化
(1).应变时效脆化。焊接部位于焊接前要进行各种冷处理(如钢板的剪切、管道筒罐的卷圆),材料会导致有所变形,要是变形的部位再收到200至450℃的热作用,可能造成应变时效,继而产生脆化,往往导致材料的塑性减弱,因此造成钢材的脆断。
PWHT能够减弱焊接时产生应变时效,将韧性一定程度上恢复。1998年制定的《钢制压力容器》中明确规定,筒状钢材的厚度要达到下列标准:碳素钢达到的的厚度不能低于圆筒内部直径的百分之三;别的钢的达到的厚度不能低于内部直径的百分之二点五。而且,那些冷成形与中温成形中制作的受压产品,要在成形之后实施热处理。
(2).焊缝与热影响区产生的脆化。对材料进行焊接时,加热与冷却往往不会十分均匀,便会产生不均匀的结构。焊缝与热影响区具有一定的脆性,这是是焊接接头里最薄弱的地方。焊接线的能量强度会对高强钢WM与HAZ性能产生较大影响,高强钢容易淬硬,线能量如果不高,HAZ会产生马氏体造成裂纹;线能量如果过高,WM与HAZ产生粗糙的晶粒,会造成焊接部位的脆化。线能量如果过高,调质钢而造成的HAZ脆化现象尤其明显。因而焊接作业时,要把线能量控制于合适的度量。
(3).焊接部位的热影响区产生的软化。因为焊接时的热作用,会造成部分地区强度降低,形成了一定的软化带。HAZ区的结构软化会因为焊接线热度的提升与预热温度的提升而恶化,不过通常的软化区的性能还是能够达到规定标准值的最低标准,因而这些钢材地热影响部位产生的软化现象,如果做到工艺合适,就不会降低焊接部位的正常使用。
三、当代新式高强材料的焊接特性
1、高强管线钢
高强管线钢指X70以上的钢级,至尽为止,X80是已建管线钢中使用的强度最高的管线钢。加拿大Ipsco钢铁公司在1998年年报中明确指出,该公司已成功进行了X90和X100SSAW钢管试生产,最终目标是生产各种规格的X100钢管。日本NKK、住友金属、新日铁、川崎制铁及欧洲钢管公司也相继研制成功X90和X100UOE钢管,正在研制X120钢管。
为保障管线的安全可靠性,在提高强度的同时,必须相应提高韧性。特别是高压输气用钢管,必须有很高的CVN。超贝氏体和超马氏体被誉为21世纪的管线钢,其钢级为X80~X100(贝氏体)、X100~X120(马氏体)。在成分设计上,大体上都是(超)的Mn-Nb-Ti系或Mn-Nb-V(Ti)系,有的还加入Mo、Ni、Cu等元素,因此,热影响区的韧性不会比较低强度的管线钢差,冷裂纹敏感性不大。对于强度高于600MPa的钢,焊接时要特别关注WM冷裂纹问题,尤其是现场对接环焊缝必须采用超低氢焊接材料。
2、超细晶粒钢
上世纪90年代,世界主要产钢国相继开展了新一代钢铁材料的研究,其中,尤以日本的“超级钢“计划、中国的“新一代钢铁材料重大基础研究”和韩国的“21世纪高性能结构钢”引起世界钢铁界的瞩目和热情参与。
在新一代钢铁材料的研究中,最引人注目的是超细晶粒的研究,通过超细晶粒(最小1mm)实现强度翻番的目标。超细晶粒钢焊接的最大问题就是HAZ的晶粒长大倾向,为解决这一问题,须采用激光焊、超窄间隙MAG焊、脉冲MAG焊等低热输入焊接方法。
参考文献
[1]王建利.高强钢的焊接工艺评定[J].云南水力发电,2007,(02).
关键词:焊接工艺;焊接性能;铝合金;焊接材料
目前结合实际焊接工艺与大量的焊接工艺文献来源可知,当前采用的铝合金焊接工艺应用方法较多,原则上一般都能够满足其铝合金焊接需求。比如最初普遍采用的氧气炔焊接法,再到后来比较常用的电栓焊、点焊等电阻焊方式,包括搅拌摩擦焊、电子焊等工艺焊接法。不过,显然这些焊接工艺应用时存在一些潜在性缺憾。例如采用氧气炔焊接时,如果不能良好控制气焊火焰的集中温度,则会造成裂纹缺陷出现;而电焊、搅拌焊等方式又对其焊接接头的作业要求较高,所以存在工艺应用的场地限制和约束。基于此,研究焊接材料与焊接工艺的对其焊接性能的主要影响,应能选用合理的焊接方法,同时要了解焊接接头裂缝的形成机理等有关内容,以此才能选择适宜的焊接材料与操作工艺,保障铝合金焊接质量。
1.焊接方法的选择
考虑到当前焊接铝合金等有色金属所采用的普遍焊接工艺方法存在的普遍缺陷,比如裂纹缺陷、场地限制等,所以文章主要推荐的是钨极氩弧焊工艺焊接法。该焊接工艺应用较为广泛,主要原理是通过氩气隔绝空气效果,由于其本身不融于金属,具有不能产生其他化合物的特性,所以其电弧清除焊接工件的氧化膜效果较为可靠,能够对易于氧化的铝合金予以成功焊接,具有良好的电弧稳定性,甚至在较为微小的电流下仍能维持燃烧状态,对诸如超薄合金板的焊接效果较为理想。因此,选用该焊接工艺时,可以着重考虑焊接工件的厚度及接头调整参数等。
由于铝合金本身的化学活泼性表现明显,所以其金属材料发生化学反应的可能性较高,在焊接时特别容易和空气中的水分加以产生氧气反应。因此,考虑到采用钨极氩弧焊的作业焊枪其保护范畴较小,可能影响到焊缝金属保护效果,处于热影响区受热作用下易与空气发生气体反应,在焊接时产生气孔或其他氧化物等缺陷。基于此,一般采用该焊接工艺会在焊接工件上设置必要的保护气罩,使其自气罩出来的气体能够回流到焊件周围形成一个立体空间的氩气保护氛围,故此能够降低空气对其焊接工艺表现出的气孔或氧化物等缺陷影响。
2.焊接材料及工艺应用对铝合金焊接性能的主要影响
2.1焊接接头裂缝及其主要特征
由于铝合金材料应用在焊接工艺下的材料种类差异性存在,以及采取的焊接工艺性质不同,所以在其焊接接头中可能会表现出诸多形式上的各类缺陷裂纹。这些裂纹缺陷分布特征相对复杂,主要结合生产需求不同将其划分为两种裂纹缺陷方式:
一类属于焊缝金属裂纹,主要有横向或纵向裂纹、弧坑裂纹、弧状裂纹、以及多层焊接时的显微裂纹等缺陷形式。
二是焊接工艺操作时的热影响区裂纹。这种裂纹缺陷主要有焊趾裂纹、熔合线区域内的显微裂纹、以及层状结构裂纹等。同时,这些裂纹结合热影响区又可以分为热裂纹与冷裂纹。比如,热裂纹一般是在高温作业下通过晶界上合金金属偏析或者存在一些熔点较低的物质引起的。当然,考虑到金属材料差异性存在,其实际上产生的裂纹形态也表现不同,即在裂纹表现形态上又可以分为结晶、液化、多边化裂纹等。热裂纹中主要以结晶裂纹为主,它一般是在焊缝结晶过程时,基于在固相线区域内的凝固金属收缩,并且又没有多余液体金属加以填充,所以则在凝固收缩作用下促成了沿晶开裂;发生这种现象多以一些低碳合金钢为主;再如,液化裂纹的形成也与其金属收缩应力作用相关,即在其加热到高温时发生晶界凝固而产生液化裂纹。
2.2热裂纹产生的过程及其机理
焊接过程可以说是一种矛盾的工艺加工过程,在其焊接作业过程中许多不平衡的工艺综合杂糅到一起,故而造成了焊接接头、金属冶金、及力学作用的综合表现。换言之,铝合金在焊接工艺下的冶金过程属于物理、化学及材料组织上的综合反应过程,其中夹杂着熔渣、气体成分等。所有这些现象发生,都会存在着裂纹的形成动机,但去裂纹型号曾最为紧密关联的则属于冶金因素。事实上,从力学角度来看,焊接工艺属于热循环状态,在这种状态下其共同存在着温度梯度变化与对应的冷却速度变化,焊件在一定作业条件下其接头始终保持应力到应变的这一变化形态,所以则为裂纹的形成提供了契机与必要条件。
因此,在焊接过程中,要控制冶金因素及力学应力变化过程下所出现的裂纹缺陷,应能考虑金属材料的强化与弱化关系。比如,在冷却时期,焊接接头属于一种对外建立的强度联系。如果,此时在作业条件下保持其能够顺从应力变化,使其焊缝和焊缝区的材料工件能够承受其内在应力与残存应力,就不会造成裂纹出现。反之,当工件不能承受其应力变化作用时,其材料强度联系就会中断,故而促成裂纹缺陷发生。同样,随着温度的逐渐冷却,冶金及力学因素也会对应发生改变,在不同温度区域内其接头金属表现的强度也不同,比如结晶温度区间较大,且固相线温度低时,其晶粒间在残存的低溶液态金属处则更容易造成应力集中,致使其出现固相金属裂纹。因此,针对于此,实际焊接合金材料时应能综合考虑接头裂纹缺陷形成条件等,以选用适宜的焊接工艺及材料。
3.结语
基于铝合金自有的焊接优越性能存在,所以在各领域中得到的广为应用。并且,随着如今焊接工艺技术的持续发展与快速进步,铝合金的焊接构件使用需求也越来越大。基于此,在采用铝合金材料完成焊接工艺时应能考虑必要的气路保护、焊前清洗等准备工作,并要重点知晓焊接接头裂缝形成特征及原理参数等,以此才能避免铝合金焊接气孔等缺陷裂纹发生。
参考文献:
[1]赖鸥.焊接材料及工艺对铝合金焊接性能的影响[J].科技创新与应用,2013(6).
[2]李午申,邸新杰.中国钢材焊接性及焊接材料的进展[J].焊接,2013(3).
关键词:白车身焊接设备 材料
Abstract: the welding equipment market in China's development space is enormous, from the welding equipment market structure, market competition, users buy behavior and current equipment manufacturing enterprise opportunities facing the several aspects is analyzed and discussed. Summary welding equipment market development present situation, the analysis of the Chinese welding equipment downstream industry application characteristics, this paper expounds the welding equipment market demand, and the future development trend of the industry. Grasp the welding equipment industry's own future development direction, national macro economy and the development of the manufacturing industry, and then based on investigation and analysis data to predict China welding equipment market demand rapid growth, increasing the size of the market.
Keywords: white body welding equipment materials
中图分类号:F407.471文献标识码:A 文章编号:
焊接设备应选对不选贵随着国内焊接行业的发展,焊接装备技术较以前有了较大进步,国产焊接设备在汽车制造行业得到了广泛的运用。众所周知,多数焊接都是一个非线性、有多变量耦合作用和大量随机不确定因素的过程,要提高焊接质量必须要从人员技能、装备技术、操作环境等各方面综合考虑。国内焊接装备技术在近20年时间里得到了突飞猛进的发展,在某些尖端领域已走在了世界前列,国产设备在汽车行业中的运用也已相当普遍。
一、汽车车身的结构特点
汽车车身一般由外覆盖件、内覆盖件和骨架件组成, 覆盖件的钢板厚度一般为0.8-1.2mm,骨架件的钢板厚度多为1.2-2.5mm,也就是说它们大都为薄板件。对焊接夹具设计来说,有以下特点:
1.1、结构形状复杂,构图困难
汽车车身都是由薄板冲压件装焊而成的空间壳体,为了造型美观和壳体具有一定的刚性,组成本身的零件通常是经过拉延成型的空间曲面体,结构形状较为复杂。
1.2、刚性差、易变形
经过成型的薄板冲压件有一定的刚性,但和机械加工件相比,刚性要差得多,而且单个的大型冲压件容易变形,只有焊接成车身壳体后,才具有较强的刚性。
1.3、以空间三维坐标标注尺寸
汽车车身产品图以空间三维坐标来标注尺寸。为了表示覆盖件在汽车上的位置和便于标注尺寸,汽车车身一般每隔200mm或400mm划一坐标网线。三个坐标的基准是:前后方向(Y向)———以汽车前轮中心为0,往前为负值,往后为正值;上下方向(Z向)———以纵梁上平面为0,往上为正值,往下为负值;左右方向(X向)———以汽车对称中心为0,左右为正负。
二在高新技术的应用上差距焊接行业与发达国家的差距
2.1焊接材料
焊接材料的生产和发展趋势应该是:电极产量逐年下降,气体保护焊丝生产逐年增加。中国焊接材料产品结构不合理,2000年焊条产量约占77%,约占10%的气体保护焊丝。我们使用手工电弧焊的比重仍然很大。
气体保护实芯焊丝,埋弧焊丝品种较少,碳钢,低合金钢焊丝质量和数量基本能满足应用需求的国内企业,但在合金钢,高温合金钢,镍基合金和其他合金线材厂很少。
焊接新材料发展缓慢,和锅炉压力容器使用新材料不匹配的焊接材料,只有通过从国外进口。
2.2、焊接装备
⑴焊接设备结构不合理 在电弧焊机中交流弧焊机所占比例仍较大,高耗能的旋转式直流焊机仍占有一定的比例,CO2焊机所占比例还有待提高。
⑵焊接设备的自动、半自动化程度不高 以电弧焊机为例,自动、半自动焊机所占比例较小,1996~2000年统计结果,自动、半自动焊机仅占电弧焊机的10~25%。
⑶数控切割机的制造已形成一定的规模,但配套的等离子切割电源还要大量进口,专用的数控切割设备品种不多。
⑷焊接机器人制造能力、制造水平和推广应用有待进一步提高。国内投产使用的焊接机器人绝大部分从国外进口,国内一些科研院所和制造厂家具有一定的焊接机器人设计和制造能力,但是没有形成产品的商品化。与日本、美国、西欧等工业发达国家相比较,焊接机器人的数量极少,据统计2000年全国焊接机器人的数量不到1000台,焊接机器人的正常运行率不理想。
(5)焊接装备水平相对落后 我国在特种焊机、成套设备及其他焊接装备方面发展较慢,满足不了焊接生产的需要。很多国产新型焊接设备自行研制开发的少,仿制、组装的多。
(6)焊接设备、TIG、CO2焊枪和配件制造的自动化程度不高,手工作业较多,产品性能稳定性和一次合格率有待提高。
三 焊接材料的应用及发展趋势
随着车身向着轻量化方向发展,车身材料的轻量化及车身金属材料的非金属化是必然趋势。未来车身材料仍以钢板为主,但是一些复合材料将得到广泛应用。
1铝合金
与汽车钢板,铝合金具有密度小,比强度高,耐腐蚀,热稳定性好,易成型和可回收利用等优点,技术成熟。汽车业也逐渐在使用铝合金配件。但铝合金的焊接仍然是对线膨胀系数,产生的热应力较大,容易出现气孔产生的铝合金焊接接头强度减少故障。