焊缝对拼焊板成形性能的影响
焊缝对拼焊板成形性能的影响
摘要:采用激光焊接技术对冷轧薄钢板进行拼焊,通过对拼焊板进行拉伸试验和模拟成形性能试验,研究分析了焊缝对拉伸性能参数和成形性能参数的影响,比较了拼焊板与母材性能的差异,分析了强度比和厚度比对塑性变形的影响及应变分布。
关键词:拼焊板; 焊缝; 成形性能; 应变分布
1 引言
激光拼焊板是利用激光加工技术,在零件冲压成形前将不同厚度、不同材质或不同表面涂层的平板材料焊接在一起的平板坯料。激光拼焊板在汽车工业中得到广泛应用。据介绍[ 1 ] ,一辆汽车的车身和底盘由300 余种零件组成,而激光拼焊薄板坯的应用可使零件数减少66 % ,大大减少了零部件的冲压模具。如果采用拼焊板成形技术,各部分坯料拼焊后再整体冲压成形,产品整体质量得到提高,对减轻汽车重量、减少加工工序、降低成本、提高生产效率、减少材料消耗都有十分重要的作用。目前,国内开展激光拼焊板的研究项目不多,中科院金属研究所的张士宏教授[2～4 ] 、宝钢用户技术研究中心与上海交大等在实验室进行了激光拼焊的研究[5 ,6 ] 。国内大多数汽车厂都是引进生产线或直接进口拼焊板,随着我国汽车工业的发展,对激光拼焊薄板的需求日益增加,形成由专门生产激光拼焊薄板的公司向汽车生产厂提供各种拼焊板的新兴产业。因此,开展拼焊板的研究具有重要的意义。笔者对冷轧薄板的激光拼焊板进行了拉伸性能和成形性能试验研究。
2 试验材料
试验选用的冷轧薄板材料分别为St12 ,St16 和镀锌板,母材及拼焊板材料及板厚见表1。在华中科技大学激光加工中心进行激光拼焊,将拼焊板加工成拉伸试样、扩孔试样、杯突试样和FLD 试样。拉伸试样分别设计成焊缝与拉伸方向垂直和与拉伸方向平行,焊缝在试样中心部位;扩孔和杯突试样的焊缝也在试样中心部位; FLD 试样设计成焊缝平行于主应变方向和垂直于主应变方向两种方式。
3 试验结果及分析
拉伸试验在INSTRON 5569 型试验机上测试,模拟成形性能试验在BCS230D 试验机上测试,应变测量分析用ASAME 自动应变测量系统。
3. 1 焊缝对拉伸性能的影响
3. 1. 1 焊缝平行于拉伸方向
当焊缝平行于拉伸方向时,由于焊缝的强度比母材高,塑性较差,一般在焊缝处被拉断。与相同条件焊缝垂直于拉伸方向的试验结果比较,拼焊板的屈服强度和抗拉强度提高,应变硬化指数n 和伸长率A 降低,见表2 。图1 是应力2应变曲线的比较,
图2 是拼焊板拉伸试验后的试样。
3. 1. 2 焊缝垂直于拉伸方向
当焊缝垂直于拉伸方向时,有以下三种情况:
(1) 同一材料等厚板拼焊,由于材料性能相同,因此拼焊板的拉伸性能基本与母材一致,由于焊缝的影响使材料的伸长率降低,见表2 和图1 。
(2) 不同材料等厚板拼焊,拼焊板的拉伸性能取决于两种材料强度的大小。如果两种材料强度相差不大,在焊缝两边试样的变形基本相同。由于焊缝部位强度高,越靠近焊缝变形越小,最终在强度偏低材料的一侧破裂。从图3 中F27 和F35 的拉伸曲线可以看出,拼焊板的屈服强度和抗拉强度比St16 材料略有提高,比St12 材料低,拼焊板的应变硬化指数n 和伸长率A 降低。如果两种材料强度相差较大,在强度较高的材料一侧变形较小或根本不发生塑性变形,而在强度较低的材料一侧发生塑性变形后断裂,这时拼焊板拉伸性能主要以强度较低的
材料为主。图3 中的F17 和F20 拉伸曲线显示,拼焊板的屈服强度比St16 材料提高15 %～2 0 % ,抗拉强度提高5 % ,拼焊板的应变硬化指数n和伸长率A 降低。因此,等厚拼焊板的塑性变形随着强度比的增加而显著降低。
(3) 当用不同材料和不同厚度的钢板拼焊时,拼焊板的拉伸性能取决于两种材料的强度比和厚度比。试验结果表明,大多数情况断裂都发生在板厚较薄材料一侧,厚度比越大,薄板一侧变形越大;如果厚板一侧材料强度越高,其变形越小或几乎不变形,塑性变形全部集中在薄板一侧。要使两块不同厚度的材料都发生变形,要求薄板材料比厚板材料强度高。图5 分别绘制出了不同厚度拼焊板的应力2应变曲线,从图5 可以看出, F11 拼焊板由于两边母材厚度、强度不同,试样上产生的塑性变形和应力也是不同的,首先St12 (M3) 材料发生屈服,其后镀锌板(M9) 发生屈服并有明显的物理屈服点,当拉伸载荷继续增加达到St12 (M3) 材料的抗拉强度时,镀锌板(M9) 材料接近抗拉强度。可以看出两块材料都产生了最大均匀变形,由于厚板材料强度低,所以厚板一侧被拉断。
3. 1. 3 厚度比对Rp0. 2 , n 值和A 值的影响
试验结果表明,不等厚拼焊板的塑性变形随着厚度比的增加而显著降低。从图4 可以看出,随着拼焊板厚度比的增加伸长率和硬化指数值降低,而Rp0. 2 则略有提高。
3. 2 焊缝对模拟成形性能的影响
3. 2. 1 焊缝对扩孔率的影响
图6a 是等厚同材料拼焊板的扩孔率与母材扩孔率的比较,可以看出等厚拼焊板的扩孔率比母材下降了50 %～60 %。图6b 是等厚同材料与不同材料拼焊板扩孔率的比较,可以看
出St12 与St16 材料拼焊板的扩孔率比St12 同材料拼焊板的扩孔率高,而比St16 材料拼焊板的扩孔率低,说明不同材料拼焊板扩孔率除了焊缝的影响之外还与材料性能有关。试验结果表明,由于焊缝区域材料强度较高,基本不变形,焊缝对材料的流动影响很大,强度较高一侧板料变形较小,而强度较低一侧板料变形较大,使焊缝两边形成不均匀变形,所以使扩孔率显著降低。尤其在不等厚拼焊板扩孔试验中有较大的体现,由于板厚和强度的差异,不等厚拼焊板扩孔率比母材降低了80 % ,焊缝明显向厚板一侧偏移,而且随着板厚和强度差异的增加其扩孔率降低,见图6c 。图6d 是母材扩孔率与板厚的关系。图7 是扩孔变形后的试样照片和扩孔变形的极限应变分布,由于焊缝的影响,拼焊板的极限主应变和次应变值降低,逐渐靠近平面应变状态。
3. 2. 2 焊缝对杯突值的影响
由表3 可以看出,等厚拼焊板的杯突值比母材下降了13 %～23 % ,不等厚拼焊板的杯突值比母材降低了35 % ,由于焊缝两边不均匀变形,使焊缝发生偏移。
二氧化碳气体保护焊有哪些主要特点?
用二氧化碳气体作为保护气体的电弧焊接方法，称为二氧化碳气体保护焊，简称二氧化碳焊。二氧化碳气体保护焊具有如下特点：
（1）二氧化碳气体价廉易得，而且消耗电能少，是一种既经济，又便于自动化生产的焊接方法。一般情况下，二氧化碳气体保护焊的成本仅为手工电弧焊的37%-42%，为埋弧焊的40%。
（2）生产效率高。焊接电流密度大，焊丝熔化率高，母材熔透深度大，对于10毫米左右的钢板，可以不开坡口直接焊接，焊后渣很少，一般可不清渣，焊接质量稳定。
（3）电流密度大，电弧热量集中，焊接后工件变形较小。
（4）对油、锈的敏感程度较小，可减少工件和焊丝的清理工作量。
（5）二氧化碳焊的焊缝金属含氢量小，焊接低合金高强度钢时，产生冷裂纹的倾向小。
（6）飞溅较多，焊缝成形不够美观，清理飞溅费时间。
（7）二氧化碳属于弱氧化性，故不能用于焊接铝、镁等化学活性强的金属。
不锈钢焊接要点及注意事项
1.采用垂直外特性的电源，直流时采用正极性（焊丝接负极）
2.一般适合于6mm以下薄板的焊接，具有焊缝成型美观，焊接变形量小的特点
3.保护气体为氩气，纯度为99.99%。当焊接电流为50~150A时，氩气流量为8~10L/min，当电流为150~250A时，氩气流量为12~15L/min。
4.钨极从气体喷嘴突出的长度，以4~5mm为佳，，在角焊等遮蔽性差的地方是2~3mm，在开槽深的地方是5~6mm，喷嘴至工作的距离一般不超过15mm。
5.为防止焊接气孔之出现，焊接部位如有铁锈、油污等务必清理干净。
6.焊接电弧长度，焊接普通钢时，以2~4mm为佳，而焊接不锈钢时，以1~3mm为佳，过长则保护效果不好。
7.对接打底时，为防止底层焊道的背面被氧化，背面也需要实施气体保护。
8.为使氩气很好地保护焊接熔池，和便于施焊操作，钨极中心线与焊接处工件一般应保持80~85°角,填充焊丝与工件表面夹角应尽可能地小，一般为10°左右。
9.防风与换气。有风的地方，务请采取挡网的措施，而在室内则应采取适当的换气措施。
不锈钢MIG焊要点及注意事项
1.采用平特性焊接电源，直流时采用反极性（焊丝接正极）
2.一般采用纯氩气（纯度为99.99%）或Ar+2%O2,流量以20~25L/min为宜。
3.电弧长度，不锈钢的MIG焊接，一般都在喷射过渡的条件下来施焊，电压要调整到弧长在4~6mm的程度。
4.防风。MIG焊接容易受到风的影响，有时微风而产生气孔，所以风速在0.5m/sec以上的地方，都应当采取防风措施。
不锈钢药芯焊丝焊接要点及注意事项
1.采用平特性焊接电源，直流焊接时采用反极性。使用一般的CO2焊机就可以施焊，但送丝轮的压力请稍调松。
2.保护气体一般为二氧化碳气体，气体流量以20~25L/min较适宜。
3.焊嘴与工件间的距离以15~25mm为宜。
4.干伸长度，一般的焊接电流为250A以下时约15mm，250A以上时约20~25mm较为合适
等离子切割机电弧不稳定故障
等离子切割机电弧的稳定性直接影响着切割质量，等离子电弧不稳定现象，会导致切口参差不齐、积瘤等缺陷，也会导致控制系统的相关元件寿命降低，喷嘴、电极频繁更换。针对此现象，进行分析并提出解决办法。
1.气压过低等离子切割机工作时，如工作气压远远低于说明书所要求的气压，这意味着等离子弧的喷出速度减弱，输入空气流量小于规定值，此时不能形成高能量、高速度的等离子弧，从而造成切口质量差、切不透、切口积瘤的现象。气压不足的原因有：空压机输入空气不足，切割机空气调节阀调压过低，电磁阀内有油污，气路不通畅等。解决方法是，使用前注意观察空压机输出压力显示，如不符合要求，可调整压力或检修空压机。如输入气压已达要求，应检查空气过滤减压阀的调节是否正确，表压显示能否满足切割要求。否则应对空气过滤减压阀进行日常维护保养，确保输入空气干燥、无油污。如果输入空气质量差，会造成电磁阀内产生油污，阀芯开启困难，阀口不能完全打开。另外，割炬喷嘴气压过低，还需更换电磁阀；气路截面变小也会造成气压过低，可按说明书要求更换气管。
2.气压过高若输入空气压力远远超过0.45MPa，则在形成等离子弧后，过大的气流会吹散集中的弧柱，使弧柱能量分散，减弱了等离子弧的切割强度。造成气压过高的原因有：输入空气调节不当、空气过滤减压阀调节过高或者是空气过滤减压阀失效。解决方法是，检查空压机压力是否调整合适，空压机和空气过滤减压阀的压力是否失调。开机后，如旋转空气过滤减压阀调节开关，表压无变化，说明空气过滤减压阀失灵，需更换。
3.割炬喷嘴和电极烧损因喷嘴安装不当，如丝扣未上紧，设备各挡位调整不当，需用水冷却的割炬在工作时，未按要求通入流动的冷却水以及频繁起弧，都会造成喷嘴过早损坏。解决方法是，按照切割工件的技术要求，正确调整设备各挡位，检查割炬喷嘴是否安装牢圄，需通冷却水的喷嘴应提前使冷却水循环起来。切割时，根据工件的厚度调整割炬与工件之间的距离。
4.输入交流电压过低等离子切割机的使用现场有大型用电设施，切割机内部主回路元件故障等，会使输入交流电压过低。解决方法是，检查等离子切割机所接入电网是否有足够的承载能力，电源线规格是否符合要求。等离子切割机安装地点，应远离大型用电设备和经常有电气干扰的地方。使用过程中，要定期清理切割机内灰尘和元件上的污垢，检查电线是否有老化现象等。
5.地线与工件接触不良接地是切割前一项必不可少的准备工作。未使用专用的接地工具，工件表面有绝缘物及长期使用老化严重的地线等，都会使地线与工件接触不良。应使用专门的接地工具，并检查是否有绝缘物影响地线与工件表面接触，避免使用老化的接地线。
6.火花发生器不能自动断弧等离子切割机工作时，首先要引燃等离子弧，由高频振荡器激发电极与喷嘴内壁之间的气体，产生高频放电，使气体局部电离而形成小弧，这一小弧受压缩空气的作用，从喷嘴喷出以引燃等离于弧，这是火花发生器主要的任务。正常情况下，火花发生器的工作时间只有0.5～1s，不能自动断弧的原因一般是控制线路板元件失调，火花发生器的放电电极间隙不合适。应经常检查火花发生器放电极，使其表面保持平整，适时调整火花发生器的放电电极间隙（0.8～1.2mm），必要时更换控制板。
7.其他除以上原因外，切割速度过慢，切割时割炬与工件的垂直度，以及操作者对等离子切割机的熟悉程度，操作水平等，都影响等离子弧的稳定性，使用者应在这些方面注意
焊接常遇到哪些铝合金？怎样焊接？
铝由于具有比重小、抗腐蚀性好、导电性及导热性高等良好阅埽 诤娇铡⑵ 怠⒒ 抵圃臁⒌绻ぜ盎 さ裙ひ抵写罅康赜τ谩３＜ 穆良奥梁辖鹩写柯粒ㄈ鏛1-L6）、铝锰合金（如LF21）、铝镁合金（如LF3、LF5）及铝硅合金。
铝及铝合全的焊接特点：
1．铝和氧的亲和力很大，因此在铝及铝合金表面总有一层难熔的氧化铝薄膜（熔点2050℃)。在焊接过程中容易造成夹渣，而且氧化膜还吸附了较多的水分，焊接时会促使焊缝生成气孔。
2．铝的导热系数和比热比铁大一倍多，这就要求在焊接时，使用大功率或能量集中的焊接热源，有时还要预热。另外铝的线膨胀系数比铁将近大一倍，因此铝件的焊接变形大，如工艺措施不当，还容易产生裂纹。
3．铝及铝合金由固态转变为液态时，没有显著的颜色变化。因此，当焊接时要求掌握好加热温度，以防焊接时会引起金属的塌陷或下漏。
当采用气焊、碳弧焊或氩弧焊焊接纯铝、铝锰、铝镁及铝硅等铝合金时，一般都采用和母材成分相近的标准牌号的焊丝或母材切条。对各种铝合金同种母材及异种母材焊接时所采用的焊丝，参见表：
同种铝及铝合金焊接用焊丝举例(表1)
母材填充焊丝母材填充焊丝
纯铝L4、L6LF21同母材或丝301、丝311同母材或丝321、丝311LF3LF5同母材或LF5、丝331同母材或lF6，丝331
异种铝及铝合金焊接用焊丝举例(表2)
母材填充焊丝母材填充焊丝
L6(L4)与LF21LF21与LF2LF21与LF3LF21与ZL7LF21或丝321LF3或丝331LF3或丝331ZL7或丝311LF21与ZLl0LF21与ZLllLF21与ZLl 2ZLl0或丝311ZLll或丝311ZLl2或丝311
这几种铝合金是采用手工钨极氩弧焊、气焊及碳弧焊方法焊接的。
铝及铝合金的手工钨极氩弧焊，一般采用交流电源。氩气的纯度不低于99.9％的纯氩。焊前工件应严格清理，必须杜绝或减少水气来源，以减少焊缝中气孔缺陷。铝及铝合金气焊时，用表1与表2的焊丝与气剂401作助熔剂焊接。氧炔焰应采用中性焰或轻微碳化焰，氧气过多的氧化焰会使铝强烈氧化，而乙炔过多时，促使焊缝产生气孔。碳弧焊一般采用直流正接法，所用焊丝、熔剂与气焊相同。
中国为什么造不出高精度机床？
中国造不了高精度机床的原因是多方面的。但主要原因是缺乏工人和等不起。
工人培养成本太高
举个简单的例子，大家现在热衷的MBA学费大约30万，而培养一个八级钳工耗资就不止这个数，而且时间也相对要长的多。8级钳工还需要进修，经常给他一下高难度的工作（小工厂根本培养不起），不然手会生疏的（在这方面不比外科医生省心），受益见效慢，培养出一个高水平工人，没有5-8年根本办不到。另一方面说，培养起来的8级钳工会不会安安心心在你这里呆下去，这也都很难说，这是的很多工厂不愿意化资金去培养工人。
缺乏精力造机床
以卧式铣床的刀具轨为例，就是一根圆柱形的空心棒子，然而，想把他造出来的工艺涉及到原材料选材，探伤，应力试验……（国内为了节约成本，很多都将这一步省了），这一步就得将近两个月，还不一定能用。接下来，粗加工，半精工，这些简单，大约20天左右就行了（国内一般只加工外表面，内表面只粗加工，德国一般都要加工，为了保持应力形变相同）。然后热处理，再次半精工，这就比较麻烦，大约要一个月。然后扔到户外存放，消除内应力（国内一班将这一部省去，用热处理来消除）。大约放一年。接下来就是工作的重心了，我们还以德国为例，这是加工一根圆柱梁需要的工人数为一名工程师，两名技师，3 -5名高级工人（国内大约是刚拿到8级钳工证的人），这一段也非常耗时间，大约要半年（包括精加工和表面处理，以及修配）。这样，一台机器造下来至少要两年多的时间（整机装配完后要在外场放置一年，消除装配应力，这个和国内是一样的）。
这样下来，除非是大规模企业，小企业根本负担不起这样的开支和时间。我们国家也不愿意花这样多的时间在这方面，所以高精度的机床一直没有太大的进展。不过现在机械工业作为国家工业的基石已经成为最薄弱的一环，各方面已经开始不断重视机械工业的发展。估计不久应该能有较大的进展。
长春机床厂，常州机床厂，上海第一，第二机床厂，去应力方法早就过时了。去应力的方法种类很多，热处理是一种，还有电磁波处理和震荡处理，而主轴象磨床的要经过表面游
离子氮化处理可以到75HRC，中国的上海机床厂已经生产出了3级精度的磨床，说中国机床差主要是在质量和数控伺服系统，一个是员工的责任感决定的，我看到的很多就是这样配合不到就用锤子敲进去，不使用浮动镗来保证孔的型位误差。
数控伺服系统是硬伤。中国主要使用西门子和日本法兰克系统，自己就是华中，对高速刀具和高速切削难以适应，刀具材料无法在6000转以上的环境工作，电主轴主要是在常机，现在可以到50000转，但是国外已经到了150000转。
限制中国机械制造业的还有高精度的模具，轴承的制造和在高速下对轴承的润滑能力。如常机生产的3台高速机床光实验电主轴就烧了10根，还有中国的材料不行，在新型的材料的研究上中国落后的太多了~~在相同条件下国外的材料个工艺都比我门要好，就象我门的飞机设计师说的那样，我们可以设计出一流的飞机，但是落后的制造业却不能加工出来，这里一半是材料一半是工艺。俄国代表团来访问，看了成飞的设备后说，这比他门加工苏霍依战斗机的工厂设备还要好，这说明机床不是主要问题。在中国制造业，工艺远比制造难毒要大的多，如钛合金焊接技术，大型弹射器的气密技术等等，中国缺的是这个不是技术工人是工艺师。还有就是材料、模具、及数字控制的人才。
一般国产的机床可以使用4~5年，但是要年年校正，用激光校正仪，还有就是精度和容错性比较差。航空机床上有很多设备是专用机床，一般数控机床的精度在0.05MM到0.001 MM之间，远不能满足高精度零件的加工，只能加工一些中高精度的要求，对于象陀螺仪这类零件就需要专用机床。
铸件缺陷焊补新技术的应用及分析
通过铸造缺陷修补机在灰铁250及球铁50两种铸铁材质试块上焊补效果的显微分析，以及对2件HT250机床导轨、3件QT40-4阀体渗漏缺陷的焊补效果检测，说明铸造缺陷修补机在焊补灰铁、球铁两种材质铸件上的不同缺陷，焊补效果从颜色及性能方面均能满足要求，是一种值得推广的新技术。
说明：由于我国铸造废品率远高于日本、欧盟等发达国家，于是铸件挽救工程在我国就显得尤为重要。世界第一台专用于修复铸件缺陷的设备在1999年诞生于中国北京奥宇可鑫公司，经过近五年的长时间跟踪研究，从用户使用的宏观效果的反馈及微观的实验室分析，我们认为此项新技术已发展成熟，希望将我们的研究成果与广大铸造界朋友共同分享，为铸件挽救工程尽力。
关键词：铸造缺陷修补机灰铁球铁机床导轨阀体缺陷焊补
一．试棒的制做与分析：
1．灰铁试棒的制做与分析
用HT250材质加工一根Ф3 Ra0.6×100的试棒，在试棒表面钻5-7个Ф3-Ф7mm，深度为3-5 mm的孔，补材选择材质为HT250厚度为.2-0.4mm的车屑，设备选择铸造缺陷修补机第五代产品AKZQB-2000C。
1-1宏观检测：焊补后基体温度升高≤3℃，经磨床磨削表面达粗糙度Ra0.6时目测：颜色与基体一致、无焊补痕迹、无裂纹。使用手提硬度计检测硬度：基体硬度为HB172-179，焊补点硬度为HB183-189。
1-2金相分析：对焊补点进行抛光、浸蚀，制做金相分析试片3块，经250倍放大后，金相组织如图a：左边为基体HT250，右边为补材HT250，基体组织改变率≤6%，中间区域为过渡区，过渡区内有部分渗碳体出现，实际宽度在0.1-0.2mm之间。
1-3结论：试棒在焊补过程中始终处于常温状态，焊补点与基体金相组织基本上未有变化，热影响区≤0.2mm，机械加工后焊补点颜色与基体相同，无裂纹、无焊补痕迹、无焊补硬点。
2．球墨铸铁试棒的制做与分析：
用QT50-5材质加工一根Ф3 Ra0.6×100的试棒，在试棒表面钻5-7个Ф3-Ф7mm，深度为3 -5 mm的孔，补材选择材质为QT50-5厚度为0.2-0.4mm的车屑，设备选择铸造缺陷修补机
第五代产品AKZQB-2000C。
2-1宏观检测：焊补后基体温度升高≤3℃，经磨床磨削表面达粗糙度Ra0.6时目测：颜色与基体一致、无焊补痕迹、无裂纹。使用手提硬度计检测硬度：基体硬度为HB175-180，焊补点硬度为HB186-197。
2-2金相分析：对焊补点进行抛光、浸蚀，制做金相分析试片3块，经250倍放大观测：金相组织如图b：左边为基体QT50-5，右边为补材QT50-5，基体组织改变率≤5%，中间区域为过渡区，过渡区内有大量未改变的球状石墨体存在，渗碳体的出现数量很少，实际宽度在0.1-0.2mm。
2-3结论：试块在焊补过程中始终处于常温状态，焊补点与基体金相组织基本未有变化，焊补点周围热影响区≤0.2mm，机械加工后焊补点颜色与基体相同，无裂纹、无焊补痕迹、无
焊补硬点。
二．实物铸件的缺陷焊补效果与分析
1．机床导轨面缺陷的焊补效果及分析
材质：HT250，表面淬火的机床导轨2件，硬度HRC52-56，Ф1-5mm，深3—5 mm的气孔、砂眼每个导轨2-4个，选用第五代产品AKZQB-2000C型设备进行焊补，补材选择HT250
铁屑，厚度为Ф0.2mm—0.4mm。
1.1加工方法：一根导轨用磨削加工，表面粗糙度为Ra0.8，一根导轨用电动工具打磨后用8
00目油石研磨，表面粗糙度为Ra1.6。
1.2焊补效果检测：宏观目测：焊补点颜色与母体相同，无烧痕、无咬边，用手提式硬度计及20倍放大镜检测焊补区域；焊补点及其周边无微裂纹，无明显分界线，焊补点本身硬度为HB210-230，焊补点附近硬度HRC51-54，未出现硬点及退火软化现象，PT剂探伤合格。
2．阀体缺陷的焊补效果及分析
材质：QT40-4，数量：3件，阀体在加工过程中，加工面及非加工面由于出现气孔、砂眼而发生渗漏现象，缺陷直径在Ф1.5-Ф8mm之间，壁厚15-20mm左右，标准压力4Mpa，补材选择08#、Ф1.0mm的普通铁丝及厚度为0.4mm左右的QT40-4车屑，选择铸造缺陷修补机第五代产品AKZQB-2000C型设备进行焊补。
2-1焊补工艺：首先用电钻或电磨头将＜Ф3mm的气孔、砂眼扩大到Ф3mm以上，对于渗漏缺陷扩孔深度6-7mm时，即可承受40-50Mpa压力，非渗漏缺陷扩孔深度应大于后序机械加工量与工件磨损量之和，大于Ф3mm以上缺陷可不用扩大。非加工面上的缺陷焊补，最后将频率调整至16-20HZ进行平整焊补，焊后不进行打磨加工，加工面上的缺陷焊补用电
动工具打磨后，用油石研磨及进行抛光。
2-2焊补效果检测：非加工面上的焊补点，目测无焊补痕迹，PT剂着色探伤无裂纹，经40 Mpa试压无渗漏，加工面上的焊补点，打磨后颜色与基体一致，无焊补痕迹，用20倍放大
镜检测无裂纹。
“奥可”牌铸造缺陷修补机
三．结论：
1．通过对试棒及实物的焊补效果分析，可以认为用铸造缺陷修补机第五代产品AKZQB-20 00C型设备对铸铁缺陷进行焊补，补材选择同材质的车屑，经后序机械加工后，颜色与基体一致，无焊补痕迹、无裂纹，能很好地满足机床导轨、缸套、曲轴、刹车盘等一些要求严格
的加工表面上的缺陷焊补。
2．AKZQB-2000C型设备在焊补过程中，铸件始终处于常温状态，无组织变化、无内应力，所以制件在工作运行中，不会因为长期的振动、温度变化等原因释放内应力而出现微裂纹，所以应用其对发动机体、箱体、壳体、油缸、泵、阀等渗漏缺陷进行焊补是安全、可靠的。
3．由于铸造缺陷修补机的焊补过程为直径为1.5mm左右的高频脉冲焊补点的反复熔化堆积过程，对于小于Ф20mm的缺陷焊补，有其广阔的应用范围；对于较大缺陷的焊补，其焊补效率是其选用时所需考虑的首要因素，低价值、大缺陷铸件的焊补意义不大；高价值、大缺陷铸件的焊补，其选择应用所创造的经济效益还是巨大的。
4．铸造缺陷修补机在我国（北京奥宇可鑫公司）诞生已有六年的时间，它（技术、服务）完成了从发展到完善的初级阶段，第五代产品所具有的常温、同材质焊补、组织致密、无裂纹、颜色与基体相同等特点，使其完全适合于铸铁、铸钢、不锈钢等金属的焊补。通过长时间对其理论与实践的研究，我们认为此种新的技术已趋成熟，它的大范围应用必将为我国铸
造企业降低铸件废品率起到巨大作用。
国外焊接技术最新进展情况
电阻点焊被认为是汽车车身制造中最重要的连接工艺。尽管有激光束焊接和粘结剂粘接等新技术，但点焊在汽车车身制造中仍然会保留其稳固的地位。由于许多因素都会影响点焊的加工质量，而且点焊的质量标准要求很高，因此有必要系统地检查点焊接头的质量。
为此，过去的作法是采用损伤性测试方法进行随机测试。由于这种方法存在一些缺点，例如：会毁坏测试样件或使其变形，测试时间长，在凿击过程中会损坏和松动工件，当使用“锌粘结剂”时使用凿击的方法会找不到粘接点，所以它
已不适合现代制造技术和成本核算意识。这里提供了一种补救方法——“点线超声测试法”，用这种方法，在焊接过程中就可进行焊点的检查。
“IQR系统”是电阻点焊过程中在线质量测试和优化的一种新的控制工艺这种方法可以在使用U－I特性评价的基础上补偿控制中一些参数变化的干扰，如板材厚度的变化、镀层厚度的变化、电极磨损损耗等的变化。由于操作简单，IQR控制器保证了稳定可靠的高质量点焊，并且节省了时间和成本。
在电阻点焊领域，人们可以清楚地看到焊接设备中使用伺服马达驱动的明显趋势。在2001年的国际埃森焊接展览会上，不少于12家制造商展示了使用伺服电机驱动技术的焊接设备（安装在微型点焊机、手动和机器人焊枪，以及基座式点焊机上）。根据专家预测，由于焊接质量好和焊接周期较短，所以气动焊接设备将会越来越多地被伺服驱动的焊接设备所取代。另外，一些制造商展示的焊枪采用气冷伺服电机驱动，对电极需要施力和对焊接周期时间有要求的焊接任务有广泛的应用前景。
带有焊头压电线性驱动的微型点焊装置，具有理想的重新设定参数的特性，并能方便地对移动路线进行编程。由于其机械结构坚固稳定和采用了压电驱动技术，所以使焊接前后定位所需的时间很短。因此，可以不失时机地从工作清理阶段转换到工作阶段，积蓄焊接的动力。由于机构坚固和采用了动态性能极高的驱动系统，使焊枪电极头更适用于自动焊接装置中，焊接效率很高。
用于冲法铆接和点焊的普通焊枪，在运动速度和精度方面受到要求更加严格的高生产率的机器人的挑战。为了能够达到较大的工作范围，而折弯程度最小，通过精心设计开发了新一代的机器人焊枪，制造材料采用了结构极轻的碳纤维加强塑料（CFRP）。根据研究成果，经过精心试验优化后制造了一个焊枪样品。最
近研制的结构有一个纵向加强的非常坚固的弯曲臂和可提供强大的反作用力，竟然可以通过在线控制补偿角度的偏移。这一应用促进了人们进一步开发更好的现代纤维材料制造轻型结构的潜力。
激光技术和使用激光束加工材料
尽管功率在12mm×mrad4kW以上的Nd：YAG固体激光器的光束质量极高，也不可能达到CO2激光器的应用广度。正是由于CO2激光器的使用成本和维修成本较低，因此它能够得到广泛的应用。
例如，3kW的层流CO2激光器可工作大约40000h，每小时的工作成本约为6马克。这种激光用普通CO2激光器的功率的一半时，在1.5m／min的焊接速度不变时，几乎仍能达到同样的焊接熔透深度。当对钢材的焊接熔透深度为4mm，激光束的功率一样时，Nd：YAG固体激光器的焊接速度只有CO2激光器的一半。
只有在用三维多轴铰接臂机器人的时候，使用Nd：YAG激光器的总投资才低于使用CO2激光器的情况，原因是通过光学纤维Nd：YAG激光器的光束传输比较简单。而在远距离焊接时，CO2激光器的激光束要通过镜头聚焦，扫描器的光学系统可以自由地将激光束定位在工件表面。聚焦透镜安装在一个电动滑轨上，可以在1500mm×1500mm×400mm的空间确定加工点。选用移动式反射镜装置，能够延伸到干扰边缘后面的焊点。
将激光束焊接与弧焊工艺相结合可以获得一种值得注意的焊接工艺：即CO2激光束与气体保护金属极电弧焊工艺相结合的工艺。采用该工艺，能对不同级别的钢材进行高效率的焊接。使用这种工艺的目的是为了确定对焊接不同厚度的钢板时允许的最大间隙宽度amax。在钢板厚度t＝5mm时，间隙宽度为2mm；当t=8mm 时，宽度为1.35mm；当t＝12mm时，宽度为0.7mm。焊缝是在重力状态下加工形
成的，无需任何焊缝背后的熔液支持。在对20mm厚的钢板进行横向焊接时，可搭接的间隙宽度asssmax可达0.7mm，而不会产生任何技术问题。最佳工艺的其他方面还包括设定焊接和焊丝送丝的速度和选择焊丝的直径。
人们对这种组合式的焊接工艺进行了试验，并在实际的焊接工作中进行了演示。例如，在迈尔造船厂，成功地焊接了几张7.5~12mm厚、10m长的钢板，焊接速度达到2m／min。在上述的组合式焊接工艺中，增加电弧的组合还可以进一步提高该工艺的优点，例如将每单位长度的能量降到最小，提高焊接速度及搭接接头间隙的能力。
一种结构结实紧凑、易于操作的“工具”是二极管激发的Nd：YAG激光器和其高质量的激光束。热镜头效应限制了光束质量的改善，进一步改进的目标是把光束的参数进一步提高，并将其输入到100μm的玻璃纤维中，这样获得的光束质量就可与CO2激光器的光束媲美了。
这里比较有发展前景的是盘式激光器和层流式激光器。在2001年的激光技术展览会上，HASS激光技术公司首次展示了盘式激光器的样机。展出样机的激光器功率为1.3kW，光纤维的直径为0.15mm。灯激发和二极管激发的棒式激光器存在激光束功率引起的热镜头问题，而盘式激光器实际上不再有热镜头问题。由于盘式激光器具有与CO2激光束类似的优质光束，通过光纤耦合的方法可以标定改变其功率，这比棒式激光器标定的功率要大许多倍。
使用输出功率大于4kW的二极管激发的固体激光器，对于铝合金的焊接具有决定性的意义。这些系统的光束质量特别好，能够瞬间注人直径为0.4mm的光纤中。激光束的聚焦能力极大地依赖于光纤的截面积。这表明这种新一代的固体激光器的潜力是“点”直径更小，功率密度更高。功率密度高使人们能够进行以连续波的模式进行焊接。例如，首先用于对小型样品和小零件的各种连接，如对接、
T形焊接和搭接进行了研究。零件的材料是AlMgSi0.7（厚度：3mm）和AlMg3（厚度：1.6mm）铝合金。高质量的焊道形状只有在纯粹的连续波状态才有可能。当使用千瓦级的二极管激发的Nd：YAG激光器焊接铝时，在很宽的参数范围内都能获得很高的可靠性。
文献中还介绍了一种影响焊缝几何形状和质量的新方法。这是根据熔池中电磁力的影响，使产生不同的熔池流动和热输入量。这样就能有选择地改变焊缝的形状、穿透深度、焊道外形和减少气孔的形成。
当用激光束处理管道、圆筒和衬套的内表面时，即使在非常有限特定表面也能改变材料的特性。激光束可提供一个能精密控制的能源，在特定的地点和时间施加能量，通常只有极小的误差，因此不需要或只需要少量的后期加工处理。在工业应用中，这种工具被装上了防护设施，例如采用压力。小室和横向射流（Cross-Jet）来保护光学系统，用冷却的方法消散所吸收激光辐射、等离子辐射和附带产生的热辐射。
激光器包括以下组件：激光器适配器、基体和激光头。基体可以使激光通过机械方式连接到确定的处理系统上和所需加工的介质上。在基体内，通过光学方式为激光头提供激光辐射。如果需要，还可以装一个与介质刷一起运动的装置，使激光头进行旋转运动。激光头内装有中心光束形成元件（镀膜铜镜）及保护气体或加工气体喷嘴。功率为2kW的Nd：YAG激光器上还连接了一个用于长导轨的硬化处理装置。集成反射镜组可以在大约60mm的工作距离将光束聚焦到
3mm×5mm。使用3kW功率的固体激光器可以硬化φ60mm、深600mm的高合金钢衬套。另外，开发用于管道内部硬化的光学系统有一个旋转激光头，可以在固定的发动机机体上完成工作，用于硬化货车柴油发动机的灰铸铁发动机机体的缸体承载表面。
一种新开发的用于等离子弧焊的焊矩系统，采用反极性电极和选用
100~200A焊接电流可以经济有效地焊接铝制零件，焊接质量很好。经对各种铝镁合金的焊接试验表明：在焊接2~8mm的板材时，可以使用熔入和锁孔式焊接技术。
使用电极极性可变的锁孔技术进行等离子弧焊，可用来焊圆周焊缝，如AlMg3管道、法兰盘以及GK－AlSi7Mg冷铸合金制造的形状各异的零件，能够进行8mm壁厚材料的无坡口对焊连接。使用新开发的特殊气体控制系统可以无缺陷地完成圆周焊缝的收尾焊接。由于只在铸件一侧才会产生气孔，因此要确定铸件熔化金属的原子氢含量。如果铸件熔化金属中的氢含量低于0.3mL／100g，焊缝产生的气孔就很少。采用此方法要修复的焊缝总长度可达39m，占整个焊缝长度的27.2％。
在研究开发最现代化的电源和控制技术条件下，采用等离子弧焊技术是一种质量最佳、经济有效、重复性好的连接工艺。另外，通过调节电流，确保厚板等离子弧对接接头焊接时产生锁孔的传感器系统、导电的熔池支撑与被焊板材绝缘，并通过带电的车架在等离子弧穿透时测量电流，并随之移动。
这种新的工艺与TIG焊接相比具有如下特点：
（1）采用等离子弧焊时的特定工艺优点，不仅主要表现在微型等离子弧焊的板材厚度范围方面，而且涉及使用锁孔技术。
应用范围包括：表面堆焊、喷涂和焊接。通过可调频率使用低脉冲焊接电流，等离子弧焊可以更好的方式控制电弧能量的大小，能够通过现代控制系统可靠地同步监测各种设定值的执行情况。晶体管的焊接电源，如AUTOTIG系列，可以精确地按照技术规格的规定运行。
金属材料的焊接性能汇总
金属材料的焊接性能 （2014.2.27） 摘要：对各种常用金属材料的焊接性能进行研究，通过参考各类焊接丛书及焊接前辈多年的经验总结，对常用金属材料的焊接工艺可行性起指导作用。 关键词：碳当量；焊接性；焊接工艺参数；焊接接头 1 前言 随着中国特种设备制造业的不断发展，我们在制造产品时所用到的金属材料种类也在不断增加，相应地所必须掌握的各种金属材料的焊接性能也在不断研究和更新中，为了实际产品制造的焊接质量，熟悉金属材料的焊接性能，以制定正确的焊接工艺参数，从而获得优良的焊接接头起到至关重要的指导作用。 2 金属材料的焊接性能 2.1 金属材料焊接性的定义及其影响因素 2.1.1 金属材料焊接性的定义 金属材料的焊接性是指金属材料在采用一定的焊接工艺包括焊接方法、焊接材料、焊接规范及焊接结构形式等条件下，获得优良焊接接头的能力。一种金属，如果能用较多普通又简便的焊接工艺获得优良的焊接接头，则认为这种金属具有良好的焊接性能金属材料焊接性一般分为工艺焊接性和使用焊接性两个方面。 工艺焊接性是指在一定焊接工艺条件下，获得优良，无缺陷焊接接头的能力。它不是金属固有的性质，而是根据某种焊接方法和所采用的具体工艺措施来进行的评定。所以金属材料的工艺焊接性与焊接过程密切相关。 使用焊接性是指焊接接头或整个结构满足产品技术条件规定的使用性能的程度。使用性能取决于焊接结构的工作条件和设计上提出的技术要求。通常包括力学性能、抗低温韧性、抗脆断性能、高温蠕变、疲劳性能、持久强度、耐蚀性能和耐磨性能等。例如我们常用的S30403，S31603不锈钢就具有优良的耐蚀性能，16MnDR，09MnNiDR低温钢也有具备良好的抗低温韧性性能。
焊接材料对焊接质量的影响1
焊接材料对焊接质量的影响 焊接材料（焊条、焊丝、焊剂）的成分对焊缝金属的化学成分、组织与性能有重要的影响。为了使焊缝金属具有所要求的成分与性能，必须保证焊接材料中有益的合金元素含量和严格控制有害杂质的含量。 1 焊缝金属的合金化 （1）焊缝金属的合金化就是把所需的合金元素通过焊接材料过渡到焊缝金属（或堆焊金属）中去。焊接中合金化的目的是补偿焊接过程中由于蒸发、氧化等原因造成的合金元素的损失，消除焊接缺陷（裂纹、气孔等）和改善焊缝金属的组织和力学性能，或者是获得具有特殊性能的堆焊金属。 对金属焊接性影响较大的合金元素主要有C、Mn、Si、Cr、Ni、Mo、Ti、V、Nb、Cu、B等；低合金钢焊接中提高热影响区淬硬倾向的元素有C、Mn、Cr、Mo、V、W、Si等；降低淬硬倾向的元素有Ti、Nb、Ta等。还应特别注意一些微量元素的作用，如B、N、RE等。 焊接中常用的合金化方式有以下几种。 ①应用合金焊丝或带极把所需要的合金元素加入焊丝、带极或板极内，配合碱性药皮或低氧、无氧焊剂进行焊接或堆焊，把合金元素过渡到焊缝或堆焊层中去。这种合金化方式的优点是可靠，焊缝成分均匀、稳定，合金损失少；缺点是制造工艺复杂，成本高。对于脆性材料，如硬质合金不能轧制、拔丝，故不能采用这种方式。 ②应用合金药皮或非熔炼焊剂把所需要的合金元素以铁合金或纯金属的形式加入药皮或非 熔炼焊剂中，配合普通焊丝使用。这种合金化方式的优点是简单方便，制造容易，成本低；缺点是由于氧化损失较大，并有一部分合金元素残留在渣中，故合金利用率较低，合金成分不够稳定、均匀。 ③应用药芯焊丝或药芯焊条药芯焊丝的截面形状是各式各样的，最简单的是具有圆形断面的，外皮可用低碳钢其他合金钢卷制而成，里面填满需要的铁合金及铁粉等物质。用这种药芯焊丝可进行埋弧焊、气体保护焊和自保护焊，也可以在药芯焊丝表面涂上碱性药皮，制成药芯焊条。这种合金过渡方式的优点是药芯中合金成分的配比可以任意调整，因此可行到任意成分的堆焊金属，合金的损失较少；缺点是不易制造，成本较高。 ④应用合金粉末将需要的合金元素按比例配制成具有一定粒度的合金粉末，把它输送到焊接区，或直接涂敷在焊件表面或坡口内。合金粉末在热源作用下与母材熔合后就形成合金化的堆焊金属。这种合金过渡的优点是合金成分的比例调配方便，不必经过轧制、拔丝等工序，合金损失小；缺点是合金成分的均匀性较差，制粉工艺较复杂。 此外，还可通过从金属氧化物中还原金属元素的方式来合金化，如硅、锰还原反应。但这种方式合金化的程度是有限的，还会造成焊缝增氧。 在实际生产中可根据具体条件和要求选择合金化方式。焊接材料中的合金成分是决定焊缝成分的主要因素。改进和研制焊条、焊丝、焊剂时，必须根据焊接接头工作条件设计焊缝金属的最佳化学成分，以保证焊缝性能满足使用要求。 （2）熔合比及合金过渡系数
钢材中各元素对性能性的影响
钢材中各元素对性能性的影响 1、碳（C）：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和 冲击性降低，当碳量0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此 用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。碳量高 还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀； 此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。 2、硅（Si）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢 含有0.15－0.30%的硅。如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就 算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度， 故广泛用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入 1.0－1.2%的硅， 强度可提高15－20%。硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀 性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。含硅1－4%的低碳钢，具 有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。硅量增加，会降低 钢的焊接性能。 3、锰（Mn）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢 中含锰0.30-0.50%,在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度， 提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点 高40%。含锰11－14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性 能。 4、磷（P）：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，
使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。因此通常要求 钢中含磷量小于0.045%，优质钢要求更低些。 5、硫（S）：硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性，降 低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性 能也不利，降低耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于0.055%，优质钢要求小于0.040%。在钢中加入0.08-0.20%的硫，可以改 善切削加工性，通常称易切削钢。 6、铬（Cr）：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐 磨性，但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐 腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。 7、镍(Ni)：镍能提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性。镍 对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力。但 由于镍是较稀缺的资源，故应尽量采用其他合金元素代用镍铬 钢。 8、钼(Mo)：钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高 温时保持足够的强度和抗蠕变能力(长期在高温下受到应力，发 生变形，称蠕变)。结构钢中加入钼，能提高机械性能。还可以 抑制合金钢由于火而引起的脆性。在工具钢中可提高红性。9、钛(Ti)：钛是钢中强脱氧剂。它能使钢的内部组织致密，细化 晶粒力；降低时效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在铬18 镍9奥氏体不锈钢中加入适当的钛，可避免晶间腐蚀。 10、钒(V)：钒是钢的优良脱氧剂。钢中加0.5%的钒可细化组织晶
大面积薄板焊接变形的控制
论文关键词：大面积薄板焊接变形控制 论文摘要：在大面积薄板焊接工程中．焊接变形量的大小是衡量该工程成功与否的重要标志，也是工程质量好环的关键，因此控制焊接变形是人们十分重视而致力于研究的课题。本文就煤气柜底板焊接工程的成功经验和失败教训阐述控制薄板焊接变形的一些行之有效的方法及一些初浅的见解，旨在类似工程中借鉴和参考。 如何控制焊接应力和变形到最小是大面积薄板焊接中最关键的一个环节。控制大面积薄板焊接工程的焊接变形不能单一行事，而应综合治理。试验经验告诉我们，焊接工程中的焊接变形和焊后残余应力并不是两种孤立的现象。两者之间的联系是有机的，它们同时存在于同一焊件，相辅相成而又相互制约。大面积薄板焊接焊缝形式主要为对接和搭接。但这两种焊缝形式产生的变形基本一样，出产生横向收缩和纵向收缩外，如图一、二所示，还会产生失稳翘曲变形如图三所示，即常见的薄板焊接后产生的鼓包。 图一焊接横向收缩图二焊接纵向收缩
图三焊接失稳翘曲变形 在实际工程中要想获得最佳的理想状态。使三种方式的应力和变形合理分布在该结构中，使之相互制约、相互控制，正负压力保持在一个平衡的状态下。这一指导是控制大面积薄板焊接工程中焊接变形的有效途径。本文一工程中常见的曼型煤气柜的底板焊接为例进行分析。 1、以10万立曼型煤气柜的底板为例 煤气柜底板焊接工程是十分典型的大面积薄板焊接工程。底板面积为1586.27m2，焊缝总长为。底板由中心板和内外环板组成。中心板和内环板为δ=5mm厚钢板组成，外环板为δ=8mm钢板组成。钢板材质均为Q235B。底板的结构形式如图四所示。
图四罐底板焊接布置图 2、技术难点 面积大，板比较薄，内外环板厚度不一致，为厚板与薄板对接，规范要求底板的平面度不大于D/500，且不大于60mm。这就要求在施工时根据理论与施工经验来制定严格的施工工艺，稍不注意就会使产生较大的凸起，给后续施工带来很大的麻烦。重新修理难度较大，同时会使生产成本大大地增加。而此问题的产生原因归根到底就是由于焊接工程中由于对焊接应力和变形产生的机理不了解，不能合理地安排施工工艺而导致的结果。因此，合理的施工工艺安排，是在掌握其产生机理原理分析的基础上产生的，也就是要理论与实践要相结合。 3、焊接工艺及剖析 (1)分析焊接应力和变形产生的机理、影响因素及其内在联系 如下图四所示，给出了引起焊接应力和变形的主要因素及其内在联系。
激光拼焊板的优点及其应用
激光拼焊板的优点及其在汽车中的应用 一、拼焊板的优点 拼焊板目前主要应用于汽车制造 - 增强车身安全性； - 降低车身重量，降低油耗——增进汽车环保； - 减少部件数量； - 减小零部件制造、装配公差； - 降低整车制造成本； - 代表钢制车身发展方向。 蒂森公司从1985年开始生产拼焊板。以实用技术为导向的产品研发和对各个生产领域生产技术的掌控，等等这些因素使激光拼焊板技术成为推动汽车整车设计的新一轮创新浪潮。 激光拼焊技术的出现使得汽车生产制造从整车制造商向材料供应商转移。激光焊接技术是蒂森克虏伯公司在不断适应风云变幻的市场情况下与我们的客户一起共同研制的。最新的研究成果和生产设备、数控生产技术、产品质量的严格把关，再加上我们对客户的竭诚服务使我们能够不断满足客户的各种制造要求。 激光拼焊板的各项应用使得这项技术能给使用者带来一系列的好处，具体概括如下：- 优化零部件制造工艺，降低重量和生产成本； - 更少的部件数量使采购环节得以简化，同时提高了零部件的尺寸精度； - 部件的减少伴随生产设备的减少和制造工艺的简化，使生产效率提高同时投资减少； - 由于不再需要加强板，也没有搭接接缝，使层积构件的抗腐蚀性能大大提高； - 搭接接缝的减少也使以前所必需的密封工作和密封材料不再必要，降低成本的同时也使生产过程更加环保； - 拼焊板的成形加工性能和母材基本保持一致； - 不同材质、不同厚度和不同涂层的组合使部件的冲压性能得以最大发挥； - 精心选择材料的厚度和质量，使零部件的强度和碰撞特性得到本质的改良。 二、应用领域 激光拼焊板主要应用于汽车工业，但是它也可以应用于其他需要优化零部件和组装性能的领域例如家用电器工业。 重量降低（引用战斗机的概念，汽车的“推重比”更大）、零件装配数量减少、生产工艺得到优化、生产效率提高、整车制造成本下降。依据ULSAB（世界轻质钢制车身协会）的最新研究结果：最新型的钢制车身结构中50%采用了拼焊板制造。下面用插图描述其在汽车工业领域的应用。 （1）车身侧围 采用激光拼焊的车身侧围，不再需要附加的加强筋，重量和部件数量都得到减少。 当激光拼焊技术应用于车身侧围的制造，不再需要任何加强杆及附属的生产工艺，因此重量和部件数量都得到减少，高延展性材料的应用也使抗撞击能力得到改进，不再需要加强板，在B柱上，拼焊板的应用大大降低了累积公差。 激光拼焊板的采用提高了车门部件制成品质量的稳定性，使车门部件的调校不再是个难题，部件重量的下降也使整体车身的重量下降，原有接缝处密封措施的省略还带来环保方面的附加利益。 （2）底板和车门内板 激光拼焊汽车底板激光拼焊车门内板，无需加强板，刚性增强约40%
各种材料的焊接性能
金属材料的焊接性能 （1）焊接性能良好的钢材主要有： 低碳钢（含碳量<0.25）；低合金钢（合金元素含量1～3、含碳量<0.20）；不锈钢（合金元素含量>3、含碳量<0.18）。 （2）焊接性能一般的钢材主要有： 中碳钢（合金元素含量<1、含碳量0.25～0.35）；低合金钢（合金元素含量<3、含碳量<0.30）；不锈钢（合金元素含量13～25、含碳量￡0.18） （3）焊接性能较差的钢材主要有： 中碳钢（合金元素含量<1、含碳量0.35～0.45）；低合金钢（合金元素含量1～3、含碳量0.30～0.40）；不锈钢（合金元素含量13、含碳量0.20）。 （4）焊接性能不好的钢材主要有： 中、高碳钢（合金元素含量<1、含碳量>0.45）；低合金钢（合金元素含量1～3、含碳量>0.40）；不锈钢（合金元素含量13、含碳量0.30～0.40）。 焊条和焊丝选择的基本要点如下： 同类钢材焊接时选择焊条主要考虑以下几类因素： 考虑工件的物理、机械性能和化学成分；考虑工件的工作条件和使用性能； 考虑工件几何形状的复杂程度、刚度大小、焊接坡口的制备情况和焊接部位所处的位置等；考虑焊接设备情况；考虑改善焊接工艺和环保；考虑成本。 异种钢材和复合钢板选择焊条主要考虑以下几类焊接情况： 一般碳钢和低合金钢间的焊接；低合金钢和奥氏体不锈钢之间的焊接；不锈钢复合钢板的焊接。 焊条和焊丝的选择参数查阅机械设计手册中焊条和焊丝等章节和焊条分类及型号（GB 980-76）、焊条的性能和用途（GB 980～984-76）等有关国家标准。 ###15CrMoR的换热器的热处理工艺 ***当板厚超过筒体内径的3％时，卷板后壳体须整体热处理。 *** 15CrMoR焊接性能良好。手工焊用E5515-B2（热307）焊条，焊前预热至200-250℃（小口径薄壁管可不预热），焊后650-700℃回火处理。自动焊丝用H13CrMoA和焊剂250等。 ###压力容器用钢的基本要求 压力容器用钢的基本要求：较高的强度,良好的塑性、韧性、制造性能和与相容性。 改善钢材性能的途径：化学成分的设计,组织结构的改变,零件表面改性。 本节对压力容器用钢的基本要求作进一步分析。 一、化学成分 钢材化学成分对其性能和热处理有较大的影响。 1、碳:碳含量增加时，钢的强度增大，可焊性下降，焊接时易在热影响区出现裂纹。 因此压力容器用钢的含碳量一般不应大于0.25%。2、钒、钛、铌等：在钢中加入钒、钛、铌等元素，可提高钢的强度和韧性。
元素含量对奥氏体不锈钢性能的影响
元素含量对奥氏体不锈钢性能的影响奥氏体不锈钢含有较多的Cr、Ni、Mn、N等元素。与铁素体不锈钢和马氏体不锈钢相比，奥氏体不锈钢除了具有较高的耐腐蚀性外，还有许多优点。它具有很高的塑性，容易加工变形成各种型材，如薄板、管材等；加热时没有同素异构转变，即没有γ和α之间的相变，焊接性好；低温韧性好，一般情况下没有冷脆倾向；奥氏体不锈钢不具有磁性。由于奥氏体不锈钢的再结晶度比铁素体不锈钢的高，所以奥氏体不锈钢还可以用于550℃以上工作的热强钢。 奥氏体不锈钢是应用最广的不锈钢，约占不锈钢总产量的2/3。由于奥氏体不锈钢具有优异的不锈钢酸性、抗氧化性、高温和低温力学性能、生物相容性等，所以在石油、化工、电力、交通、航天、航空、航海、能源以及轻工、纺织、医学、食品等工业上广泛应用。 1.高钼（Mo＞4%）奥氏体不锈钢 高钼奥氏体不锈钢的典型代表是：00Cr18Ni16Mo5和00Cr18Ni16Mo5N。因为含钼量高，所以在耐还原性酸和耐局部腐蚀方面性能有很大提高，可用于更加苛刻的腐蚀环境中。含氮00Cr18Ni16Mo5N钢，由于氮的加入，奥氏体更加稳定，由于铁素体的生成，σ（χ）等脆性相的析出受到一定抑制。 00Cr20Ni25Mo4.5Cu由于此钢含有更高的Cr、Ni、Mo等元素，加之Mo与Cu的复合作用，使00Cr20Ni25Mo4.5Cu既在含Cl离子的水介质中耐点蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀的能力有显著提高，图1～图4系在不同温度H2SO4、H3P O4和含F-50%H3P O4中
耐全面腐蚀和在氯化物水介质中耐应力腐蚀的实验结果。可以看出00Cr20Ni25Mo4.5Cu 比18-12-2型不锈钢的耐蚀范围有所扩大。 图1 00Cr20Ni25Mo4.5Cu 在H 2SO 4中的腐蚀 图2 00Cr20Ni25Mo4.5Cu 在H 3PO 4 中的腐蚀(≤0.1mm/a) 图3 00Cr20Ni25Mo4.5Cu 在50℃含HF 的50%P 2O 5溶液中的腐蚀
高强钢超长超厚板现场焊接工法
高强钢超长、超厚板现场焊接工法 中建三局股份钢结构公司 二00 七年二月
高强钢超长、超厚板现场焊接工法 中建三局股份钢结构公司 一、前言 近年来，随着经济的发展、产钢量的提高，钢结构工程由于其优越的力学和环保节能等性能得到了迅速的发展，特别是2008 年奥运会、2010 年上海世博会、2010年广州亚运会即将在我国举行，大型体育场馆、公共建筑、构筑物以及大跨经的厂房及市政共用工程等建设方兴未艾，给我国的钢结构设计施工带来了前所未有的挑战。随着各类特大型复杂钢结构工程的涌现，高强超厚板（如 60~100mm 厚的Q390D、Q420D、Q460E 等材质钢板）的现场焊接就越来越多，焊接难度也越来越大，特别是多杆件汇交形成的复杂节点，为满足节点构造要求和现场吊装要求，一些超长、超厚焊缝在施工现场进行焊接也就在所难免，而高强钢材的可焊性程度、焊接参数、焊接应力和变形控制等受现场条件、焊接位置及环境的影响，存在较多的不确定性因素，尚无成熟的规范及焊接工艺参数作参照。研究、探索高强超厚板现场焊接工艺具有十分重要的理论意义和实际意义，也是十分必要迫切需要解决的问题；同时对施工单位也提出很高的要求，需要根据工程本身特点与实际工况，依托传统、成熟的焊接技术，开展科技创新、大胆探索，进行施工工艺革新。中建三局股份钢结构公司近年来在钢结构厚板焊接方面不断总结经验，推陈出新。通过在中央电视台新台址工程CCTV 主楼钢结构安装中，以10 根超大
型复杂蝶形节点的多箱型分体钢柱为代表的超长、超厚焊缝的成功焊接，总结了一整套关于高强钢超长、超厚板的现场焊接思路和方法，形成本焊接工法。 二、工法特点 2.1使用半自动实芯焊丝C02气体保护焊（FCAW-G）和半自动药芯焊丝C02气体保护焊（GMAW）相结合的焊接方法，模拟工况进行焊接工艺试验，获取焊接参数。 2.2用电脑控制的电加热设备进行焊前预热、焊中层间温度控制以及焊后后热消氢处理，确保母材受热均匀，有效控制了冷裂纹的产生，提高了焊接工效、保障了连续施焊，避免了大量火焰烘烤工的集中作业，节约了焊接时间和焊接成本。 2.3采取分段退焊顺序，并在焊前、焊中与焊后用全站仪进行时实监测，及时调整加热能量，减少焊接变形。 2.4焊后48小时焊接探伤和 1 5天后延迟裂纹探伤检验，进一步保障了焊接质量。 三、适用范围 本工法适用于厚板、长焊缝的焊接，最适用于钢结构安装工程中高强材质 Q390D、Q420D、Q460E 的长焊缝的二氧化碳气体半自动保护焊、立焊位置的焊接；对于其它板厚在100mm 以上的现场焊缝焊接同样具有很大的参考价值。 四、工艺原理 4.1 施工前，根据焊接形式有针对性地进行焊接工艺评定。 4.2 钢分体安装，先安装本体钢柱、并部分焊接，然后安装分离下来的一部
拼焊板冲压成型
拼焊板冲压成型 摘要： 传统工艺中汽车车身零件有两种成形方法：分离成形和整体成形。分离成形方法是将大型零件分成小型单个件分别成形，然后焊接成部件，其优点是可以根据各部位的要求选择不同材质、不同厚度的材料；缺点是需要更多的工装模具和设备的投入，制造成本较高，同时焊接总成的配合精度和整车质量也有所下降。整体成形法是用整体板料直接成形大型零件。主要的优点是工装模具和设备的投入大大减少，制造成本相对较低，产品质量得到了提高；缺点是必须对零件所有部位采用相同材质和相同厚度的材料，难以很好的实现结构优化的需要。本文介绍了激光拼焊板冲压技术的发展历史，以及该技术的特点应用，最后介绍了目前国内外激光拼焊板冲压技术的发展状况。 关键词：拼焊板、冲压、成型 一、拼焊板冲压的发展历史 拼焊板是20世纪60年代日本本田汽车公司利用边角料做车身内测版而采用的一项技术。20世纪70年代中期，美国福特公司采用激光焊接技术进行车身钢板的拼焊，但是未商业化。20世纪80年代初，欧洲沃尔沃、奔驰、大众等汽车厂首批使用激光焊接拼焊板制作卡车的前板、底板、加强柱等。 奥迪是较早在汽车中应用拼焊板技术的公司之一。奥迪公司需要为他的一辆新型轿车制造一种冲压件，而那时板材供应商不能提供足够大的板材，故只能通过激光焊接将两块板料焊接在一起然后再去冲压成型。当时的板料供应商开始认识到这种先进制造技术具有很大的发展前景，于是开始为其他的汽车公司提供专用的拼焊板。20世纪80年代中期，随着人们对环保、节省能源、提高驾驶速度和安全性能的要求以及千瓦级连续二氧化碳激光器的发现，为汽车拼焊板开辟了广阔的天地。德国钢铁公司成为了欧洲较早大规模采用激光生产拼焊板的钢铁公司。该公司设计和建造的第一代拼焊板激光焊接生产线是光束移动、工件固定系统，并于20世纪80年代末开发了工件移动、光束不动的第二代拼焊板激光系统。 20世纪90年代，美国钢铁协会和国际钢铁协会组织了一项由全球18个国家钢铁厂参与的超轻钢新材料和设计制造技术等，激光拼焊板则是其中的一项主要课题，由保时捷工程公司负责车型设计生产第一辆样车，在该样车上共采用了16拼焊板冲压件，与原来车身相比，车身零件数量约减少了25%。
第二章焊接材料的组成及作用
第二章 焊接材料的组成及作用 1、焊条的工艺性能包括哪些方面？焊条的工艺性能对焊条及焊接质量有什么意义？ 1）焊条的工艺性能包括： ①焊接电弧的稳定性 ②焊缝成形 ③各种位置焊接的适应性 ④飞溅⑤脱渣性 ⑥焊条溶化速度 ⑦焊条药皮发红 ⑧焊接烟尘 2) 焊条的工艺性能： 是指在焊接操作中的性能，是衡量焊接质量的重要指标之一，可以降低电弧气氛的电离电位，因而能提高电弧的稳定性;焊缝表面成形不仅影响美观，更重要的是影响焊接接头的力学性能如果熔渣的凝固温度过高，就会产生压铁水的现象，严重影响焊缝成形，甚至产生气孔，良好的焊条能适应全位置焊接脱渣性差的不仅造成清渣的困难，降低焊接生产率，而且在多层焊施工时，还往往产生夹渣的缺陷。 2、综合分析碱性焊条药皮中2CaF 的作用及对焊缝性能的影响。 它的主要作用是脱氧，在焊条药皮中加入2CaF 发生的焊接冶金反应生成HF 气体，HF 是比较稳定的气体，高温时不易发生分解，也不溶于液体金属中，而是与焊接烟尘一起挥发了，所以减低熔池金属中的H 含量，提高了焊缝金属的冲击韧性和抗裂性能。 3、配置22CaF TiO SiO CaO ---渣系焊条，经初步试验发现药皮套筒过长，电弧不稳，此时应该如何调整该焊条的药皮配方？ 药皮套筒过长，是因为药皮熔点过高，溶化速度过慢，则可以通过减少药皮中CaO ，而适当加入些3232N CO a CO K 或，电弧不稳是因为焊条药皮中含2CaF 生成HF 气体的缘故，可适当降低2CaF 含量。 4、试分析低氢型碱性焊条降低发尘量及毒性的主要途径。 低氢型碳钢焊条的焊接烟尘量高于钛钙型焊条，烟尘中危害最大的是KF ，NaF ，而钠钾主要存在于水玻璃中，故可用树脂来降低水玻璃的粘性作用。
元素对焊接性能的影响
元素对焊接性能的影响 碳（C）：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过%。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。 2、硅（SI）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有－%的硅。如果钢中含硅量超过硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入－%的硅，强度可提高15－20%。硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。含硅1－4%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。硅量增加，会降低钢的焊接性能。 3、锰（MN）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰－%。在碳素钢中加入%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，
如16MN钢比A3屈服点高40%。含锰11－14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。 4、磷（P）：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。因此通常要求钢中含磷量小于%，优质钢要求更低些。 5、硫（S）：硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于%，优质钢要求小于%。在钢中加入的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢。 6、铬（CR）：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。 7、镍(NI)：镍能提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力。但由于镍是较稀缺的资源，故应尽量采用其他合金元素代用镍铬钢。
控制焊接变形的工艺措施
控制焊接变形的工艺措施 宜按下列要求采用合理的焊接顺序控制变形: 1 对于对接接头、T 形接头和十字接头坡口焊接，在工件放置条件允许或易于翻身的情况下，宜采用双面坡口对称顺序焊接；对于有对称截面的构件，宜采用对称于构件中和轴的顺序焊接； 2 对双面非对称坡口焊接，宜采用先焊深坡口侧部分焊缝、 后焊浅坡口侧、最后焊完深坡口侧焊缝的顺序； 3 对长焊缝宜采用分段退焊法或与多人对称焊接法同时运用； 4 宜采用跳焊法，避免工件局部加热集中。 5 在节点形式、焊缝布置、焊接顺序确定的情况下，宜采用熔化极气体保护电弧焊或药芯焊丝自保护电弧焊等能量密度相对较高的焊接方法，并采用较小的热输入。 6 宜采用反变形法控制角变形。 7 对一般构件可用定位焊固定同时限制变形；对大型、厚板构件宜用刚性固定法增加结构焊接时的刚性。 8 对于大型结构宜采取分部组装焊接、分别矫正变形后再进行总装焊接或连接的施工方法。 钢材应符合以下要求： 1 清除待焊处表面的水、氧化皮、锈、油污； 2 焊接坡口边缘上钢材的夹层缺陷长度超过25mm 时，应采用无损探伤检测其深度，如深度不大于6mm，应用机械方法清除；如深度大于6mm，应用机械方法清除后焊接填满；若缺陷深度大于25mm 时，应采用超声波探伤测定其尺寸，当单个缺陷面积(a ×d)或聚集缺陷的总面积不超过被切割钢材总面积(B×L)的4%时为合格，否则该板
不宜使用； 3 钢材内部的夹层缺陷，其尺寸位置离母材坡口表面距离(b)大于或等于25mm 时不需要修理；如该距离小于25mm 则应进行修补； 4 夹层缺陷是裂纹时，如裂纹长度(a)和深度(d)均不大于50mm，其修补方法应符合第6.6 节的规定；如裂纹深度超过50mm 或累计长度超过板宽的20% 时，该钢板不宜使用。 焊接材料应符合下列规定: 1 焊条、焊丝、焊剂和熔嘴应储存在干燥、通风良好的地方，由专人保管； 2 焊条、熔嘴、焊剂和药芯焊丝在使用前，必须按产品说明书及有关工艺文件的规定进行烘干。 3 低氢型焊条烘干温度应为350～380_，保温时间应为1.5～2h，烘干后应缓冷放置于110～120_的保温箱中存放、待用；使用时应置于保温筒中；烘干后的低氢型焊条在大气中放置时间超过4h 应重新烘干；焊条重复烘干次数不宜超过2 次；受潮的焊条不应使用；
材料焊接性考试重点试题及答案
3.5.分析低碳调质钢焊接时可能出现的问题？简述低碳调质钢的焊接工艺要点，典型的低碳调质钢如(14MnMoNiB、HQ70、HQ80)的焊接热输入应控制在什么范围？在什么情况下采用预热措施，为什么有最低预热温度要求，如何确定最高预热温度。 答：焊接时易发生脆化，焊接时由于热循环作用使热影响区强度和韧性下降。焊接工艺特点：焊后一般不需热处理，采用多道多层工艺，采用窄焊道而不用横向摆动的运条技术。。典型的低碳调质钢的焊接热输入应控制在Wc＞0.18％时不应提高冷速，Wc＜0.18％时可提高冷速（减小热输入）焊接热输入应控制在小于481KJ/cm当焊接热输入提高到最大允许值裂纹还不能避免时，就必须采用预热措施，当预热温度过高时不仅对防止冷裂纹没有必要，反而会使800～500℃的冷却速度低于出现脆性混合组织的临界冷却速度，使热影响区韧性下降，所以需要避免不必要的提高预热温度，包括屋间温度，因此有最低预热温度。通过实验后确定钢材的焊接热输入的最大允许值，然后根据最大热输入时冷裂纹倾向再来考虑，是否需要采取预热和预热温度大小，包括最高预热温度。 4.3. 18-8型不锈钢焊接接头区域在那些部位可能产生晶间腐蚀，是由于什么原因造成？如何防止？答：18-8型焊接接头有三个部位能出现
腐蚀现象：{1}焊缝区晶间腐蚀。产生原因根据贫铬理论，碳与晶界附近的Cr形成Cr23C6，并在在晶界析出，导致γ晶粒外层的含Cr量降低，形成贫Cr层，使得电极电位下降，当在腐蚀介质作用下，贫Cr层成为阴极，遭受电化学腐蚀；{2}热影响区敏化区晶间腐蚀。是由于敏化区在高温时易析出铬的碳化物，形成贫Cr层，造成晶间腐蚀；{3}融合区晶间腐蚀{刀状腐蚀}。只发生在焊Nb或Ti的18-8型钢的溶合区，其实质也是与M23C6沉淀而形成贫Cr有关，高温过热和中温敏化相继作用是其产生的的必要条件。防止方法：{1}控制焊缝金属化学成分，降低含碳量，加入稳定化元素Ti、Nb；{2} 控制焊缝的组织形态，形成双向组织{γ+15%δ}；{3}控制敏化温度范围的停留时间；{4}焊后热处理：固溶处理，稳定化处理，消除应力处理。 4.7何为“脆化现象”？铁素体不锈钢焊接时有哪些脆化现象，各发生在 什么温度区域？如何避免？答：“脆化现象”就是材料硬度高，但塑性 和韧性差。现象与避免措施：{1}高温脆性：在900~1000℃急冷至 室温，焊接接头HAZ的塑性和韧性下降。可重新加热到750~850℃， 便可恢复其塑性。{2}σ相脆化：在570~820℃之间加热，可析出σ相 。σ相析出与焊缝金属中的化学成分、组织、加热温度、保温时间以 及预先冷变形有关。加入Mn、Nb使σ相所需Cr的含量降低，Ni能使形成σ相所需温度提高。{3}475℃脆化：在400~500℃长期加热后可出 现475℃脆化。适当降低含Cr量，有利于减轻脆化，若出现475℃脆
各元素对焊接的影响
1、碳（C）：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。 2、硅（Si）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.15－0.30%的硅。如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入1.0－1.2%的硅，强度可提高15－20%。硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。含硅1－4%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。硅量增加，会降低钢的焊接性能。 3、锰（Mn）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30－0.50%。在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点高40%。含锰11－14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。 4、磷（P）：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。因此通常要求钢中含磷量小于0.045%，优质钢要求更低些。 5、硫（S）：硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于0.055%，优质钢要求小于0.040%。在钢中加入 0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢。 6、铬（Cr）：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。 7、镍(Ni)：镍能提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力。但由于镍是较稀缺的资源，故应尽量采用其他合金元素代用镍铬钢。 8、钼(Mo)：钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力(长期在高温下受到应力，发生变形，称蠕变)。结构钢中加入钼，能提高机械性能。还可以抑制合金钢由于火而引起的脆性。在工具钢中可提高红性。 9、钛(Ti)：钛是钢中强脱氧剂。它能使钢的内部组织致密，细化晶粒力；降低时效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在铬18镍9奥氏体不锈钢中加入适当的钛，可避免晶间腐蚀。
焊料性质对焊接的影响
焊料性质对焊接的影响 1.前言 目前各种形式的合金焊料，其最权威的国际规范为J-STD-006。此文献之最新版本为1996.6的Amendment 1，由于资料很新，故早已取代了先前甚为知名的美国联邦规范QQ-S-571。IPC还有一份重要的焊接手册IPC-HDBK-001其中之4. 1，曾定义“熔点”在430℃以下为“软焊”(Soldering)，也就是锡焊。另熔点在430℃以上称为“硬焊”（Brazing），系含银之高温高强度焊接。早期欧美业界，亦称熔点600℉（315℃）以下者为软质焊锡，800℉（427℃）以上者为硬质焊锡。原文Solder定义为锡铅含金之焊料，故中译从金旁为“焊锡”，而利用高热能进行熔焊之Soldering（注意此一特定之单字，并非只加ing而已），则另从火旁用字眼的“焊接”，两者涵义并不完全相同。 2.共熔(晶)焊锡 焊锡焊料（Solder）主要成分为锡与铅，其它少量成分尚有银、铋、铟等，各有不同的熔点（M.P.），但其主要二元合金中以Sn63/Pb37之183℃为最低，由于其液化熔点（Liquidus Point）与固化熔点（Solidus Point）的往返过程中，均无过渡期间的浆态（pasty）出现，也就是已将较高的“液化熔点”与较低的“固化熔点”两者合而为一，故称为“共熔合金”。且因其粗大结晶内同时出现锡铅两种元素，于是又称为“共晶合金”。此种无杂质合金外表很光亮之“共熔组成”（Eute ctic Composition）或“共熔焊锡”（Eutectic Solder），其固化后之组织非常均匀，几无粒子出现。其合金比例之不同将影响到熔点变化，该变化之“平衡相图（Ph ase Diagram）”，图请参考第12期TPCA会刊。 另一种组成接近共熔点的Sn60/Pb40合金，则在电子业界中用途更广，主要原因是Sn较贵，在焊锡性（Solderability）与焊点强度（Joint Strength）几无差异下，减少了3﹪的支出，自然有利于成本的降低。与前者真正共熔合金比较时，此60/40者必须经历少许浆态，故其固化时间稍长，外观也较不亮，但其焊点强度并无不同。不过后者若于其固化过程中受到外力震动时，将出现外表颗粒粗麻之“扰焊”现象（Disturbed）之焊点，甚至还可能发生“缩锡”（Dewetting）之不良情形。
焊接过程中应力与变形控制
焊接过程中应力与变形控制 摘要焊接应力与变形是直接影响焊接结构性能、安全可靠性和制造工艺性的重要因素，了解其作用与影响，采取措施进行控制与消除，对于焊接结构的完整性设计和焊接工艺方法的选择以及产品在运行中的安全评定都有重大意义。 关键词焊接应力；焊接变形；规律；控制 焊接是一种特殊而又重要的加工工艺，随着焊接技术的发展，一个重要技术课题是控制焊接件的焊接变形以提高产品制造精度，使焊件焊后加工量减少或不加工即可用于精度要求高的机械产品中，因此，了解焊接应力产生机理，掌握结构件焊接变形规律，在焊接工艺中采取措施进行控制和消除，从而保证焊接质量。 1 焊接应力 1.1 焊接应力产生机理及影响因素 焊接时的局部不均匀热输入是产生焊接应力与变形的决定因素，焊接热输入引起材料不均匀局部加热，使焊缝区融化，而与熔池毗邻的高温区材料的热膨胀则受到周围材料的限制，产生不均匀压缩塑性变形，在冷却过程中，已发生压缩变形的这部分材料又受到周围条件的制约，而不能自由收缩，在不同程度上又被拉伸而卸载；与此同时，熔池凝固，金属冷却收缩也产生相应的收缩应力与变形，使得焊接接头区产生不协调的应变，称为初始应变或固有应变。与此相对应，在构件中会形成自身相平衡的内应力，通常称为焊接应力；而焊后，在在室温条件下，残留于构件中的内应力场和宏观变形，称为焊接残余应力与焊接残余变形。 焊接应力与焊接材料（主要包含材料特性、热物理常数及力学性能）、焊接接头形状和尺寸、焊接工艺参数，焊接结构（结构形状、厚度及刚性）有关。 1.2 焊接应力的分类 1.2.1 接应力在焊件空间位置 一维空间应力沿着焊件—个方向作用；二维空间应力应力在—个平面内不同方向上作用；三维空间应力应力在空间所有方向上作。 1.2.2 按产生应力的原因 （1）热应力它是在焊接过程中，焊件内部温差所引起应力，随着温度的消失而消失，并且是引起热裂纹的力学原因。 （2）相变应力焊接过程中，局部金属发生相变，相比容增大或减小而引起的应力。
可焊性的影响因素
化学镀镍金层可焊性的影响因素 (长春工业大学化工学院 130012)史筱超崔艳娜贺岩峰 (复旦大学化学系200433)郁祖湛 摘要我们将国内外报道化学镀镍金的部分最新研究成果，同我们实验室的实践相结合，对造成化学镀镍金可焊性差的多种因素作一简要介绍。本文总结了影响化学镀镍金可焊性的复杂因素如：前处理的影响、化学镀镍过程的影响、浸金的影响、浸金后水洗的影响、焊料的影响。 关键词化学镀镍浸金可焊性 Factors Influencing the Solderability of Electro Less Nickel and Immersion Gold LayerShi Xiaochao Cui Yanna He Yanfeng Yu ZuzhanAbstract Based on the domestic and foreign reports，we combine part ofthe newest research achievements withour laboratory practice．Factors influencing the solder ability ofelectro less nickel and immersion gold layer were brieflyintroduced．This paper servers as a summary review of the complex factors such as the prepare，the process of electroless nickel，im ersion gold，the rinse after im ersion gold，the solde~Key words electro less nickel immersion gold solderabilit 引言 化学镀镍浸金过程有时简称化学镀镍金(Electroless Nickel and Immersion Gold；EN／IG)。自1 996年 以来，在国内外得到迅速推广，这得益于EN／IG工艺本身所具有的种种优点。化学镀镍金板镍金层的分散性 好，有良好的焊接及可多次焊接性能、能兼容各种助焊剂，同时又是一种极好的铜面保护层。因此，它与热 风整平、有机可焊性保焊膜等PCB表面处理工艺相比，化学镀镍金镀层可满足更多种组装要求，并且其板面平 整、SMD焊盘平坦，适合于细密线路。化学镀镍金印制板可广泛用于移动电话、计算机、笔记本电脑、电子词 典等诸多电子产品。此工艺属于无铅可焊性镀层。据TMRC调查指出，EN／IG在1996年只占PCB表面处理的2％， 而到2000年时已增长到14％[1】。随着这些行业持久、迅猛的发展，EN／IG工艺将会得到更多的应用和发展 机会。但是，EN／IG工艺应用于印制板时经常受到黑盘、个别焊点不牢、发生脆裂、可焊性差的困扰。并且 有时只有当器件焊接到电路板上之后，才能发现这种现象，这给工业生产造成了损失。这种状况已引起了科 研人员的广泛关注，并进行了多方面试验研究。本文将就报导的部分最新研究成果结合我们实验室的实践， 对造成EN／IG可焊性差的多种因素作一简要介绍。 1 前处理对可焊性的影响 1．1 微蚀过程的影响 根据George Mila化学镍层的表面形态有直接的影响，从而间接影响到可焊性。微蚀液的浓度、温度和停留时 间，都应严格控制。避免产品微蚀后因在空气中停留时间过长而氧化，对钯的活化造成不良后果。 1．2 活化过程的影响 尽管钌已经成为一种有效的活化剂，但常用的还是钯活化剂。钯活化剂可活化铜印制电路板，以确保沉积上 一层完整的、均匀的钯催化剂层，然后在其表面直接镀化学镀镍层。如有些区域未被活化，则沉积不上钯催 化剂，也就镀不上镍层，影响最终可焊性。 2 化学镀镍过程的影响 化学镀镍沉积在金属表面，形成均匀的镀层。镀镍层具有结晶细致(有时是非晶态结构)、表面平整、厚度分 布均匀等特点。化学镀镍金工艺中，焊接性能是通过镍层来体现的，金层主要为了保护镍层防止氧化。因此，
化学元素对金属材料性能的影响
化学元素对金属材料性能的影响 C： 碳含量越高，钢的硬度越高，耐磨性越好，但塑性及韧性越差。 钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。 S： 硫是钢中的有害杂质，含硫较多的钢在高温下进行压力加工时，容易脆裂，这种现象通常称为热脆性。 硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于0.055%，优质钢要求小于0.040%。在钢中加入0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢。 P： 磷能使钢的塑性及韧性明显下降，特别是低温时影响更为严重，这一现象称为冷脆性。 在优质钢中，硫和磷的含量应严格控制。但从另一方面来看，在低碳钢中含有较高的硫和磷时，能使切削时切削易断，对改善钢的可切削性是有利的。 在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。因此通常要求钢中含磷量小于0.045%，优质钢要求更低些。 Mn： 锰能提高钢的强度，消除或削弱硫的不良影响，并能提高钢的淬透性。含锰量很高的高合金钢（高锰钢）具有良好的抗磨性及其他物理性能。 在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30－0.50%。 在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn 钢比A3屈服点高40%。含锰11－14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。 Si： 硅含量增加可使钢的硬度增加，但塑性及韧性下降。电工用钢中含一定量的硅能改善软磁性能。