⑴预热预热有利于减低中碳钢热影响区的最高硬度,防止产生冷裂纹,这是焊接中碳钢的主要工艺措施,预热还能改善接头塑性,减小焊后残余应力.通常,35和45钢的预热温度为150～250℃含碳量再高或者因厚度和刚度很大,裂纹倾向大时,可将预热温度提高至250～400℃.
若焊件太大,整体预热有困难时,可进行局部预热,局部预热的加热范围为焊口两侧各150～200mm.
⑵焊条条件许可时优先选用碱性焊条.
⑶坡口形式将焊件尽量开成U形坡口式进行焊接.如果是铸件缺陷,铲挖出的坡口外形应圆滑,其目的是减少母材熔入焊缝金属中的比例,以降低焊缝中的含碳量,防止裂纹产生.
⑷焊接工艺参数由于母材熔化到第一层焊缝金属中的比例最高达30%左右,所以第一层焊缝焊接时,应尽量采用小电流、慢焊接速度,以减小母材的熔深.
⑸焊后热处理焊后最好对焊件立即进行消除应力热处理,特别是对于大厚度焊件、高刚性结构件以及严厉条件下(动载荷或冲击载荷)工作的焊件更应如此.消除应力的回火温度为600～650℃.
若焊后不能进行消除应力热处理,应立即进行后热处理.
焊接工艺基础知识 焊接是通过加热、加压,或两者并用,使两工件产生原子间结合的加工工艺和联接方式.焊接应用广泛,既可用于金属,也可用于非金属.
金属焊接方法有40种以上,主要分为熔焊、压焊和钎焊三大类.
熔焊是在焊接过程中将工件接口加热至熔化状态,不加压力完成焊接的方法.熔焊时,热源将待焊两工件接口处迅速加热熔化,形成熔池.熔池随热源向前移动,冷却后形成连续焊缝而将两工件连接成为一体.
在熔焊过程中,如果大气与高温的熔池直接接触,大气中的氧就会氧化金属和各种合金元素.大气中的氮、水蒸汽等进入熔池,还会在随后冷却过程中在焊缝中形成气孔、夹渣、裂纹等缺陷,恶化焊缝的质量和性能.
为了提高焊接质量,人们研究出了各种保护方法.例如,气体保护电弧焊就是用氩、二氧化碳等气体隔绝大气,以保护焊接时的电弧和熔池率；又如钢材焊接时,在焊条药皮中加入对氧亲和力大的钛铁粉进行脱氧,就可以保护焊条中有益元素锰、硅等免于氧化而进入熔池,冷却后获得优质焊缝.
压焊是在加压条件下,使两工件在固态下实现原子间结合,又称固态焊接.常用的压焊工艺是电阻对焊,当电流通过两工件的连接端时,该处因电阻很大而温度上升,当加热至塑性状态时,在轴向压力作用下连接成为一体.
各种压焊方法的共同特点是在焊接过程中施加压力而不加填充材料.多数压焊方法如扩散焊、高频焊、冷压焊等都没有熔化过程,因而没有象熔焊那样的有益合金元素烧损,和有害元素侵入焊缝的问题,从而简化了焊接过程,也改善了焊接安全卫生条件.同时由于加热温度比熔焊低、加热时间短,因而热影响区小.许多难以用熔化焊焊接的材料,往往可以用压焊焊成与母材同等强度的优质接头.
钎焊是使用比工件熔点低的金属材料作钎料,将工件和钎料加热到高于钎料熔点、低于工件熔点的温度,利用液态钎料润湿工件,填充接口间隙并与工件实现原子间的相互扩散,从而实现焊接的方法.
焊接时形成的连接两个被连接体的接缝称为焊缝.焊缝的两侧在焊接时会受到焊接热作用,而发生组织和性能变化,这一区域被称为热影响区.焊接时因工件材料焊接材料、焊接电流等不同,焊后在焊缝和热影响区可能产生过热、脆化、淬硬或软化现象,也使焊件性能下降,恶化焊接性.这就需要调整焊接条件,焊前对焊件接口处预热、焊时保温和焊后热处理可以改善焊件的焊接质量.
另外,焊接是一个局部的迅速加热和冷却过程,焊接区由于受到四周工件本体的拘束而不能自由膨胀和收缩,冷却后在焊件中便产生焊接应力和变形.重要产品焊后都需要消除焊接应力,矫正焊接变形.
现代焊接技术已能焊出无内外缺陷的、机械性能等于甚至高于被连接体的焊缝.被焊接体在空间的相互位置称为焊接接头,接头处的强度除受焊缝质量影响外,还与其几何形状、尺寸、受力情况和工作条件等有关.接头的基本形式有对接、搭接、丁字接(正交接)和角接等.
对接接头焊缝的横截面形状,决定于被焊接体在焊接前的厚度和两接边的坡口形式.焊接较厚的钢板时,为了焊透而在接边处开出各种形状的坡口,以便较容易地送入焊条或焊丝.坡口形式有单面施焊的坡口和两面施焊的坡口.选择坡口形式时,除保证焊透外还应考虑施焊方便,填充金属量少,焊接变形小和坡口加工费用低等因素.
厚度不同的两块钢板对接时,为避免截面急剧变化引起严重的应力集中,常把较厚的板边逐渐削薄,达到两接边处等厚.对接接头的静强度和疲劳强度比其他接头高.在交变、冲击载荷下或在低温高压容器中工作的联接,常优先采用对接接头的焊接.
搭接接头的焊前准备工作简单,装配方便,焊接变形和残余应力较小,因而在工地安装接头和不重要的结构上时常采用.一般来说,搭接接头不适于在交变载荷、腐蚀介质、高温或低温等条件下工作.
采用丁字接头和角接头通常是由于结构上的需要.丁字接头上未焊透的角焊缝工作特点与搭接接头的角焊缝相似.当焊缝与外力方向垂直时便成为正面角焊缝,这时焊缝表面形状会引起不同程度的应力集中；焊透的角焊缝受力情况与对接接头相似.
角接头承载能力低,一般不单独使用,只有在焊透时,或在内外均有角焊缝时才有所改善,多用于封闭形结构的拐角处.
焊接产品比铆接件、铸件和锻件重量轻,对于交通运输工具来说可以减轻自重,节约能量.焊接的密封性好,适于制造各类容器.发展联合加工工艺,使焊接与锻造、铸造相结合,可以制成大型、经济合理的铸焊结构和锻焊结构,经济效益很高.采用焊接工艺能有效利用材料,焊接结构可以在不同部位采用不同性能的材料,充分发挥各种材料的特长,达到经济、优质.焊接已成为现代工业中一种不可缺少,而且日益重要的加工工艺方法.
在近代的金属加工中,焊接比铸造、锻压工艺发展较晚,但发展速度很快.焊接结构的重量约占钢材产量的45%,铝和铝合金焊接结构的比重也不断增加.
未来的焊接工艺,一方面要研制新的焊接方法、焊接设备和焊接材料,以进一步提高焊接质量和安全可靠性,如改进现有电弧、等离子弧、电子束、激光等焊接能源；运用电子技术和控制技术,改善电弧的工艺性能,研制可靠轻巧的电弧跟踪方法.
另一方面要提高焊接机械化和自动化水平,如焊机实现程序控制、数字控制；研制从准备工序、焊接到质量监控全部过程自动化的专用焊机；在自动焊接生产线上,推广、扩大数控的焊接机械手和焊接机器人,可以提高焊接生产水平,改善焊接卫生安全条件.
