1、第二十一讲 金属的焊接性与焊接结构设计主讲：曹光明金属的焊接性与焊接结构设计一、 常用金属材料的焊接性 1、焊接性概念 2、碳当量 4、低合金结构钢的焊接性 3、碳钢的焊接性 二、 焊接应力与变形 三、焊接结构工艺设计 1、焊接结构材料的选择 2、焊接方法的选择 3、焊接接头设计 3、焊接变形及预防措施 2、焊接应力及减小措施 5、铸铁的焊补 4、焊缝的设计四、 常见的焊接缺陷 （了解） 1、产生原因与变形形式 一、常用金属材料的焊接性 1、焊接性概念 金属材料在一定的焊接工艺条件下， 获得优质焊接接头的难易程度。 金属的焊接性与焊接结构设计焊接方法、材料、焊接规范、结构型式、预热及热处理等。
2、 焊接性内容： （ 1）工艺焊接性， 指焊接接头产生工艺缺陷的敏感性， 尤其是出现各种 裂缝的可能性； （ 2）使用焊接性， 指焊接接头在使用中的可靠性， 包括焊接接头的力学 性能及其它特殊性能（如耐热、耐蚀性能等）。 2、焊接性的评定 评定方法： 各种焊接试验。C当量 评定碳钢和普低钢的焊接性。 碳当量经验公式： 式中元素符号为钢中该元素含量的质量百分数，其值取成分范围的上限。 金属的焊接性与焊接结构设计当 0.4%时， 塑性良好， 淬硬和冷裂倾向小， 焊接性好， 当 =0.40.6%时， 塑性下降， 淬硬及冷裂倾向明显， 焊接性较差。 焊前适当预热，焊后缓慢冷却。 当 0.6%时， 塑性较
3、差。 淬硬和冷裂倾向严重， 焊接性很差， 焊前需要高温预热， 焊接时要采取减少焊接应力和防止裂纹的工艺措施， 焊后需要进行适当热处理等。 一般焊件不会产生裂纹。 3、碳钢的焊接性 金属的焊接性与焊接结构设计（ 1）低碳钢的焊接： C 0.25%， 塑性好，无淬硬倾向，焊接性好， 无需任何工艺措施，适于各种方法。 （ 2）中碳钢的焊接： C=0.25-0.6%， 淬火钢，焊接性由良好 差。 焊缝及热影响区易产生气孔、裂纹。 工艺措施： 焊前预热（ 150250 ）， 焊后缓冷并去应力回火。 焊件开坡口， 且采用细焊条、小电流、多层焊。 选用塑、韧性好的低氢型焊条， 提高焊缝塑性，防止裂纹。 （
4、3）高碳钢的焊接： 含碳量高，导热性差，淬硬倾向大， 一般不用于制造焊接结构， 仅对损坏的机件进行焊补。 焊补时也要采取与中碳钢类似的工艺措施，以避免产生裂纹。 4、低合金结构钢的焊接性 金属的焊接性与焊接结构设计普低钢的焊接性与低碳钢类似， 但 b 焊接性 低强度普低钢： s 400MPa， CE 0.4%， 焊接性良好， 无需工艺措施。 如： 16Mn、 9Mn2。高强度普低钢： s 400MPa， CE 0.4-0.5%， 焊接性较差，冷裂倾向大。 如： 15MnVN、 18MnMoNb、 14MnMoV。焊前预热（ 150250 ）， 焊后缓冷； 选用低氢型焊条； 焊件开坡口， 且采用
5、细焊条、小电流、多层焊。 5、铸铁的焊补 金属的焊接性与焊接结构设计（ 1）铸铁焊补的特点 接头易产生白口、硬化组织； 接头易产生裂纹； 焊缝区易产生气孔、夹渣。 熔池易流失，一般用于平焊补。 （ 2）铸铁焊补方法 热焊法： 焊前将焊件整体或局部预热至 600700 并施焊，焊后缓冷。 用于形状复杂，焊后需要机械加工的重要件。 如汽缸体、汽缸盖、机床导轨等。 5、铸铁的焊补 金属的焊接性与焊接结构设计 冷焊法： 焊前不预热或低温预热（ 400 ）的焊补方法。 用于易变形件焊补。 冷焊法主要依靠焊条来调整焊缝的化学成分， 增强焊缝的石墨化能力， 以防止或减少白口和裂纹的产生： 钢芯铸铁焊条： 适
6、用于非加工表面的焊补。 石墨化铸铁焊条： 适用于较大灰口铸铁件的焊补。 焊缝性能与母材基本相同，具有良好的加工性 铜基铸铁焊条： 主要用于一般铸铁件的焊补。 抗裂性好，可进行机械加工。 镍基铸铁焊条： 主要用于重要件加工表面的焊补。 良好的抗裂性与加工性 高钒铸铁焊条： 主要用于一般铸铁件的焊补。 可进行机械加工、塑性和抗裂较好。 二、焊接应力与变形 金属的焊接性与焊接结构设计1、焊接应力与变形产生的原因与形式： 焊件在焊接过程中受到不均匀加热和冷却。 低碳钢平板对接焊时应力和变形的形成 （ a）焊接中 （ b）冷却后 （ 1）原因：金属的焊接性与焊接结构设计（ 2）焊接变形的基本形式 变 形形式 示意 图 产 生原因收 缩变 形 由 焊 接后 焊缝 的 纵 向（沿 焊缝长 度方向）和横向（沿 焊缝宽 度方向）收 缩 引起 角 变 形 由于 焊缝 横截面形状上下不 对 称， 焊缝 横向收 缩 不均引起 弯曲 变 形 焊缝 布置不 对 称， 焊缝较 集中的一 侧纵 向收缩较 大引起 扭曲 变 形 由于 焊 接 顺 序和 焊 接方向不合理引起 结 构上出 现 扭曲 波浪 变 形 薄板 焊 接 时 ， 焊 接 应 力使薄板局部失 稳 而引起
