《异种钢焊接课程设计》毕业学术论文.doc

*******大学课程设计专用纸 N0： PAGE 2 *******大学 目录 1.异种钢的焊接2 1.1异种钢焊接接头的焊接性2 2焊接工艺的确定 5 2.1 焊接材料的选择 5 2.2 焊接方法的选择6 2.3焊接方法介绍6 3材料焊接性分析10 4焊接工及参数选择11 4.1 手工电弧焊11 4.2 埋弧焊12 5焊接工艺流程13 5.1钢材的矫正13 5.2放样，划线与号料13 5.3下料13 5.4装配焊接14 6焊接质量检验16 7本课题研究的意义及目的20 参考文献21 1. 异种钢焊接 1.1 异种钢焊接接头的焊接性 1.主要物理性能 由于两种材料的熔点﹑密度﹑导热性都不同，线膨胀系数﹑晶格参数也有所差异，因此在焊接这两种金属时对选择可行的焊接方法，合理的焊接工艺有较大的影响。异种材料电磁性相差较大时，则使焊接电弧不稳定，焊缝成形不好甚至形成不了焊缝。 2.异种钢的焊接性 焊接异种钢通常要比焊接同种钢困难。因为，除了金属本身的物理化学性能对焊接性的影响之外，两种钢的差异会在更大程度上影响它们的焊接性。 (1)物理性能的差异：两种材料物理性能的差异主要是指熔化温度、线膨胀系数、热导率和比电阻等的差异，将影响焊接的热循环过程、结晶条件，降低焊接接头的质量。当异种材料热物理性能的较大差异会使熔化情况不一致时，就会给焊接造成一定的困难；线膨胀系数相差较大时，会造成接头较大的焊接残余应力和变形，易使焊缝和热影响区产生裂纹。异种材料电磁性相差较大时，则使焊接电弧不稳定，焊缝成形不好甚至形成不了焊缝。 (2)结晶化学性能的差异：结晶化学性能的差异主要是指晶格的类型、晶格参数、原子半径原子的最外层电子结构等的差异，也就是通常所说的“冶金学上的不相容性”两种被焊金属在冶金学上是否相容，取决于他们在液态和固态时的互溶性以及这两种材料在焊接过程中是否产生金属间化合物（脆性相）。 研究表明能够形成连续固溶体的一种材料具有良好的焊接性，有限的溶解度有时会形成金属间化合物或使饱和固溶体的剩余成分析出，从而降低接头的性能。这时因为焊接互溶性有限的两种金属或合金时，能否防止裂纹的产生主要取决于结晶条件材料的相变性质以及状态。 (3)材料的表面状态：材料的表面状态是很复杂的，表面氧化层（氧化膜）、结晶表面层情况、吸附的氧离子和空气分子、水、油污、杂质等的状态，都直接影响到异种材料的焊接性。此外，焊接一种材料时，必定会产生一层成分、组织及性能与母材不同的过渡层，过渡层的性能会给焊接接头的整体性能带来重大的影响；过大的融合比，会增加焊缝的稀释率，使过渡层更加明显；焊缝金属与母材的化学成分相差越大，熔池内金属越不容易充分混合，过渡层越明显，熔池内金属液态存在的时间越长，越容易混合均匀。焊接异种材料时需要采取相应的焊接工艺措施来控制过渡层，来保证接头的性能[4]。 3.异种金属焊接接头特点 异种金属材料焊接接头和同种金属焊接接头的本质差异和特点，在于熔敷金属两侧焊接热影响区和母材有如下诸方面的不均匀性。 (1)化学成分的不均匀性：由于焊缝两侧的金属和焊缝的合金成分有明显的差别。随着焊缝形状、母材厚度、焊条药皮或焊剂、保护气体种类的不同，焊接熔池的行为也不一样。因而。母材的融化量也随之而不同。熔敷金属与母材融化区得化学成分由于相互稀释也将发生变化。由此可见，异种金属焊接接头各区域化学成分的不均匀程度，不仅取决于母材和填充金属材料各自的原始成分，同时也随焊接工艺而变化。例如异种金属施焊是所用的焊接电流要尽量小，熔深要浅则受稀释的影响就小。 (2)组织的不均匀性：由于焊接热循环的作用，焊接接头各区域的组织也不同，而且，往往在局部的地方相当复杂的组织结构。金属焊接接头中焊缝区的组织结构，组织的不均匀性，决定于母材填充材料的化学成分，同时也与焊接方法、焊道层次、焊接工艺以及焊后热处理过程有关。 (3)性能的不均匀性：焊接接头各区域化学成分和组织的差异，带来了焊接接头力学性能的不同，焊接接头各区域的强度、硬度、塑形、韧性都有很大的差别，有时在3~5各晶粒的范围内，显微镜硬度出现成倍的变化。在焊缝两侧的热影响区，其冲击值甚至有几倍只差。高温下的蠕变极限和持久强度也会因成分和组织的不同，相差极为悬殊。物理性能对焊接接头影响最大的因素有热膨胀系数和热导率，它们的差异决定着焊接接头在高温下的使用性能。 (4)应力场分布的不均匀性：这是因为接头各区域具有不同的塑形决定的；另外，材料导热性的差异，将引起焊接热循环温度场的变化，也是残余应力分布不均匀的因素之一。由于异种金属焊接接头各区域热膨胀系数不同，接头在正常使用条件下，因温度循环而出现在界面上的附加热应力，其分布也不均匀，甚至还会出现应力高峰，从而成为焊接接头断裂的重要原因。 总之