金属材料焊接性能的影响因素

  • 行业动态 2020-04-22 分享新闻到:
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1材料因素
材料包括基材和焊接材料。在相同的焊接条件下,母材的物理性能和化学成分是决定母材焊接性的主要因素。
物理性能:如金属的熔点、导热系数、线膨胀系数、密度、热容等因素,对热循环、熔化、结晶、相变等过程都有影响,从而影响焊接性。不锈钢等低导热材料在焊接过程中具有温度梯度大、残余应力高、变形大等特点。并且由于高温停留时间长,热影响区晶粒长大,对接头性能有影响。奥氏体不锈钢线膨胀系数大,接头变形和应力严重。
就化学成分而言,最重要的元素是碳,也就是说,金属中的碳含量决定了它的焊接性。钢中的大多数其他合金元素也不利于焊接,但它们的作用通常比碳小得多。随着钢中碳含量的增加,硬化倾向增大,塑性降低。一般以焊接过程中金属材料对裂纹的敏感性和焊接接头力学性能的变化作为评价金属材料焊接性的主要指标。碳含量越高,焊接性越差。含碳量小于0.25%的低碳钢和低合金钢,具有良好的塑性和冲击韧性,焊接接头具有良好的塑性和冲击韧性。焊接过程易于控制,具有良好的焊接性。
此外,钢的冶炼轧制状态、热处理状态、显微组织状态等,在不同程度上对焊接性有影响。通过细化晶粒和控制轧制工艺,提高了钢的焊接性。
焊接材料在焊接过程中直接参与一系列的化学和冶金反应,决定着焊接金属的成分、结构、性能和缺陷的形成。如果焊接材料选择不当,与母材不匹配,不仅无法获得满足使用要求的接头,还会导致裂纹等缺陷的产生和组织性能的变化。因此,正确选择焊接材料是保证焊接接头质量的重要因素。
 
2工艺因素
工艺因素包括焊接方法、焊接工艺参数、焊接顺序、预热、焊后热处理和焊后热处理。焊接方法对焊接性影响很大,主要表现在热源特性和保护条件上。
不同焊接方法的热源在功率、能量密度和最高加热温度上有很大的差异。不同热源下的金属焊接会表现出不同的焊接性能。例如电渣焊功率大,但能量密度低,最高加热温度不高。焊接过程加热缓慢,高温停留时间长,热影响区晶粒尺寸较大,冲击韧性明显降低。相比之下,电子束焊接、激光焊接等方法,功率小,但能量密度高,加热快。高温停留时间短,热影响区很窄,不存在粮食生长的危险。
通过调整焊接工艺参数,采用预热、后热、多层焊、控制层间温度等工艺措施,可以调节和控制焊接热循环,从而改变金属的焊接性。采用焊前预热或焊后热处理等措施,完全可以获得无裂纹缺陷、满足性能要求的焊接接头。
 
3结构因素
主要是指焊接结构和焊接接头的设计形式,如结构形状、尺寸、厚度、接头坡口形式、焊缝布置及其截面形状等因素对焊接性的影响。其影响主要表现在传热和受力状态上。不同的板厚、不同的接头形式或槽形对结晶方向和晶粒长大都有影响。结构的开关、板厚和焊缝布置决定了接头的刚度和约束程度,影响接头的应力状态。晶体形貌差、应力集中严重、焊接应力过大是形成焊接裂纹的基本条件。降低接头刚度、减少交叉焊缝、减少引起应力集中的各种因素是提高焊接性的重要措施。
 
4使用条件
指焊接结构在使用过程中的工作温度、载荷条件和工作介质。这些工作条件和操作条件要求焊接结构具有相应的性能。焊接结构在低温下工作,必须具有抗脆断性能。高温下工作的结构应具有抗蠕变性能。该结构在交变载荷作用下具有良好的抗疲劳性能。在酸、碱或盐介质中工作的焊接容器应具有较高的耐腐蚀性等,总之,使用条件越严格,对焊接接头的质量要求越高,材料的焊接不易保证。
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