金属焊接（精选11篇）
金属焊接 篇1
0序言
我院的焊接加工专业是江苏省首批示范专业, 2012年6月国家中等职业示范校建设第二批项目学校建设方案及任务书下达后, 正式启动5个重点建设专业, 焊接加工重点专业人才培养模式及课程体系建设改革随之启动。《焊接金属学》教材建设课题为焊接加工专业课程体系改革下的子课题, 2013年1月10日获批立项, 于2014年1月结题, 目前新编的《焊接金属学》教材已由北京理工大学出版社2014年9月出版。
1 新编教材在本专业的能力目标定位
焊接主要对象是金属, “焊接金属学”课程因此是焊接加工专业一体化课程体系建设过程中的核心主干课程, 是培养焊接加工专业核心能力的基础性关键课程。课程特别强调工学结合、理论联系实际, 将理论知识学习、课题实验、技能实训、产品实作、生产组织管理、团队协作精神等培养目标等有机结合起来, 使用一体化教学模式组织教学, 着重培养学生的专业能力包括:鉴别金属材料能力、甄选焊接热处理方法能力、选择工程常用材料的能力、处理简单力学性能测试和热处理性能测试的能力、具有分析金属的晶体结构、二元合金相图和铁碳合金相图的基本能力、具有初步的焊接热处理知识, 并应用焊接热处理知识完成钢的焊接热处理能力、焊接冶金的基础知识和常见焊接缺陷的认知等知识。同时强化职业核心能力和社会能力, 为缩短毕业生就业适应期、拓展毕业生长远职业生涯奠定坚实的基础。全面实现“以服务为宗旨, 以就业为导向, 以能力为本位”职业教育教学的目标。
2 国内现用教材的比较研究
2.1 现在没有技工院校适用的“焊接金属学”教材
结合焊接加工课程建设改革及人才培养方案改革的要求对焊接加工专业课程体系按一体化教学要求进行课程重建, 仔细调研、研讨后发现焊接专业所需要的金属学、热处理及焊接冶金学等知识主要目前主要体现在《金属材料与热处理》及《焊工工艺学》两门理论课的教学内容里体现。现行的教材理论教学和实习教学各自独立进行, 而焊接专业的学生学习基础普遍较差, 大部分学生的认知特点是形象思维长于逻辑思维, 实践学习长于理论学习, 而且焊接专业的理论性强, 内容较抽象, 学生难以理解, 使学生对学习焊接理论失去了兴趣, 更不会利用理论知识去解决实际工作中出现的问题。随着社会产业的调整和职业岗位的不断变化, 新工艺、新技术的不断应用, 企业对焊接人才的要求从单一的技能型逐渐转化为具有综合职业能力的技术性人才。同时焊接技术的发展和高强钢的应用对焊接热处理的要求越来越高、应用越来越广泛, 但是《金属材料与热处理》作为工学类一门重要的必修课, 其中热处理是过多讲授通用规程, 针对焊接专业的适用教材没有, 焊接热处理更只是粗线条的出现在焊接工艺规程中, 现有教材远不能满足焊接技术对焊接热处理的应用需求, 技工院校实用的焊接热处理教材没有。一体化改革使用模块化课程体系, 《焊工工艺学》中的焊接材料、焊接缺陷的产生、焊接冶金基础知识更科学地归入本课程中。
2.2 现行的中高等学校教材理论性过强
金属材料及焊工工艺学是主干课, 各高等学校研究较深入, 成熟, 历年来国家精品课程都有此课程的身影, 但是作为本科教材及高职高专教材, 它的编排更注重理论性, 注重于金属结构的材料设计, 更强调学科自身的系统性, 专业性。理论性强, 知识难度大, 实践部分只是具体课题实验, 直接实践焊接、热处理、铸造等实践部分尤其是技能部分甚少。对初中基础薄弱, 知识储备贫乏的技校学生而言, 理解较困难。教学方法历经改革, 虽然理论日趋成熟, 但直接搬过来使用显然和我们技工学校的, 讲应用、重实用、高技能教育特点、优势不符。
2.3 现行的技工学校《金属材料与热处理》、《焊工工艺学》教材没有一体化模式
近年来中国劳动社会保障出版社相继出版了任务驱动型、理实一体化的专业课程系列教材的开发, 作为理论性较强的专业基础课, 开发有一定难度, 在目前最新版 (第五版) 中一直未使用一体化模式
2.4 现行《金属材料与热处理》、《焊工工艺学》教材大都使用较滞后的国家标准
现行教材相关标准滞后, 如力学性能指标采用淘汰的标准, 容易对学生产生误导。钢材的国际化在课本上没有如何体现。又如金属的分类, 金属的力学性能指标符号等 (中国劳动社会保障出版社最新版《金属材料与热处理》 (第五版) 中使用的是GB700/1988、GB/T229-2002、GB2291994至今均被新国标部分或全部代替。其整体格式仍采用以往的章节分类, 教学素材和以前的老版本改变不大, 不能适应金属材料的现状及发展要求。
3 教材编写的依据及内容
3.1 本教材编写教材的原则
基于“工学结合、校企合作”的原则, 结合《焊接加工专业人才培养方案》、《焊接制造岗位职业标准》、《国家职业技能鉴定课程考核标准》及技工院校课程教学改革及最新教要求, 采用“工学结合, 校企合作”的新教学模式, 以一体化的形式进行编写。
3.2 本教材编写的依据
首先以《国家中长期教育改革和发展规划纲要》 (2010-2020年) 为基础, “适应经济社会发展和科技进步的要求, 推进课程改革, 加强教材建设, 建立健全教材质量监管制度。深入研究、确定不同教育阶段学生必须掌握的核心内容, 形成教学内容更新机制。”
其次编制合适的“焊接金属学”教材示范校焊接加工专业教学改革的迫切需求, 传统的理论-实习分离的焊接加工专业教学模式、教学内容和教学方法已不适应学生综合职业能力的培养。以国家示范校建设为契机, 对我校焊接加工专业进行教学模式和课程体系进行改革, 制定适合的焊接加工专业一体化教学的课程标准, 建立起与课程体系配套的一体化教材, 对我校焊接高技能人才的培养必将产生积极作用, 更好实现“以服务为宗旨, 以就业为导向, 以能力为本位”职业教育教学的目标。
3.3 新编教材的内容
在焊接专业进行教学模式和课程体系改革的基础上, 结合焊接专业教学的课程标准, 建立与课程体系配套的《焊接金属学》教材, 充分体现“以服务为宗旨, 以就业为导向, 以能力为本位”职业教育教学的目标。基于“工学结合、校企合作”的原则, 实行一体化教材编写模式, 分为上下两篇进行编写。
上篇为金属学及焊接热处理基础, 涉及六个模块内容, 模块一金属的性能、模块二金属与合金、模块三常用金属材料、模块四焊接材料、模块五钢的热处理、模块六焊件热处理工艺基础。
下篇为金属熔化焊基础, 共分为五个模块, 模块七焊接区温度的变化、模块八焊接化学冶金过程、模块九焊接接头的组织与性能、模块十焊接冶金缺陷、模块十一金属的焊接性及其评定。下篇与上篇有效配合, 补充了课程体系一体化后, 焊接基础理论知识的缺乏, 使看似抽象的焊接知识有了理论支持, 使教师更好教, 学生更易学。
3.4教学内容的系统化
一体化教材内容的开发充分结合企业生产, 整合现有教学内容, 适当增减焊接加工一体化教学改革把《焊工工艺学》分解为7门一体化课程, 其中《焊工工艺学》焊接冶金的基础知识, 金属学知识是讲授焊接冶金及焊接缺陷的先行知识, 把这些章节知识加入新编教材中讲解, 承接性更好, 学生更易循序渐进地接受。
增加焊接冶金方面知识, 《焊工工艺学》中焊接冶金部分知识讲解不充分, 通常学习本章节时《金属材料与热处理》课程还没开始学, 导致学生无法理解本章内容, 降低了学生的焊接理论水平, 以上篇的金属学知识为铺垫, 必将大大提高学生对本节知识的理解从而提高学生的焊接理论水平。增加焊接缺陷知识, 使课程内容更完整, 专业知识更系统。适当补充基础化学知识, 整体减少理论课程总门数与课时, 实践省技工管理规范理论课与实训课比例进一步改革的要求。
摘要：以国家中等职业示范校建设为契机, 焊接加工专业课程改革课题组在专业建设中结合江苏省区域经济发展和机械制造岗位群的岗位要求, 参照国家职业资格标准, 建立了“校企合作、工学结合、一体化”的人才培养模式, 改革课程体系中《焊工工艺学》和《焊接技能训练》分离现状, 确立《焊接金属学》、《典型焊接方法实训》、《焊接结构与生产》、《金属材料焊接工艺》为核心专业课程, 建立融“教、学、做”为一体的“功能模块化, 教学一体化”的以强化学生职业技能训练和职业能力培养为主线的新型课程体系。改革后的《焊接金属学》教材删减机械专业通用《金属材料与热处理》教材的繁冗知识点, 使教材更具有实用性, 更满足焊接加工专业学习的要求。
关键词：焊接加工,教材改革,教学设计,岗位需求
参考文献
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金属焊接 篇2
1，管道运输与布管（1）管道运输前结合要施工的实际部位，认真核对施工图纸上所标注的管道里程、材质、管径、壁厚，计算出所需材料的数量。根据材料清单确定进场材料。（2）运输时应垫稳、绑牢，不得相互撞击；接口及管的内外防腐层应采取保护措施。给水管道运送到现场后，先检查材质及管径是否符合本部位图纸设计要求。给水管道工程的管材、管道附件等材料，应符合国家现行的有关产品标准的规定及设计要求，并具有出厂合格证，其材质不得污染水质。（3）在沟槽一侧进行管材布管时，管材排放位置距槽边5m以上。
2，下管、排管（1）管材由厂家运输至施工现场后，卸车直接下沟，管材下沟计划采用25吨汽车吊作业，配备人员4人，安全员1人，管道及管件应采用兜身吊带或专用工具起吊，装卸时应轻装轻放。钢管起吊放置应平稳，不得与沟壁、沟底相撞，更不得滚动入槽。（2）已做防腐的管道，不得在管沟中纵向拖拽，必须纵向移动时，应利用托轮进行移动。（3）下管后即在各接口处掏挖焊接作业坑，作业坑大小为方便管道安装为宜。管口清理清刷管口，铲去所有粘结物，如砂子、泥土和松散涂层及可能污染水质的附着物。管道焊接安装
3，（1）管道对口焊接应符合下列要求： 1）管道对口采用汽车吊吊装，安装前检查管材质量，各类管材 1）管道对口采用汽车吊吊装，安装前检查管材质量，各类管材有制作厂家的产品合格证，并按国家标准检验的项目和结果；各类钢管的直径和壁厚必须符合设计要求，管材无明显腐蚀、无裂纹、油污和防腐脱落现象；管材不得有扭曲、损伤，不得有焊缝根部未焊透现象。2）负责焊接工程的焊接工作人员，应有特种作业人员上岗操作证。3）对接管口时检查管道平直度，其要求是，在距接口200mm处测量，允许偏差1mm，所对管子的全长范围内，最大偏差值不超过10mm；管子对好后应垫置牢固，以避免在焊接过程中产生错位和变形；4）管道焊口不得置于建筑物和其他构筑物内；（2）焊缝位置的布置：1）焊缝位置尽量布置在施工方便和受力较小的部位。2）弯管的弯曲部分与焊缝间应有一段距离，此距离应满足弯头弯管最小直段的长度，不能满足此要求时，最小距离至少等于管子外径且不小于100mm。3）管子直段上对接焊缝之间的距离不得小于管外径，且不小于150mm。4）焊接钢管对接时，纵向焊缝应错开，其距离不小于100mm；管道上开孔应避免开在焊缝上。（3）直埋管道的安装应符合以下要求：1）直埋管的材质、壁厚等，埋设深度应符合设计要求。2）螺旋焊钢管起吊就位时，吊点位置应按平衡条件选择，起吊2）螺旋焊钢管起吊就位时，吊点位置应按平衡条件选择，起吊索具应采用带护口的吊钩或柔性吊带起吊，平稳起落，保护管道不受损伤。3）管道安装时，每10m管道的中心偏移量不大于5mm。坡度准确，中心线高程不超过10mm，水平方向偏差不超过30mm。在管道避开其他障碍物的地方，每个焊口的折角不得大于5度。4）管道就位后，管内不得有泥沙等杂物，工人离开现场时，应用工具或堵板封闭管口。雨季施工时沟槽内应有可靠的排水装置。
10、焊接施工方案（1焊接工程特点施焊部位为全方位固定焊；施工难度大，劳动强度高，工程量大。该工序是工程的关键控制点。（3）可焊性分析1）低碳钢焊接性a.低碳钢的碳含量低，Mn、Si含量少，碳当量一般不超过0.03%,裂纹的敏感性不大，焊接性良好。由于低碳钢的塑性和冲击韧性良好，焊接后的接头塑性和冲击韧性是良好的。只要焊缝中没有不允许的或超标的焊接缺陷，力学性能等于或接近于基本金属就满足了性能要求。几乎各种焊接方法都能良好的用于焊接低碳钢。b.焊接时一般不需要焊前预热及焊后热处理，在较低施焊环境温b.焊接时一般不需要焊前预热及焊后热处理，在较低施焊环境温度条件下焊接时有特殊要求：要选用含碳低、含锰、硅高的焊接材料，如：J50-6氩弧焊丝和507焊条，焊接工艺（4）焊接工艺及管理1）焊接工艺评定焊接工艺评定必须覆盖工程焊接的各项项目，是编制作业指导书的重要依据。2）焊工培训：主要分理论知识培训及实际操作两部分。①理论培训：针对培训焊工应了解该工程概况、焊接工程特点，熟悉焊接工程中焊接母材、焊接材料、焊接位置、焊接方法、焊接工艺、焊接质量检验、焊接工艺要求等，主要提高焊工工艺纪律及思想素质。②焊接岗前练习对于焊接工作，开焊前焊工应经过焊前仿焊练，焊前练习所采用的钢材规格、焊接材料、焊接工艺及焊接工位应与工程实际相符。不同类型的焊缝，其质量标准也有区别，需要焊工的操作技术水平相应能达到要求。通过焊前练习和考试从而使焊工熟练掌握工程状况，考试合格才能参加正式管件的焊接。③焊接质检员负责焊接工程检查监督和检验评定工作，参予技术措施的审定工作，监督技术措施的实施和施焊过程，配合有关人员做好工程竣工资料的移交工作。④焊接检验人员认真执行规范、规程要求，根据焊接质量检查人④焊接检验人员认真执行规范、规程要求，根据焊接质量检查人员所确定的受检部位进行检验，做到检验及时、结论准确、及时反馈。认真填发、整理和保管全部检验记录，对外观不合格的焊口，检验人员拒绝无损探伤检验。⑤焊工要认真熟悉作业指导书，严格按照给定的焊接工艺和焊接技术措施进行施工，与作业指导书要求不符时，拒绝施工。焊工把好焊口清洁关、对口关、定位焊关、焊缝层间清理焊后自检。发现质量问题，要及时报告有关人员，不得自行处理，焊工不得担任超越其资质中合格项目以外的焊接作业，并对所焊焊缝质量负责。3）焊接设备焊接设备(移动式柴油发电机组3台，焊机15台，25吨汽车吊1辆)焊接设备是施工的重要手段，科学管理、正确使用、合理保养和定期维修，使经常处于良好状态，保证施工过程顺利进行。4）焊接材料焊接材料直接影响工程质量，选材不正确，保管不善，发放不严是造成废品和灾害性事故的原因。①焊接材料存放a.焊接材料存放在温度不低于10℃，相对湿度在60%以下的空气干燥，并有良好通风的库内，库工每日及时检查并记录相对湿度，室内保持清洁。b.焊接材料按品种、规格、批号、制造厂等分别加标记存放，并注明入库日期。c.焊条堆放必须离地面和墙壁200mm，以免焊条受潮，堆料架下放置干燥剂，防止焊条受潮。d.焊接材料在搬运过程中，不得乱丢乱甩，以免损坏，焊接材料d.焊接材料在搬运过程中，不得乱丢乱甩，以免损坏，焊接材料的质保书应妥善保管，工程竣工时移交有关部门。e.焊条库设立库账，按批次详细记录各种焊接材料的入库和发放情况，每月填写焊材报表。f.在焊条库内张挂各种焊条供烤温度时间表，张挂焊条管理制度，做好焊接质量的前期管理工作。②焊接材料烘烤领用a.焊条使用前应按其说明书要求进行烘焙，目的是去除焊条中水分，减少熔池和焊缝中的氢，以防止在焊接过程中产生气孔和冷裂纹，不允许不同烘干温度的焊材同炉烘烤，重复烘干的次数不得超过2次。b.焊条烘焙应徐徐升温、恒温，缓慢冷却禁止将冷的焊条突然放入高温烘箱中，或者将烘至高温焊条突然取出冷却，以防焊条药皮因骤热而产生开裂或脱落现象。c.焊接材料的领用必须持有相应的焊接任务单及焊材领用单，焊材领用单要注明焊材名称、规格用量以及工程名称，做到焊材跟踪管理，焊条的发放应坚持“先进先出”的原则。d.焊接材料由材料保管员见单发料，不允许一人一次拿多种焊接材料，不允许焊工自己进库取用。e.焊工焊后将剩余焊条退回库房。③坡口制备及焊接工艺要求a.环境要求：焊接环境出现下列情况时应采取有效的防护措施，无防护措施，焊接环境出现下列情况时应采取有效的防护措施，无防护措施，应停止焊接工作风速：气体保护焊大于2m/s,其它焊接方法大于8m/s；相对湿度大于90%；环境温度低于-5°C；（氩弧焊温度低于0°C）雨天和雪天的露天施焊。b.坡口制备及清理：焊口的局部间隙过大时，应设法修整到规定尺寸，严禁在间隙内加填塞物。④焊件在组装前应将焊口表面及附近母材内，外壁的油、漆、垢、锈等清理干净，清理范围规定如下：手工电弧焊对接焊口，每侧范围规定如下：手工电弧焊接焊口，每侧各为10-15mm。角接接头焊口：焊接K值+10mm。对口前应检查坡口有无损伤，如有损伤予修磨及补焊，补焊前对焊接部位彻底清理。管子焊接时，管内不得有穿堂风。点固焊时，其焊接材料、焊接工艺、焊工等应与正式施焊相同；点固焊后应检查各个焊点质量，如有缺陷应立即清除，重新进行点焊，厚壁大径管若采用卡块点固，当去除临时点固物时，不应损伤母材，并将其残留焊疤清理干净，打磨修整。对口时应做到内壁齐平，如有错口，其错口值符合5007-92，规对口时应做到内壁齐平，如有错口，其错口值符合5007-92，规程4.0.7的条款。（5）焊接工艺1）在设备和管道上禁止随意堆焊和引孤。2）焊接工艺参数按工艺评定所规定的参数执行，严格控制焊接线能量，保证焊接接头性能。3）焊接过程中不得出现焊口漏焊，错用焊条现象。4）氩孤焊打底的焊层厚度不小于3mm。5）其它焊道的单层厚度不大于所用焊条直径加2mm。6）单焊道摆动宽度不大于所用焊条直径的5倍。7）焊口焊完后进行清理，经自检合格后在焊缝附近做永久性标记。
10、焊缝检测（1）钢管及管件的焊缝处进行外观检查外，对施工现场施焊的环形焊缝进行射线探伤，探伤抽查率和级别按设计要求执行，应达到SL432-2008第6.4的规定。（2）管道焊缝无损探伤检测，由有检测资质的实验单位进行检测并出具检测报告。（3）检测人员认真执行规范、规程要求，根据焊接质量检查结果确定受检部位是否焊接合格，对外观不合格的焊口，检测人员拒绝无损探伤检验。（4）外观检查：所有焊缝均按SL432-2008第6.4.1条的规定进行外观检查，外观无明显缺陷，表面的不平整度不影响探伤评定。（5）无损伤检验完成后，在48小时内报送现场监理工程师。（5）无损伤检验完成后，在48小时内报送现场监理工程师。（6）监理工程师核查检验结果后，根据检测结果评定质量是否合格，对于有质量缺陷的部位，要求焊工进行返修。
11、水压强度试验方案（1）工程概况 1）该工程水压试验的工作分段：水压试验的分段按每5Km为1个试压段，试验压力为工作压力的1.5倍。2）施工程序：堵头制作、安装→灌水→排气→静置→逐级升压→试压段检测→稳压→合格→泄水→堵头拆除3）措施计划 ①钢管水压试验措施计划：需要进行水压试验的钢管在水压试验前5天，制定一份水压试验措施计划，报送监理工程师审批。试验内容包括水压试验工作段范围、试验场地布置、试验设备、检测方法、测点布置、试验程序和安全措施等。②水压试验压力执行施工图纸的要求和规范的规定。③水压试验时逐步缓慢升压，达到设计内水压后，稳压10min，再升压试验压力，达到试验压力后，再稳压30min，然后降压至设计内压稳压30min以上，以便有足够时间观测和检验。④在整个试验过程中随时检查钢管有无渗漏和其它异常情况。⑤试验结束后，及时向监理工程师报送水压试验成果报告，其 ⑤试验结束后，及时向监理工程师报送水压试验成果报告，其内容包括试验过程、测试结果、发生的异常情况及其解决办法以及评价意见。（2）实施方法1）堵头安装将制作好的堵头与试压段首末两端的钢管焊接。3）灌水第一试压段施压时，附近铺设临时管道，自米兰河取水。其他试压段试压用水由上一试压段提供。5）升压升压设备采用多级离心泵升压。6）灌水、升压流程见下附图说明：a.压管段灌水试压时，关闭3#闸阀，开启1#、2#闸阀，启动多级泵，同时观察压力表读数，升压至试验压力时，先关1#、3#闸阀，再停多级泵，最后关闭2#闸阀。7）试压要求7）试压要求①压力表均采用弹簧压力表，量程2.5Mpa,精度1.0级，表径150mm，使用前校正，压力表要垂直安装在试压管线上，压力表数量不少于2块。②试验前对所有焊口进行外观检查，安装堵板，高处（井室中）设排气阀进行排气。灌水后浸泡24h后，进行水压实验。试验分极进行，每升一极检查管身及焊口，无异常现象继续升压。水压升至试验压力后，保持恒压30min，检查焊口、管身及焊口无渗漏现象时，管道强度实验合格。
12、管道阀门和管件安装施工在井室完成验收合格后，即可进行管道阀门和管件安装。（1）法兰和阀门安装应符合以下要求：1）采用合格制造厂制造的带有产品合格证的阀门和法兰。阀门使用前应进行清理和试验，合格后方可安装。2）阀门的手轮应放在便于操作的位置。水平安装的闸阀、截止阀的阀杆应处于上半周范围内。蝶阀、节流阀的阀杆应垂直安装。阀门应在关闭状态下进行安装。3）阀门运输、起吊、就位时均应平稳，避免碰撞。不得有扔、摔等野蛮操作，起吊时不得用阀门手轮作为吊装承重点。（2）法兰连接应符合下列要求：1）安装前应对法兰密封面和垫片进行外观检查，不得有影响密1）安装前应对法兰密封面和垫片进行外观检查，不得有影响密封性能的缺陷存在；2）安装时两法兰端面应保持平行，偏差不大于1.5%，且不大于2mm；法兰连接时应保持在同一轴线上，螺栓中心偏差不超过孔径的5%，并保证螺栓能自由穿入；3）法兰连接时应使用同一规格螺栓。紧固螺栓时应对称，用力均匀，松紧适度，紧固后，丝扣外露长度应为2-3倍螺距，需用垫圈时，每个螺栓的每一侧只能用一个垫圈；（3）波纹补偿器的安装要求：1）对补偿器的质量进行检查，壳体不得有裂纹，特别是波纹部分要仔细检查。2）对几何尺寸进行检查，要求如下：公标直径小于或等于1000mm的，管口周长允许偏差为±4mm；波顶直径允许偏差为±5mm。3）安装前应进行预拉伸或预压缩试验，不得有变形、不均的现象。4）安装时，内套有焊缝的一端，在水平管道上迎着介质流向安装，在垂直管道上则应将焊缝置于上部。5）波纹补偿器安装时，应于管道保持同轴，不得偏斜。6）安装时，应在波纹补偿器两端加设临时支撑进行固定和调整，管道安装固定后，拆除临时设施，并检查是否有不均匀沉降。7）伸缩器的安装补偿长度，按设计要求执行。
水工金属结构焊接质量的管理 篇3
关键词：焊接技术；质量要求；影响因素
水利水电工程的金属焊接结构是一种开启闭合的安全设备。要保证金属结构焊接的能够安稳持续发展，就要求我们必须保证水工金属结构的高质量设备。
水工金属结构安装焊接质量控制的严格现场办理，主要包括对产品实施检验和测试，严格按照规定要求办理实施相关焊接。产品施焊时，质检员、技术员必须督促焊工严格执行既定纪律，严格按焊接作业指导书要求进行焊接，对于不同等级的焊缝必须有严格要求，要有质检员签字认可方能实行计划。高质量的金属焊接技术是公司乃至一个国家经济效益的根本所在，所以培养专业人才和专业知识是非常重要的任务之一。
1.金属焊接性概念
金属焊接是指铁，钢，铝等金属材料在规定的焊接施行条件下，焊接成规定计划要求的部件，并满足标准和顾客以及达到公司最大效益的根本要求。
1.1金属焊接的内涵
金屬焊接时有时产生的缺陷是不可避免的，因此敏感度的增多也是要克服的难题之一。
1.2金属焊接的使用条件
利用人为因素分析，如物理和化学方法，利用图标制作进行分析，利用各种专业图标进行透彻详细的分析。
1.3焊接的实质
焊接的实质是使两个分离的发热物体通过加热或者被加热，或者两个一起被使用，又或者一方被另一方温度感染，在可以或不可以填补材料的条件下借助于扩散和凝聚作用而形成了一个整体的过程和计划。
1.4焊接的影响
在焊接过程中，焊缝金属从常温被加热到最高温度，然后再慢慢冷却到常温。逐渐形成循环过程。
1.5异种金属
所谓异种金属的焊接性，就是指不同的化学成分所构成的不同金属物体和构件，在计划中的条件下与另一物体发生发热和散热的过程。在规定的焊接条件下焊接成按计划设计要求的构造，并满计划定服役要求的能力，焊接性受材料、焊接方法、构建类型及使用要求四个因素的影响。
1.6金属焊接方法
熔焊是在焊接过程中将焊接接口逐渐加热然后逐渐冷却形成一个温度差而产生的物理和化学现象早就的焊接方法。熔池随着源头不断向前前进，冷却后形成接连现象，焊缝而将两个工件连接成为一个金属构造。压焊是在施加压力的条件下，使两个工件互相作用施加压力从而产生热量形成固态电压的过程。当加热到由液态到固态状态时，在侧面压力作用下连接成为一体，就会有很大的有利之处了。
钎焊是使用比工件熔点低的金属材料作材料，将工件和钎料加热到一定温度，此温度高于钎料熔点、低于工件熔点的温度，利用液态钎料润湿工件，填补空缺形成原子间的契合从而达到嵌入式焊接。
2.水工金属结构焊接质量管理的主要途径和方法
对于水工金属结构焊接质量，具体来讲就是接口要保证使用安全，不能危害人身和财产安全。结构要求符合最基本原则，焊接结构的理性是水工金属又好又快发展的活的灵魂。
2.1焊接缺陷
常见的焊接缺陷：裂纹缺陷，气孔缺陷，夹渣缺陷，未熔合未焊透缺陷，形状缺陷，以及电弧擦伤、严重飞溅、母材表面撕裂、磨凿痕、打磨过量等。
2.2控制焊接工艺条件
焊接时严格要保持平静状态；尽量采用直流短狐焊，反接；铝合金TIG焊时，线能量的选择要特别慎重考虑氢的溶入和排除；铝合金MIG焊时，常采用增大熔池存在时间，以利气泡溢出。
2.3焊接冷裂纹
延迟性裂纹，猝硬软化性裂纹，低塑性脆化裂纹，和其他裂纹。
2.4应力控制
选择合理的接头方式，并使本来就存在的物质逐渐减少；判断合理的焊接顺序，选择合理的焊接标准，适当增加焊接的流动电流，使温度降低快速下降，增温等。
2.5设备管理
为了制造厂的根本利益不受侵害，也为了保证人民人身和财产安全得到极高的保障，厂部的员工和领导必须加大对工作的认真态度和责任意识，必须全面排查安全隐患，必须将不合格的金属焊接质量扼杀子摇篮里，坚守职业道德。需要被调配后得到最高领导的批准和许可，在监控器的监督下实施。焊接设备的使用者必须经过专业操作技术培训，有一定操作证书后后才能被允许操作。应有安全保护罩，线的长度都不能超过规定范围内的长度。必须在使用过程中保证设备的完好无损，不允许过分浪费资源以及具有危险步骤的使用。焊接设备应有完整的保护功能。接地线及手把线都不得搭在易燃、易爆和带有热源的物品上，机床设置和建筑物金属构架或轨道上接地线不接在供气管道，接地电阻不能超过规定电阻，设备外壳要最好可以接到地面。工作结束后，关闭所有电源是所有工作中最重要的一项。施焊现场的危险范围内，不得堆放易燃易爆物体。
2.6焊接设备管理职能
组织焊接设备安排；重新添加焊接设备安装、建账，配置；焊接设备台帐管理各种大小轻重章程。事故记录与处理；焊接设备运行管理和各种报废装备的重新利用和配置；制定关于设备具有严格意义上有优势的规章制度。焊接设备档案管理（合格证、说明书、装箱单）；动力消耗管理、分析、重置；焊接设备统计分析工作。为了确保重大项目的重要施工工序——焊接施工的全过程必须受到监控。即保证焊接后的所有任务达到既定要求，并完美出色。符合项目的质量控制和管理的要求。为规范炼油项目工程的质量管理行为，加强工程质量管理，确保工程质量，实现无重大事故，无重大技术缺陷，无人才失误与工作失误的目标，所以制定本规定办法。
2.7焊接工艺要求
在工程焊接前承包商做必要的焊接工艺评定策划，焊接工艺应满足文件设计和一般标准的要求。当改变焊接方法时，应重新进行焊接工艺评定。焊接工艺指导书都应该按照审核批准的焊接工艺规定报告为依据，施工前应由焊接技术责任人根据焊接工艺规定结果安排焊接工艺教导书，并向参加该项工程焊接的工作人员和有关操作人员进行详细的学术交流，施工中焊工应严格遵守焊接工艺指导书的规定。焊接工艺指导书至少应包括下列内容：焊接前的预热，焊接时的备热，焊接后的散热以及各种部件的散热发热转化；焊接电流、焊接电压、焊接速度、焊接层次、清根要求、间隙及尺寸允许偏差、焊接顺序等焊接工艺参数规定；检验方法及合格标准；其他必要的严格规定。
3.结语
金属焊接的质量不仅仅关乎一个企业的利益发展和生死存亡，更是一个国家长久发展得到广大人民支持的必经途径。随着焊接技术的不断提高，专业人才培养力度的加大，以及对焊接技术的严格要求，我国金属焊接技能已能挑起大梁为我国的科技发展做出应有的贡献。水工金属结构焊接质量直接影响到人身和财产安全，所以必须加大排查力度。高质量的金属焊接技术是公司乃至一个国家经济效益的根本所在，所以培养专业人才和专业知识是非常重要的任务之一。尊重人才和技术。水利金属结构焊接质量直接影响到我国生产业，制造业，甚至是出口商品的名声所在。随着该技术的不断改进和提高，焊接人才不断涌现，而此也为有此才能的人们提供了更多的就业机会和实现自我人生价值的途径。为了制造厂的根本利益不受侵害，也为了保证人民人身和财产安全得到极高保证的保障，厂部的员工和领导必须加大对工作的认真态度和责任意识，必须全面排查安全隐患，必须将不合格的金属焊接质量扼杀子摇篮里，必须以最广大人民利益为指导，坚守职业道德。
参考文献
[1]孔小青.水工金属结构焊接质量的管理[J].中国新技术新产品，2010，23：127.
[2]欧利华.论水工金属结构产品的焊接检验[J].广东科技，2013，16：202+192.
金属焊接技术探讨 篇4
关键词：金属焊接,技术,缺陷,防止措施
随着机械行业的快速发展, 一批大功率的电机设备逐步进入设计要求。通过焊接技术可以节省材料及生产成本。通过堆焊过渡层和开应力释放槽的方法, 解决了焊接过程中的可裂纹问题。通过焊接工艺不但保证了齿圈及轮毂的机械性能, 而且节省了制造成本, 缩短了制造周期。
1 金属焊接技术
1.1 堆焊工艺。
为防止裂纹产生, 在堆焊过程中, 堆焊底层通过药芯焊丝稀释熔合区的合金含量, 壁厚大于或等于6mm的合金钢管子, 通过H10Mn2焊丝的稀释, 预热温度应按焊接性能较差的一侧选择。使过渡层的碳当量再次降低。堆焊前分别将轮毂、齿圈置于变位器上, 采用双丝双道同步施焊, 控制层间温度不得低于预400℃。堆焊焊层总厚度为20~25mm。
1.2 腹板装焊方法。
采用热装, 适时调整腹板与轮毂齿圈间隙, 使得辐板与轮毂齿圈坡口焊缝交错间断填充, 从中点处向两端施焊。焊接时内壁应充氩气或混合气体保护, 焊前预缝收缩基本一致均匀, 可以防止产生的裂纹热100℃。施焊过程除工艺和检验上要求分次焊接外, 应连续完成。采取防止裂纹产生的措施, 按照工艺要求继续施焊。对于待腹板与齿圈、支撑管焊接完毕后, 可在作热处理消应力, 喷砂过后填充应力释放槽处的坡口, 单面焊双面成型。
1.3 激光焊接技术。
激光作深熔焊时, 一般使用大功率激光器, 防止因热输入高, 变形严重, 影响产品的性能参数, 导致整个结构零件报废。在无填充焊料的激光焊接中, 无法按照实际需要进行调整, 焊缝的成分采用填充焊料激光焊接, 应用激光焊接技术的加工优点, 通过调整填充焊料的成分来改善焊缝性能, 避免缺陷的产生。该技术在降低生产成本、改进结构承力等方面较其他焊接更具优越性。手动控制焊接能够获得较为均匀的焊接接头, 采用激光填丝焊接技术, 形成每次无须达到很大的熔深, 对于激光焊接技术的推广具有较大的现实意义。
2 焊接中常见缺陷的产生原因及防治措施
2.1铸铁含碳量高, 焊接时易产生白口, 既脆又硬, 焊后容易产生裂纹;铸铁含磷高, 给焊接带来了一定困难。
预防措施:选择合适的焊接电流和焊接速度, 清理坡口边缘水分和锈迹。严格清理和焙烘焊接材料。如果发现焊条剥落或焊芯锈蚀时, 要把焊丝除锈, 选用合适的焊接工艺参数。焊接速度和线能量应尽可能小些。
2.2咬边。
咬边原因:是由于焊接运条速度快或焊条角度不当引起的。咬边减小了工作截面, 造成应力集中。
防止措施:利用合适的焊接电流和运条手法, 随时注意控制电弧长度。运用合适的氩弧焊参数, 注意焊接速度不宜过高, 手法必须平稳。
2.3夹渣
产生原因:焊缝边缘有氧割或碳弧气刨残留的熔渣, 焊接电流太小, 电流太小形成“糊渣”, 使用碱性焊条的电弧过长会造成夹渣。
防止措施:先用煤油或汽油等将待焊补的部位擦洗干净, 用稀盐酸去污粉, 用钢丝刷反复刷擦露出金属光泽, 用干净的细钢丝刷刷擦, 染上一层均匀的淡红色。将焊剂涂在焊补部位及烙铁上, 用电烙铁切下少量焊条涂在施焊部位, 迅速地在镀铜面上往复移动涂擦, 并注意赶出细缝及小凹坑中的气体。
2.4未焊透
产生原因:焊接时, 在焊件与焊缝金属或焊缝层闻有局部未熔透现象是没有焊透, 具体原因是由于焊接保护方法不当, 焊接部位变形过大, 熔合区的可切削性低, 提高焊缝补处的防渗透性能差, 会出现未焊透现象。
防止措施:正确选取坡口尺寸, 焊清根要彻底。加热时, 适当部位要先加热使之膨胀, 减少焊接应力与形变, 选择减应区, 具体部位选在零件棱角、边缘和加强肋等强度较高的部位。
2.5焊接裂纹。
产生原因:是焊接熔池中存有低熔点杂质, 这些杂质结晶凝固最晚, 凝固后的强度又极低, 这些低熔点杂质在凝固过程中被拉开, 造成晶间开裂。焊缝在母材或母材与焊缝交界的熔合线上产生的裂纹称为冷裂纹。具体原因在冷态情况下的膨胀收缩下, 收缩受阻, 在焊口在交变应力的作用下产生冷裂纹。
预防措施:对有裂纹的缺陷, 补焊时熔池应始终处于氩气保护下, 使用手工加丝钨极氩弧焊时, 要使用高频衰减, 不应连弧。对于硬钎焊用熔点高于500℃的钎料进行钎焊, 软钎焊, 用熔点低于400℃, 尽量减少受基本金属可焊性的限制, 一般适用于强度要求不高的零件的裂纹和断裂的修复, 尤其适用于低速运动零件的研伤、划伤等局部缺陷的修补。机床导轨面产生划伤和研伤, 采用锡铋合金钎焊。同时管道焊接裂纹还出现在管道的组装过程中。焊接前技术工人要考虑到管道的膨胀问题。在焊接结构方面, 运用释放释放槽的压力, 解决封闭环焊接过程中应力无处释放的问题, 避免集中导致的裂纹产生。也可以可以释放径向应力, 释放法向的应力, 使得局部焊缝处于自由释放状态, 解决了应力集中问题。
目前, 我国金属焊接技术还存在许多不足, 技术人员应先熟悉焊接工艺, 掌握焊接焊接过程中可能出现的现象, 及时问题及时解决, 以便提高金属的焊接技术。
参考文献
[1]赵熹华.焊接检验[M].北京:机械工业出版社, 2005.
[2]DL/T868-2004, 焊接工艺评定规程[S].
金属焊接 篇5
【课题编号】
34-15，3 【课题名称】
其他焊接方法简介，常用金属材料的焊接。【教材版本】
郁兆昌主编．中等职业教育国家规划教材—金属工艺学（工程技术类）．第2版．北京：高等教育出版社，2006 【教学目标与要求】
一、知识目标
了解其他焊接方法和常用金属材料的焊接。
二、能力目标
根据金属材料的不同，能初步选用适当的焊接方法。
三、素质目标
了解其他焊接方法和常用金属材料的焊接，能根据金属材料的不同，初步选用适当的焊接方法。
四、教学要求
初步了解其他焊接方法，一般了解常用金属材料的焊接。【教学重点】
常用金属材料的焊接。
【难点分析】
根据金属材料的不同，选用适当的焊接方法。【分析学生】
1．具有学习的知识基础。
2．具有学习的能力基础。
3．通过与焊条电弧焊作比较，对比其他介绍焊接方法的特点及应用。以钢铁为主介绍常用金属材料的焊接。教学中应把握不同焊接方法的特点及应用，充分适用网络课程中丰富的生产实例，增加感性认识，加深理解。
【教学设计思路】
教学方法： 讲练法、演示法、讨论法、归纳法 【教学资源】
1．郁兆昌，潘展，高楷模研编制作．金属工艺学网络课程．北京：高等教育出版社，2005 2．郁兆昌主编．金属工艺学教学参考书（附助学光盘）．北京：高等教育出版社，2005 【教学安排】 2学时（90分钟）
教学步骤： 讲授与演示交叉进行、讲授中穿插练习与设问，穿插讨论，最后进行归纳。【教学过程】
复习旧课（15 分钟）1．简述
常用金属材料的焊接性及焊接方法选用。2．讲评作业批改情况； 3．提问： 题15-8；15-11
二、导入新课
焊条电弧焊应用广泛，但存在要求操作者技术水平较高、生产率低、劳动条件差、焊接区暴露在空气中、焊接质量有待提高，不能焊很薄的工件等缺点，于是在实践中发展了其他焊接方法，以满足对焊接生产的多方面需要。
学习常用金属材料的焊接性及其适用的焊接方法，为我们零件制造中选用焊接方法打下基础。
三、新课教学（70分钟）1．其他焊接方法简介（40分钟）
教师讲授埋弧自动焊、气体保护电弧焊、气焊、电阻点焊和钎焊。演示网络课程中埋弧自动焊焊接过程、半自动二氧化碳气体保护焊、钨极手工氩弧焊、气焊操作、点焊、钎焊等视频资料。
学生课堂练习：题15-21；15-22。教材巡回指导、设问、提问、学生回答、讨论；教师讲评。
2．常用金属材料的焊接（30分钟）
教师讲授金属材料的焊接性，低碳钢、低合金高强度结构钢、奥氏体不锈钢，其他金属材料的焊接。
学生课堂练习：题15-17；15-18；15-19。教师巡回指导、设问、提问；学生回答、讨论；教师讲评。
四、小结（5 分钟）
简述常用金属材料的焊接性及适用的焊接方法。
五、作业布置 1.习题： 题15-14；15-16 2.思考题：
题15-15；15-20 【板书设计】
金属焊接 篇6
关键词：金属焊接雕塑；创作工作室制；探索
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1671-864X（2016）11-0147-01
工作室教学在全国各大美术学院早已进行，以中央美术学院为例，在3年的基础学习之后，学生根据个人的专业擅长的方向，可选择适合自己的工作室，继续进行学习，工作室由教授、副教授、讲师、助教、实验员、研究生、本科生组成，教学体系完整。
我们学院还处在发展阶段，根据学院的情况，我们的工作室制教学还处在初级阶段，在教学中不断的吸取经验，在发展中不断的自我完善，随着学院的发展，工作室制教学在造型系已经不断的创造着的成绩与提高规模。我们各工作室结合学生的水平与自己的专业特色，慢慢的形成自己的教学模式。从选择学生，制定创作方向，到课程设置。慢慢的开始走向成熟。
一、选取对材料有兴趣的学生进行针对的培养
（一）选则学生要有一定的针对性。
在开始选学生之前，首要的问题是看学生是否对金属焊接雕塑创作充满兴趣。不是所有的学生对电焊制作雕塑都感兴趣，例如：雕塑班级里的大部分女同学，因为女生普遍有自我保护的意识，对电火花、急躁的声音都有着比较恐惧的心理。再加上，金属材料本身的重量与較低的热量，这些是很多学生疏远它的理由。男生大多数对金属焊接雕塑创作有极高的热情，但是要有删选的条件。我们这里的硬件设施还有待完善，场地也受限制。而且在工作中危险性极高。所以在选择学生时，首先考虑的是防范意识比较强的男同学为主。
（二）选择的学生专业的要求及以后的专业方向。
雕塑创作，种类繁多。金属焊接工作室的雕塑创作是材料工作室，创作以材料表现与运用为主，主要以金属零件为主要的创作思路。要求学生有极高的想象力和创造力。这样就要求学生摆脱附有传统性、写实性的雕塑创作思路。金属焊接雕塑，直接从材料本身出发，要先收集大量的金属材料，从材料的特有性来进行创造，通过主观的创造和制作工艺加工与完善，最终呈现材料本身的审美，而观者看到的是作品的特殊性和作者的想象力。两者之间有着本质的区别，所以选择的学生在以后的学习工作中，要逐渐的摆脱传统雕塑创造的模式，完全进入全新的状态。从而确定自己本科阶段雕塑创作的主要路线与途径。这样就要求学生在毕业创作期间和社会服务阶段要以金属材料为主要的研究方向。
二、培养学生逐渐形成自觉创作的习惯
（一）材料的收集。
金属焊接雕塑完成并非一朝一夕。其中首要的任务是要有很多合适的金属零件。然后再根据自己的创意来进行自由创作。那收集材料成为了首要的任务。学生材料的购买，大部分都是从废品收购站购买的，还有小部分所需要的材料可以在网站上购买。在废品站购买的部分，应该视为重点，因为价格和数量上都有保障。但是，并非一次性购买的金属材料都能用在一次创作中，也就是说会出现材料缺少或剩余。在材料缺失的环节，就需要学生二次的进行材料的购买，而剩余的部分还可以继续创作新的作品，它所需要的后期材料也可以进行购买。学生通过反复的金属材料的收集，会逐渐的提高对金属材料的创作认知，也会慢慢的体会收集材料的意义，购买的过程中学生会考虑这个金属零件是不是自己创作所需要的，也可能面对它产生创作灵感。长期反复的这种过程会为学生养成良好的材料收集的习惯，随着自己收集的金属材料的增多，学生的创作思路也会慢慢变得开阔。
（二）从生活中逐渐的提炼创作要素。
在自己的生活中也要不断的进行对金属材料创作练习。学生可以通过所看到的金属成品造型，进行想象，联想材料美感所带来的创作思路。这种练习可以提高学生自觉观察材料的意识，培养学生创作的主观表达，也为学生提供了大量的新颖的创作材料。通过训练在脑海中产生更多的艺术效果。
三、不同年级学生相互帮助
学生的构成部分是要有层次之分的，这种层次是体现在年级之间的。低年级的学生刚刚接触金属雕塑，创作意识处在初级阶段，而电动的金属加工工具有时存在危险，这些对于低年级的学生都是新的挑战。在操作的同时，需要由高年级的学生进行安全性的指导。一些使用的经验是由操作者长期操作经验得来的，可以使低年级的学生少走很多弯路。而这一体现不仅仅在操作方面，在其他方面也可以体现。例如：在材料购买方面，低年级的学生刚刚接触，不知道去哪里买材料，买什么样的材料，由高年级的学生带领，就会很容易就解决这个问题。在创作方面更是如此。学会之间的交流会更容易引起共鸣，会使大家有共同的进步。
四、通过创作带动基础训练
（一）写实性雕塑创作中出现的基础训练问题。
金属雕塑创作形式很多，在制作的前期，学生都有防生物作品，例如：06级雕塑专业韩军的《空军1号》（作品入选河南省十一届美术作品展）以老鹰的形象为主线进行创作，整个作品从满机械感和时代性。这件作品是他在2009年创作的。在创作期间，出现了老鹰结构知识了解不足，出现了造型不准确、结构不完整的情况，通过课下老鹰素描速写的练习解决了这个问题。
学生在仿生物创作中，经常出现不了解结构知识和动态的问题，因为平时的接触很少，且平时的基础训练又没有涉及到这一方面。导致学生基础知识的缺乏，通过创作可以将其弥补。
（二）从具象到抽象的训练。
经历了具象表现雕塑创作后，学生的审美情趣发生变化，会尝试性的做一写雕塑形式的探索，单纯的金属材料雕塑形式感的创作，在构思阶段是比较困难的，学生要通过各种外界因素，对自己的材料进行想象，完全不受任何造型的限制，单纯的从形式感上出发，创作属于自己的形式语言。在构思时，需要大量的草图，为自己创作思路提供帮助，在描绘金属零件的同时，要求学生真实的描绘零件的结构特点。这种大量的草图也为基础训练提供有利的途径。
四结语
异种金属焊接技术的应用实践 篇7
在实际使用过程中, 任何一种零部件各部分所承担的载荷不一致, 使得零件某一部分的工作条件较差, 可能接近材料许用应力的极限值, 而零件的另一部分的工作条件可能只承受很小的应力。在这种情况下, 应用异种金属焊接技术就比较合适, 因为它能充分发挥不同材料的性能优势, 最大限度地利用材料的各自优点, 收到"物尽其用"的效果。通过焊接的方法选择, 将不同性能的材料焊接成复合零部件, 既能满足各种性能的要求, 又可节约各种贵重材料, 降低成本。
2 异种金属焊接的主要难点
1) 当两种被焊金属的物理性能差异较大时, 会使熔化不一致, 焊接困难, 易使焊接接头难以焊合。当两种被焊金属的线膨胀系数相差较大时, 会使接头区产生较大的残余应力和变形, 即容易使焊缝及热影响区产生裂纹, 甚至导致焊缝与母材剥离。
2) 当被焊金属的导热性能和比热容不同时, 会改变焊缝的温度场及结晶条件, 并影响难容金属的清润性能。同时使焊缝结晶条件变坏, 晶粒粗化严重。
3) 当被焊金属的电磁性相差很大时, 焊接电弧不稳定, 造成焊缝形成不良。异种金属的氧化性越强, 越难进行焊接。异种金属之间形成金属间化合物的数量越多, 焊缝越容易产生裂纹。异种金属焊接时, 焊缝与母材不易达到等强度, 尤其是焊接异种有色金属更为明显。
3 选择异种金属焊接材料的基本原则
1) 保证焊接接头的使用性能, 保证焊接金属过渡区、热影响区等接头区域具有良好的力学性能和综合性能, 如耐热性、热强性、抗氧化性等, 以满足使用要求;保证焊接接头具有良好的工艺性能, 在焊接接头区域不能出现热裂纹和冷裂纹;保证焊接金属具有一定的致密性, 不得有超标的焊接缺陷。
电解槽的长宽比;
3、在同一铝液水平下, 最大扰动增长率与长宽比不具有单调递增或单调递减关系。
由图9可看出, 在较低的铝液水平条件下 (0.15m) 时, 最大扰动增长率随W/L (电解槽宽/电解槽长) 的增大而减小;在铝液水平在0.20m以上时, 最大扰动增长率呈非线性变化, 但其变化趋势仍具有一定的规律性, 尚有待于更进一步的研究。但现今的铝电解生产过程中, 铝液水平基本都控制在0.20m左右, 所以与本研究计算结果基本一致。
通过本课题研究并综合考虑到其它因素, 对于200k A~350k A的电解槽, 如果实际
2) 在焊接工艺受到限制时, 如无法进行焊前预热或焊后热处理时, 应注意选择镍基合金或奥氏体不锈钢焊接材料, 应提高焊缝金属的塑性和韧性。
3) 异种金属材料焊接时, 焊接材料的选择通常是就高不就低, 如低合金与不锈钢焊接时, 选择不锈钢焊接材料。
4 金属焊接技术的实践应用
碎边剪改造:碎边剪刀轴原材质34Cr NiMo, 要用42Cr Mo材质接长:需解决34Cr NiMo+42Cr Mo的焊接问题, 属不同珠光体钢的焊接范畴。粗轧机主电机转子吊具制作:需解决原材料16Mn+Q235的焊接问题, 也属不同珠光体钢的焊接范畴。
虽然同属不同珠光体钢的焊接范畴, 但由于含碳量不同或合金成分的种类不同, 焊接性能有很大差异。焊接这类钢时首先要采取防止近焊缝区裂纹的措施, 还要防止焊接接头中的不均匀性。不同珠光体钢焊接时, 选用的焊接材料熔敷金属强度应保证焊缝金属及接头的强度不低于强度较低一侧母材的强度, 同时焊缝金属的塑性和冲击韧性应不低于强度较高而塑性较差一侧母材的性能。如果工件不允许进行预热和焊后热处理, 可采用奥氏体钢的焊接, 奥氏体钢焊缝的塑性、韧性很好, 并且排除了扩散氢的来源, 可以有效地防止产生冷裂纹, 同时焊缝金属的力学性能也能满足要求。
1) 34Cr Ni Mo和42Cr Mo的焊接。34Cr NiMo和42Cr Mo, 均为中碳低合金钢, 两种钢的碳当量Ceq≈0.9, 淬硬、冷裂倾向都很大。碎边剪机刀轴在工作中承受交变载荷作用, 要求焊缝强度高、塑性好;同时, 由于刀轴上装有齿轮、轴承等部件, 焊接后不可能采取退火的方法消除焊接应力, 因此焊前不能预热。所以, 必需采用合适的焊接材料, 进行冷焊。综合考虑以上因素, 选用A502焊条进行焊接。在操作时, 严格控制焊接线能量输入, 以减少
情况允许的话, 最好采用长度为1600~1700mm和宽度为700~780mm的阳极, 在一定条件下其稳定性可能比现在的1450×660mm阳极好一些。
参考文献
[1]邱竹贤.预焙槽炼铝 (第三版) .北京:冶金工业出版社.2005.
[2]姚世焕.铝电解技术与生产实践报告.内部交流资料.2005.
粗晶淬火区的高温停留时间, 降低奥氏体的过热长晶。
2) Q235和16Mn的焊接。Q235和16Mn这两种材料的塑性、韧性好, 淬硬脆化倾向小, 采用J427焊条进行焊接。但由于采用δ60mm圆筒与δ160mm钢板刚性大, 焊接应力大, 为了消除焊接应力, 促使扩散氢逸出以防止产生冷裂纹, 采取焊前预热、焊后600℃×3h退火, 以改善焊接接头的组织及性能。
5 实施效果
碎边剪改造因为碎边剪刀轴的窜动撞击箱盖造成箱体漏油, 用42Cr Mo锻钢调质后将碎边剪机刀轴接长, 致使离箱体距离加大30MM, 以便于刀轴的紧固。解决了材质34Cr Ni Mo+42Cr Ni Mo的焊接问题, 既延长刀轴备件的使用寿命, 也解决了剪机箱体漏油问题, 大大减少了维修时间, 极大的稳定了生产。
粗轧机主电机转子100t吊具制作当时粗轧机主电机安装中需要100t吊具, 时间紧、任务重。16Mn+Q235的焊接问题的解决, 确保了该设备顺利制作, 及时交货使用。同时为制作单位积累了制造同类设备的经验, 也为集团公司节约了大量的备件订货资金
ELECTRIC AND MHD MATHEMATICAL MODELSOFANALUMINIUM
摘要：针对异种金属焊接技术的难点和焊接技术的工艺特点, 以及选择焊接材料的基本原则。用合适的工艺方法, 取得了很好的实用效果。
关键词：异种金属,焊接,工艺
参考文献
[1]中国机械工程学会焊接学会.焊接手册 (第二卷) .机械工业出版社, 1993.
[2]安珣, 钱在中.焊接技术手册.山西科学技术出版社, 1999.
金属导管的工装设计与焊接 篇8
在多种航空设备上, 金属导管是其中非常重要的一部分。环焊是导管连接的重要方式之一, 与氩弧焊相比, 焊缝质量更稳定, 同时环焊工装的设计也显得尤为重要, 焊接时待焊处位于封闭焊钳内, 并通以氩气进行保护。
1 金属导管的工装设计
1.1 环焊夹具
由于在实际加工中, 管接头有各种形式, 管子也会弯曲成各种形状。针对不同管形、管接头的管路, 需要对应不同的环焊夹具。夹具既不可与管路配合过紧, 以免拆取时对零件表面造成划伤, 也不可过松, 影响同轴度。每一种夹具我们通过三维软件模拟装配, 确定好夹具的尺寸和管路的安装位置。针对准20×0.8的管路设计了一整套工装, 具体的工装夹具如图1和2所示。
1.2 通氩气装置
管路环焊, 需要通氩气保护。对于通氩气一般采白色胶带粘住氩气管与待焊零件, 另一端用白色表带封住端口。这种方法密封性不好, 氩气流量不易控制, 直接影响焊接质量。为此设计制作了专用通氩气工装。包括连接管和不同规格的管堵头, 如图3、图4所示。此工装不但解决了密封性和流量控制的问题, 更便捷、干净。
1.3 金属导管的焊接
为保证零件焊接两部分对正且贴合紧密, 焊前准备过程对管路端面的要求非常严格, 为了取得良好的焊接效果, 充分的焊前准备是非常必要的。将管端进行研磨后, 对待焊部位进行了抛光, 去除脏物、氧化物和钝化膜等, 钨极也是管路环焊的重要环节, 钨极的调整主要包括钨极形状的磨削和钨极与熔池距离的调整。图5为钨极端部的标准形状。
经过多次试验, 通过便捷的工装设计, 合理的焊接工艺参数, 焊接出合格产品。管路产品示例如图6所示。
2 结束语
通过设计合理的环焊工装和冷却装置, 经过大量的工艺试验, 摸索出最佳的工艺参数, 最终焊接出符合设计要求的平滑的焊缝和优质的产品, 为该零件的大批量交付提供保障, 同时为今后的导管环焊提供宝贵经验。
摘要：环焊是金属导管连接的重要方式之一, 而环焊工装显得尤为重要, 通过确定正确的、简单的、便利的工装, 焊接出高质量的焊缝和导管, 从而提高了生产效率。
对几种金属材料焊接探讨 篇9
1 铸铁类焊接技术
铸铁类金属以其含碳量大、可塑性差等缺点, 所以在焊接方面很差。焊接工作完成后极易呈现出气孔、裂纹和白口结构。因此铸铁类金属很少作为焊接材料出现在生产中。铸铁类金属一般用作局部损伤的铸铁件和因其铸造误差出现焊补的情况。焊条电弧焊和气焊是焊补铸铁做常用的办法。焊补铸件的方法通常有以下几种:①冷焊法:即未焊接时就对铸铁实行不高于400 摄氏度的预热抑或不进行预热, 由于铸铁金属材料极易出现裂缝与白口结构, 所以务必改变它的焊缝化学成分。 要想降低熔深, 就要选择窄焊缝、短电弧及相对小的电流, 并且要控制焊接长度, 在焊接之后轻击焊缝, 以便能使焊接应力降低, 从而能够减少开裂。 ②热焊法:这种方法就是在未焊接时就对铸铁实行不低于60 摄氏度至700 摄氏度的局部和全部预热工作, 并且一定要稳定温度在全部的焊接过程, 焊接完成后再慢慢变冷。 这种焊接的方法可以使大面积保持高温, 并逐渐冷却, 尽量不呈现裂纹以及白口结构。这种焊接法只适合焊接之后要加工抑或小型的比较关键与复杂的铸件。
2 碳钢类焊接技术
碳素钢的碳元素的总含量其可焊性起关键作用, 低碳钢中的合金元素和碳元素如果含量少, 那么这种钢就具备很强的可塑性和很低强度, 就有很好的可焊性, 一般情况下全部的工艺办法东可以应用在其焊接操作上, 而且普通的工艺方法就可以取得良好的焊接接头。 通常不用在焊接前对低碳钢加热, 只有在材料构造具备很强刚性抑或周边环境出现高温天气时才需要对其加热。 沸腾钢里面包括很多磷、硫等矿物质, 并且缺少匀称的分布, 所以我们在对沸腾钢焊接时非常容易导致裂纹出现;焊接较厚板时极易出现层状的撕裂。因此, 镇静钢焊接一般使用在关键的构造。 对于中碳钢的焊接, 由于它含有0.25%到0.45%的碳, 相对于低碳钢, 它确实强度大, 并且容易出现淬硬的情况, 不容易焊接。所以焊接的标准要严格制定, 并且要降低焊接后温度, 假如有特殊情况出现, 还要在焊接之前对其进行预热, 确保其加热温度低于250 摄氏度, 高于150 摄氏度。 另外其构造比较厚, 所以还要保持更高的预热温度。 由于高碳钢的含碳量高, 所以在焊接时比较容易发生淬硬现象, 其焊接的残余抑或是焊接应力会导致裂纹出现, 因此其和焊性比较差。 一般情况下焊接构造不选择高碳钢材料。 这种碳钢的焊接一般只适合对局部损坏器件的修修补补。 若遇到特殊情况, 还要使得预热温度更高, 凭借细小的电流慢慢来焊接, 另外还要减缓同焊接之后的冷却速度。
3 不锈钢类的焊接技术
依据空气冷却之后室内温度的不同可以把不锈钢分成以下几种类型, 比如奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢以及马氏体不锈钢等等, 在生产中使用做普遍的就是奥氏体不锈钢。 在制造焊接构造时, 18-8 型号的奥氏体不锈钢是应用最普遍的, 虽然它包含大量的Ni与Cr。 不过其含有很低的碳, 能够取得很好的可焊性, 一般使用普通的工艺方法就能够完成焊接操作。平时, 在焊接过程里一般选用钨极氩弧焊、等离子弧焊、焊条电弧焊以及埋弧焊。 这种情况一定要选择与母材成分以及焊缝金属相同的焊剂、焊丝以及焊条。一般在焊接时, 可以选择速度较快的固定焊, 大致焊接完成之后, 再努力提升冷却的速度, 最后焊接和腐蚀物质互相接触的表面。 在焊接铁素体不锈钢的时候, 热影响区内存在的铁素体颗粒容易经过过高温度逐渐变得粗糙化, 然后在较短时间内降低焊接接头的韧性以及可塑性, 严重的时候可能断裂。因此, 在焊接之前必须保持不高于150℃的预热温度, 并且选择快速焊以及较小的电流等等, 以便能够尽力避免晶粒粗化的现象出现。 在焊接马氏体不锈钢的时候, 当空气逐渐冷却的时候, 焊缝可以变成马氏体组织, 在焊接之后非常容易发生淬硬, 产生冷裂纹。 含碳量越大, 出现冷裂纹以及淬硬的概率就会越大, 情况也就更加严重。因此, 在焊接以前一定温度在高于200℃同时低于400℃的预热温度, 在进行焊接之后再进行热处理。 如果热处理抑或预热操作没有办法实施, 在这种情况之下就要选择奥氏体类型的不锈钢焊条。焊条电弧焊以及氩弧焊是一般状况下焊接马氏体不锈钢以及铁素体不锈钢最适合的办法。
4 低合金结构钢类的焊接技术
由于低碳钢的含碳量最多为0.25%, 这种钢的可塑性好, 通常不会出现淬硬现象, 可焊性很强。 强度级别和其化学成分直接决定着低合金构造钢的可焊性。 假如低合金钢含有很少的合金元素和含碳量, 那这种钢就具备良好的可焊性。 假如这种钢含有更多的合金元素, 更高的强度, 那这种钢其的焊性反而会很差。 使用率最高的强度角度的低合金构造钢的焊接标准与低碳钢的焊接标准相似。在含碳量增加之后, 其在焊接的时候就极易产生淬硬组织与裂纹的现象, 并且钢的强度越大, 它就越容易产生冷裂。因此, 在进行焊接之前一定要先进行预热。 CO2 保护焊、埋弧焊以及焊条电弧焊等等都适合于低合金构造钢在普通情况下的焊接方法。 电渣焊可以应用在厚板工件的焊接, 例如厚壁压力容器等等。 对于需要全焊透类型的管状工件的打底焊, 我们可以选择钨极电弧焊的方法。
5 结束语
金属材料的可焊性, 就是在焊接金属材料的时候, 能够展现出来的金属材料的化学与物理特性的结合, 并且焊接工艺的水平高低直接决定金属材料的焊接性。 在实际的焊接过程中, 我们需要就具体的金属材料做出详细的分析, 选择最合理的焊接方法去焊接各种不同类型的金属材料, 例如铸铁、不锈钢、高碳钢、低碳钢等等金属材料, 以便能够确保获得的焊接件具有较高的质量水平。
摘要：金属材料通常都有焊接性, 即可焊性, 其在特殊的焊接技术之上, 可以获得优质焊接接头的难度大小, 或者金属材料是否能够焊接加工。焊接结构的很多方面决定着金属材料能否焊接。笔者就几种金属材料的几种焊接进行全面且详细的论述, 希望能够给实际工作中的焊接技术提供经验。
关键词：金属材料,焊接性,焊接技术
参考文献
[1]薛广鹏.几种金属材料焊接方法的探究[J].科技创新与应用, 2012 (24) .
[2]郑继水.谈几种金属材料的焊接[J].价值工程, 2010 (33) .
异种金属焊接研究现状及发展趋势 篇10
科学技术的不断进步对各类工程机械构件的性能,如硬度、耐磨性、耐蚀性、低温韧性、高温持久性等提出了更高的要求。在许多情况下,单纯的一种金属材料已经不能满足工程使用要求,采用焊接方法制造异种金属构件备受人们关注。异种金属的焊接不仅能充分利用各组成材料的优异性能,还大大降低了整体生产成本,显著提高了经济效益,因此,它在石油化工、航空航天、交通运输、电站锅炉及工程机械等行业的机械设备和构件中得以广泛应用。
各种金属因为组织性能的差异(如熔点、膨胀系数、热导率、比热容、电磁性、化学成分等差异),加大了异种金属焊接的难度。因此,在可能形成焊接的前提下,特别要在熔焊条件下获得一个实际可用的焊接接头,还需重视几种效应[1]:高温效应、碳迁移效应、马氏体效应、应力/应变效应等。本文拟对异种金属的焊接进行较为全面的综述和评论,以期为未来的焊接研究及实际生产应用提供参考。
1 异种金属焊接工艺研究
近几十年来,国内外许多学者对不锈钢和碳钢的焊接性做了大量的研究工作[2,3,4]。宋明远[2]分析了1Cr18Ni9Ti不锈钢与20R碳钢两种材料的焊接性,利用H1Cr24Ni13焊丝,采用全氩弧焊接方法,设计不同的坡口角度和根部间隙,严格按照焊接工艺规程施焊,得到了完全符合各种性能指标的1Cr18Ni9Ti不锈钢与20R碳钢异种钢焊接接头。M.Carbucicchio等[3]采用电子束焊和激光焊接,分别对(AISI 1040/AISI 316)和(20CrMn4/AISI 304)两组异种钢的焊接性进行了对比研究,指出辐射条件的选择决定熔化量,提供了合理的入射光强度和速度等焊接工艺参数。
随着材料加工技术的快速发展,具有高强度、高韧性、耐磨、耐腐蚀、耐低温、耐高温、无磁性等特殊性能的合金钢的大量使用,人们对不锈钢和低合金钢异种钢焊接性也做了大量的研究工作[5,6,7]。Zheng Sun等[5]采用激光焊接方法,通过对比是否采用镍基填充材料的AISI347/13CrMo44焊接接头的组织性能,发现采用镍基填充材料可以缩小焊接接头的脆硬区。在特殊的生产作业中,特殊用途钢与低合金钢异种钢焊接也很普遍,如高温高压环境下耐热钢与低合金钢的焊接,耐热钢与耐热钢之间的焊接;酸碱环境中耐蚀钢与低合金钢的焊接。在一般的工程应用中,常用低合金钢之间异种钢的焊接也十分普遍 。另外,高速钢与优质钢的焊接性研究也日趋成熟。
此外,随着有色金属及其合金在汽车、电子、航空航天等高新技术领域的逐渐推广应用,镁合金与其他金属的连接问题将是今后镁合金焊接的前沿课题[8]。关于有色金属的异种金属焊接性的研究,国外学者已经做了大量的工作[9,10,11],但在国内却几乎还是一片空白。
2 异种金属焊接接头的组织性能研究
2.1 焊接区的组织分析
焊缝的组织结构主要取决于母材和焊材的原始组织、化学成分、物理性能及焊接工艺。一般认为,异种金属焊焊缝区以焊缝中心线为界分为两个区域。G.Madhusudan Reddy等[12]利用电子束焊完成了AISI304奥氏体不锈钢和AISI430铁素体不锈钢的焊接,与AISI304连接区域的组织是等轴晶,而与AISI430连接区域的组织是柱状晶。这是由于两种不锈钢的热导率不同造成的,前者的热导率比后者的小,在焊接过程中,铁素体母材垂直于焊缝区方向的热流量可以达到最大值,因此晶粒可以朝着这个方向快速长大,形成柱状晶。
焊接过程中,母材热影响区上各点所经历的焊接热循环以及焊后的冷却速度均不相同,导致整个焊接热处理区的组织和性能呈现不均匀性,这种不均匀性在异种金属焊接接头中表现得尤为突出。卢金斌等[13]研究了1Cr17Mn6Ni5N与Q235异种钢焊接接头组织,结果表明,在碳钢侧的热影响区有局部区域形成粗晶区的魏氏组织,这是由于过热引起奥氏体晶粒严重长大,冷却时首先沿奥氏体晶界析出粗大的铁素体针,然后剩余的A转变为P。F沿A晶界析出,并且沿着A晶粒内某惯习面不断长大,从而形成粗大的魏氏组织;在不锈钢侧的组织,其组织为A+δ-F,同时还发现ε-M形成。
熔合区是焊缝向热影响区过渡的区域,也称为熔合线,异种金属的焊接一般存在两条熔合线。Savage等[14]将融合区分为“不完全混合区”和“部分熔化区”两部分,中间由焊接边界分开。潘春旭等[15]利用透射电镜技术研究发现,在更高的放大倍数和分辨率下,熔合区的组织变化更为复杂,它由单相A、A+马M、类M区和细小F+P晶粒区等组成。近10年来,人们借助计算机模拟等现代技术就融合区进行深入的研究。邹杨等[16]采用原位观察法研究了Cr5Mo+A302异种焊接接头的腐蚀行为,结果发现,与其它特征区相比,熔合区的耐腐蚀性能最差,易产生“氢致剥离开裂”;宽熔合区具有较强的抗“剥离开裂”腐蚀能力。这些现象与熔合区组织不均匀、碳迁移、氢富集和应力集中等因素有关。
2.2 焊接区的力学性能分析
在焊缝区的力学性能研究中,人们仍然沿用拉伸试验、冲击试验和硬度试验等手段进行分析。通过焊后热处理可以优化焊接接头的力学性能,但热处理也会降低焊接区的某种力学性能。由于焊缝区组织粗大,其强度和硬度要高于母材,而韧性则低于母材,时效处理可以改善焊缝的韧性。然而,过时效会导致粗晶区的析出相的数目增多,基体回复、再结晶程度过大,导致硬度下降,即出现软化现象。由于组织变化和碳迁移在接头异质界面融合线两侧产生较大的硬度差,二次回火可使硬度整体下降,但几乎不影响其分布规律。
G.Madhusudan Reddy等[12]对奥氏体、铁素体和双相不锈钢两两之间焊接接头性能的研究表明,所有接头的冲击韧性都小于母材,而电子束焊的焊接接头的冲击韧性和缺口拉伸强度均优于摩擦焊。对于电子束焊,铁素体不锈钢一侧的熔合区和双相不锈钢一侧靠近熔合线的热影响区的硬度要比其他区域的高很多,而奥氏体一侧的各区域的硬度相当。对于摩擦焊,奥氏体不锈钢一侧和双相不锈钢一侧界面处的硬度最高,这可能是由于摩擦焊过程的加工硬化效应所致。
2.3 稀释与碳迁移现象
异种金属焊接不可避免地会产生稀释现象,熔焊时融合线附近焊缝金属受到母材稀释,导致缺陷的产生,力学性能降低,因此必须尽量降低稀释程度。研究表明,通过冶金措施和工艺措施的综合作用可以补偿和降低稀释现象。
异种金属焊接接头在焊接、热处理和长期在高温服役的过程中,在焊缝金属和母材界面附近发生反应扩散使碳迁移,低合金一侧的碳元素通过焊缝边界向高合金焊缝中迁移,使界面两侧形成脱碳和增碳层。一般认为,异种钢焊接过程中的碳迁移是受化学势控制的“上坡扩散”引起的。目前,有关碳迁移定性研究已经成熟。文献表明,在高温运行过程中碳的迁移主要集中在熔合区的马氏体层中,很难向奥氏体焊缝中作长程扩散。这是因为在高温下碳在α-Fe中的扩散能力比在γ-Fe中大得多,碳很难跨过奥氏体/类马氏体焊接边界向焊缝内作长程扩散[1,17]。关于碳迁移的理论分析和定量计算已经成为诸多学者的研究热点。M.L. Huang等[18]采用埋弧焊连接5Cr-0.5Mo和21Cr-12Ni,研究不同时效和服役条件下5Cr-0.5Mo/21Cr-12Ni接头碳迁移规律,结果表明碳迁移遵循Fick第二定律。杨厚君等[19]采用有限差分法寻求碳迁移的数值解,并利用扩散通量和扩散驱动力活度的知识处理网络的内边界问题,讨论了有限差分方程的稳定性、收敛性以及对边界条件的稳定性。计算结果表明,用有限差分法进行异种钢接头界面碳迁移状态辨识与试验结果碳分布的趋势较为接近。
碳迁移的研究前景十分广阔,在今后的研究工作中,人们可以利用现代技术手段(如计算机模拟技术等)分析研究碳迁移与力学性能的函数关系、增碳层与温度和时间的函数关系、碳迁移浓度变化与温度和时间的函数关系;碳迁移速率与合金元素浓度和种类的函数关系等。
2.4 焊接区的应力/应变状态
异种金属焊接接头的应力/应变状态十分复杂,目前尚未形成统一的理论。其产生原因主要包括以下几点:
(1)在高温高压含氢环境中运行的异种金属焊接接头,由于氢的吸附、扩散和聚集,在熔合区形成氢富集。氢富集产生的氢压会造成熔合区内应力状态失衡,在停止高温运行后会产生延迟裂纹,即“氢致剥离”裂纹。因此,氢富集区是焊接接头的薄弱区。
(2)两种材料的热膨胀系数不同,导致在焊接界面处产生很大的热应力。
(3)接头在热处理或高温下运行时,由于碳迁移形成脱碳层和增碳层,冷却时,拘束应力在脱碳层可得到松弛,导致拘束力集中在增碳层,形成局部应力集中。
(4)其他因素如外部压力、交变载荷、焊接变形等也会产生应力。
关于焊缝接头各区域的应力分布状态,目前还存在很大的争议。多数学者认为焊缝区和熔合区受拉应力、热影响区受压应力的分析较为合理。对于奥氏体焊缝,在冷却过程中,大多数为先析出δ-Fe相模式凝固结晶,然后进行δ-γ固态相变,这两个过程均产生体积收缩,必然会在焊缝及过渡区引起较大的拉伸应力[1]。与此相反,对珠光体的热影响区则产生压应力。
近十几年来,人们开始利用计算机模拟对焊接接头的应力分布进行定性、定量分析,有限元分析手段在这方面显得特别重要[21,20,21,22]。Chin-Hyung Lee等[20]采用三维热弹塑性有限元分析方法对比了SM400/SM490、SM400/SM520、SM400/ SM570 3种接头的应力分布情况,结果表明,3种接头的纵向残余应力随着屈服应力的增大而增大,即SM400/SM490
2.5 异种金属焊接接头的腐蚀性能研究
在石油化工和电站锅炉等行业中,腐蚀已成为异种钢焊接接头最常见的失效形式。根据使用环境的不同,焊接接头的腐蚀可分为应力腐蚀、热腐蚀和电化学腐蚀。
应力腐蚀是构件(敏感金属或合金)在一定的拉应力(施加的外应力或残余应力)和一定的腐蚀介质环境共同作用下所引起的腐蚀过程,它是构件在运行中的一种重要破坏形式。其研究内容主要包括腐蚀疲劳敏感性、应力腐蚀开裂速率、腐蚀疲劳裂纹扩展因子参数的测定,研究方法有恒变形法、恒载荷法、断裂力学实验法、慢应变速率拉伸法等。热腐蚀是金属表面在高温下由于氧化及与硫化物或其他污染物(如氯化物)反应的复合效应而形成熔盐,使金属表面正常的保护性氧化物熔解、离散和破坏,导致表面加速腐蚀的现象。相对而言,在异种金属接头腐蚀失效中,电化学腐蚀最为常见,其研究手段也相对成熟,尤其是异种金属接头的宏观腐蚀行为的研究。目前,人们已经开始利用计算机等手段就异种金属接头的微观腐蚀行为进行研究。异种金属焊接接头腐蚀行为的影响因素归结起来,主要有以下几点:(1)阴/阳极面积比,在电偶腐蚀中,阴极反应受氧扩散控制,随阴/阳极面积比增大,腐蚀电流急剧增加[23];(2)焊缝中C、Cr等主要元素对焊缝金属抗腐蚀性能的影响,合理调整和控制焊缝的化学成分,特别是Cr的含量,同时尽可能降低焊缝的含碳量,可以提高焊缝金属抗腐蚀性能[24];(3)熔合区中存在“氢富集”,易导致“氢致剥离开裂”,造成沿晶断裂;(4)熔合区的宽度影响,宽熔合区具有较强的抗“剥离开裂”腐蚀能力;(5)应力集中,焊缝接头在拉应力和特定环境的共同作用下引起应力腐蚀开裂;(6)晶粒度和夹杂物的影响,夹杂物所在区域是易腐蚀区,是微裂纹的起源,晶粒度越细越能防止裂纹的产生;(7)热处理的影响,经焊后热处理,熔合区的抗腐蚀性能会降低。
2.6 异种金属焊接与热处理
由于焊接过程类似于金属冶炼过程,有时因为焊接工艺的选择、焊材匹配不合理,焊后接头的组织性能未能达到要求,采用焊后热处理可以弥补这些不足。一般认为,焊后热处理可以改善组织,提高焊缝的塑性,使氢逸出,消除焊接残余应力,降低应力腐蚀的敏感性,软化热影响区。对于异种金属焊接接头是否要进行焊后热处理存在不同的观点,部分学者认为[1]应尽量避免焊后热处理,其理由是:焊后热处理会促进碳的迁移,使接头性能进一步恶化;碳化物和σ相的析出会导致焊缝金属脆化和耐腐蚀性能降低等不利后果;焊后热处理不能达到消除残余应力的目的,只能使其重新分布;对某些高合金钢,如奥氏体钢,焊后热处理会促进网状组织的形成[25]。
对于一些淬硬倾向很大的焊接接头(如电渣焊接头),为了改变HAZ的韧性,减少冷裂敏感性,必须要进行焊后热处理。Bhaduri A.等[26]研究发现,短时间的高温焊后热处理对接头的高温时效性能有利,尤其是对Ni基合金焊缝金属情况。研究表明[27,28],焊后热处理的去应力效果比较明显。李萌盛等利用ANSYS研究了T91/SUS304异种钢焊接接头的焊接温度场和残余应力场的数值模拟,结果表明,低的焊接热输入或双道焊能够减小焊接热影响区的宽度,并使接头残余应力峰值降低,且焊后热处理能明显降低接头的焊接残余应力。
3 异种金属焊接今后的研究热点与发展趋势
随着人们对焊接领域研究的不断深入,异种金属焊接已经成为工程应用不可缺少的工艺手段,并已成为焊接领域的研究热点。对异种金属焊接的研究已经深入到各个领域,在今后的研究工作中,重心将偏向以下几个方面:
(1)新焊材的研制。如何克服因母材性能差异形成劣质异种焊接接头的问题是异种金属焊接面临的重大挑战。研制出同时具有两种母材性能的焊材或填充材料,其意义等同于缩小母材的性能差异,减少碳的迁移,提高接头的高温持久性能,达到改善异种金属焊接接头的目的。
(2)提高异种金属焊接接头的抗腐蚀性能。在石油化工和电站锅炉等行业中,腐蚀成为异种钢焊接接头最常见的失效形式。由于接头由两种不同的母材和填充材料经过高温快冷结合而成的,组织结构复杂,相对于母材,异种金属焊接接头抗腐蚀能力很低。因此,如何提高异种钢焊接接头抗腐蚀性能也是工程实践中急需解决的难题。
(3)采用现代先进的检测手段和计算机模拟技术深入研究异种金属焊接接头的腐蚀性能、应力分布、碳迁移规律等,构建完善的数据库,为异种金属焊接作业提供参考依据。
(4)轻合金异种材料焊接。随着航天航空、电子产业的飞速发展,轻金属材料的日益普及,轻合金异种材料焊接将成为轻工业领域的主要工艺手段。
4 结语
(1)异种金属焊接接头组织变化复杂,易形成粗大晶粒等缺陷,如何改善异种金属焊接接头组织仍然是一个难题;今后的研究工作中,人们可以从焊材的匹配、冷却速度的控制和焊后热处理等方面寻找突破口。
(2)由于碳的迁移和金属稀释等原因,异种金属焊接接头的力学性能、高温性能和腐蚀性能等往往低于母材,并存在复杂的应力分布,其中熔合区是最薄弱环节,如何提高熔合区的综合性能是今后异种金属焊接研究的重点与难点。
(3)异种金属焊接今后的研究重心将偏向新焊材的研制、接头抗腐蚀性能的提高、轻合金异种材料的焊接等,现代先进的检测手段和日益发展的计算机模拟技术将成为主要的研究手段。
摘要：随着新材料、新设备、新工艺的应用日益广泛,异种金属焊接在工程应用中显得越来越重要。从焊接工艺、组织特征、力学性能、稀释和碳迁移、应力/应变状态、腐蚀性能及焊后热处理等方面对国内外在异种金属焊接方面的研究成果进行了综述,得出异种金属焊接接头各区域的组织和性能极其不均匀、熔合区为最薄弱环节的结论。指出异种金属焊接今后的研究重心将偏向新焊材的研制、接头抗腐蚀性能的提高、轻合金异种材料的焊接等领域。
几种金属材料焊接方法的探究 篇11
碳素钢的焊接性取决于其含碳量的高低, 碳素钢分为高碳钢、低碳钢和中碳钢, 其中高碳钢的焊接最为复杂, 所以焊接性相对较差。由于高碳的分数在0.6%, 焊后其热影响区经常会出现淬硬组织, 而导致在焊接应力或焊接残余应力的作用下出现裂纹。因此, 焊接结构通常不会选择高碳钢。中碳钢的焊接, 其质量分数为0.25%-0.45%之间, 相较于高碳钢来说, 强度较低, 淬硬倾向稍好一些, 焊接时应仔细确定焊接规范并减缓焊后冷却速度。或者在焊接前线预热, 预热温度约为150%-250%。对于厚度较大的中碳钢结构来说, 预热温度可根据实际情况适当调高。低碳钢的含碳量与合金元素较低, 因此相对于高碳钢和中碳钢来说, 低碳钢的焊接性最好。低碳钢强度低, 塑性好, 几乎各种工艺都可以对其进行焊接, 而不需要采用特殊工艺措施就可以获得优质的焊接接头, 也无需预热, 仅在环境温度较低或结构刚性过大时, 才考虑预热措施。
2 低合金结构钢的焊接技术
由于碳质量的分数不超过0.25%, 所以低碳钢在焊接时具有较好的塑性, 更没有淬硬倾向。低合金结构钢的焊接性由其化学成分和强度等级决定, 其中焊接性较好的合金钢为含碳量低且合金元素量少。低合金结构钢的强度等级越高, 意味着合金元素越多, 相应的就会降低焊接性。常用的低强度等级的低合金结构, 与低碳钢的焊接规范大体一致。如果碳当量数越多, 则焊接时越容易出现淬硬组织, 而导致裂缝的生成。另外, 随着钢的强度级别的升高, 冷裂倾向也随着增大。所以, 在焊接之前需要先进行预热。焊接低合金结构钢的常用方法有焊条、电弧焊、埋弧焊等。一般情况下, 在要求全焊透的钢性工件打底焊时, 会采用钨极电弧焊;在焊接厚板工件时模壳采用电渣焊。
3 不锈钢的焊接技术
根据空冷后室温组织的区别, 可将不锈钢分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢以及奥氏体不锈钢等, 其中应用最广泛的应属奥氏体不锈钢。焊接结构制造中18-8型的奥氏体不锈钢最为多见, 虽然其中铬、镍的含量较高, 但含碳量低, 因此具有较好的焊接性, 可以不采取特殊工艺措施就能进行焊接。在实际生产中, 可采用焊条、电弧焊和钨极氩弧焊, 或者埋弧焊、等离子弧焊也可以完成焊接工作。在选择焊条、焊丝以及焊剂时, 要注意焊缝金属与母材的成分, 确保其类型相同。焊接时, 应控制电流, 使用较小电流, 和快速不摆动焊, 焊后要加快冷却的速度, 另外应最后焊接接触腐蚀介质的表面。铁素体不锈钢焊接时热影响区中的铁素体晶粒容易受热粗化, 而降低焊接接头的塑性、韧性, 严重时可能会导致开裂。所以, 在进行焊接时预热温度应控制在150%以下, 并采用小电流、快速焊等工艺, 防止晶粒粗大倾向过快。马氏体不锈钢在焊接过程中, 只需在空冷条件下就可以转变为马氏体组织, 从而导致焊后淬硬倾向较大, 而容易导致裂纹的出现。
4 焊缝缺陷的修正措施
在金属焊接的过程中, 经常会出现焊缝, 而如何进行修补则成为备受关注的问题, 因此在焊缝缺陷修正过程中应对以下几个方面加以注意:
4.1 焊缝缺陷消除的焊补严禁在带压、背水的情况下进行。
4.2 如果焊接材质有预热要求, 当工作环境气温不足0℃时, 需采取一定的预热措施。
4.3 有些焊件要求热处理, 因此必须在进行热处理之前首先修正缺陷。
4.4 补焊时多用小电流、不摆动, 多层多道焊, 而不得使用过大电流。
4.5 如果补焊的金属材料具有较大刚性时, 除了第一层和最后一层, 在焊后的热状态下可进行锤击, 而且要保证每层焊道的起弧和收弧应有一定的错位。
4.6 采用控制线能量施焊法, 进行手工电弧焊D、E级钢和高强度结构钢焊缝缺陷的焊补, 任一缺陷的补焊过程中都不得出现停顿, 必须保证一次焊补完成, 且预热温度和层间温度都应保持在100℃以上。
4.7 按原焊缝的探伤要求重新检查修正后的焊缝, 如果再次出现超过允许限值的缺陷, 必须重新修正, 直至补焊合格, 因此需要提高焊补质量意识, 将焊补的次数控制在规定返修次数的范围之内。
在焊补的过程中, 做好以上几个措施, 可有效减少焊接缺陷的出现频率, 从而防止机组在缺陷的状态下运行。
5 结束语
金属材料的焊接性实际上指的是金属材料在焊接过程中, 对物理性能和化学性能的综合体现, 而且还会受到焊接工艺水平的影响。在实际操作中, 对于碳钢、低合钢金结构钢等不同的金属材料的焊接, 应根据具体情况, 选择最合适的焊接方法, 从而获得高质量的焊接件
摘要：可焊性, 即指的是在一定焊接技术条件下, 金属材料获得优质焊接接头的复杂程度与简单程度, 金属材料对焊接加工的适应性。焊接接头的组织及其性能对于金属材料的焊接性有着决定性的作用。本文将对几种常见金属材料焊接方法进行介绍, 希望具有借鉴意义。
关键词：金属材料,焊接方法,焊补
参考文献
[1]郑继水.谈几种金属材料的焊接[J], 价值工程, 2010, 29
[2]石洪民.谈几种金属材料的焊接[J], 煤炭技术, 2008, 27