焊接裂紋
殘余應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致焊接裂紋荞诡。焊接裂紋可能產(chǎn)生于焊接過程中或焊后不久。許多原因會(huì)導(dǎo)致裂紋疏悯,而且裂紋也可能在焊后多年以后產(chǎn)生灸尾。由于焊接殘余應(yīng)力所導(dǎo)致的焊接裂紋和在焊接過程中或焊接后不久所產(chǎn)生的焊接裂紋將在此給予描述。
裂紋是在焊縫中產(chǎn)生的最嚴(yán)重的缺陷歉冷。在焊件中不允許存在裂紋汗势,尤其焊件在低溫條件下工作、受沖擊載荷乳后、承受反向應(yīng)力或當(dāng)焊件破壞會(huì)危及生命時(shí)更不允許存在裂紋锁熟。為了防止在焊縫中產(chǎn)生裂紋署霸,理解焊接裂紋產(chǎn)生的機(jī)理是很重要的。在焊接過程中或焊后不久所產(chǎn)生的裂紋可被分為熱裂紋和冷裂紋继锰。此外,裂紋可能產(chǎn)生在焊縫金屬中或臨近焊縫的母材中麸档,通常產(chǎn)生在熱影響區(qū)中及窃。焊接裂紋的形成有種種原因:
焊縫橫截面不足以承受載荷
在低應(yīng)力作用下,焊縫金屬塑性不足乃沙,無(wú)法產(chǎn)生屈服
在淬硬的母材中由于氫而導(dǎo)致的焊道下裂紋
化學(xué)成分如硫起趾、磷
較差的焊縫橫截面形狀
拘束應(yīng)力和殘余應(yīng)力是在焊接過程中產(chǎn)生焊接裂紋的主要原因。焊接拘束來自于許多因素:最重要的是焊件的剛度警儒。例如训裆,如果焊件是由厚板組成,它將具有較高的自然拘束蜀铲,那么在焊接接頭中就很難產(chǎn)生屈服或移動(dòng)边琉,如果焊縫金屬無(wú)足夠的塑性,就會(huì)產(chǎn)生裂紋记劝。焊縫金屬冷卻時(shí)會(huì)產(chǎn)生收縮变姨,如果被焊的工件不能相對(duì)于另一個(gè)移動(dòng)的話,而且如果焊縫金屬?zèng)]有足夠的塑性厌丑,將會(huì)形成裂紋定欧。此外,焊件的移動(dòng)可能會(huì)將高載荷作用于其他的焊縫而使他們?cè)诤附舆^程中產(chǎn)生裂紋怒竿。最好的解決辦法是使用較高塑性的焊縫金屬或形成具有足夠橫截面積的焊縫砍鸠,這樣的焊縫將具有足夠的強(qiáng)度以防止裂紋的形成。當(dāng)工件不能移動(dòng)時(shí)耕驰,焊接裂紋會(huì)形成在根部焊道京佃。
另一個(gè)可能的因素是熔敷金屬的快速冷卻。如果母材是冷的而焊縫相對(duì)較小幌瓦,那么焊縫將快速冷卻称海,并將快速發(fā)生收縮,則會(huì)形成裂紋苫担。如果工件被預(yù)熱了脓甘,冷卻速度將會(huì)較慢,那么將會(huì)消除裂紋滓层。預(yù)熱的原因之一是減小焊縫的冷卻速度茅祠。此外,如果母材處于高溫禁糖,它將具有較低的屈服強(qiáng)度并且它對(duì)焊縫的約束將會(huì)減小舒跌。
形成這種裂紋的另一個(gè)原因是母材中合金元素的含量或碳含量盖疾。當(dāng)焊接含碳量高或合金含量高的母材時(shí),母材少量的熔化且與焊條混合而形成焊縫概丢,那么焊縫金屬中會(huì)含有較高的碳和合金含量警沧,它將具有高的強(qiáng)度,但具有較低的塑性攻柠,從而沒有足夠的塑性進(jìn)行塑性變形而形成裂紋球订。這種裂紋可以通過使用塑性較好的焊縫金屬或減小焊縫的冷卻速度來消除,也可以通過減少母材混合到焊縫金屬中的量來消除瑰钮。
另一個(gè)因素是焊縫金屬和熱影響區(qū)中氫的含量冒滩。當(dāng)使用纖維素型焊條或使用潮濕的氣體、潮濕的焊劑或材料表面存在碳?xì)浠衔锏榷斐蓺涞拇嬖跁r(shí)浪谴,在電弧氣氛中的氫將被溶入熔池和鄰近的母材开睡。當(dāng)金屬冷卻的時(shí)候,氫的溶解度將減小苟耻,如果具有較大的拘束篇恒,那么就會(huì)形成裂紋。這種裂紋可以通過增加預(yù)熱溫度凶杖、減小拘束和消除電弧氣氛中的氫來減少婚度。
總的來說,為了在焊接過程中消除焊接裂紋官卡,應(yīng)遵循下面的原則:
使用高塑性的焊縫金屬
防止高的拘束
調(diào)整焊接工藝來減小拘束
使用合金元素含量少或含碳低的材料
通過預(yù)熱減小冷卻速度
使用低氫的焊接方法和填充金屬
當(dāng)裂紋形成在熱影響區(qū)或者如果裂紋延遲形成蝗茁,那么罪魁禍?zhǔn)挚赡苁呛缚p和熱影響區(qū)中的氫,另一個(gè)重要因素是母材中高的碳含量或合金含量剥乍。使用低氫型的填充材料泊术、采用預(yù)熱來減小冷卻速度、使用塑性的填充金屬是重要的斧炎。
當(dāng)焊接高合金鋼或高碳鋼時(shí)沃菩,一個(gè)解決的辦法是使用堆焊技術(shù)。堆焊就是使接頭的焊縫表面形成平面铝寿,焊縫金屬具有比母材低的碳含量和合金含量片迁,焊縫形成在被熔敷的材料表面上,在焊縫金屬中可以減少碳及合金的含量陷克,允許采用較高塑性的熔敷金屬煞肠,整個(gè)接頭的強(qiáng)度必須完全滿足設(shè)計(jì)的要求;通過使用低氫型的焊接方法和填充金屬版幕,焊道下裂紋可以大大減少乏束;降低冷卻速度將大大降低產(chǎn)生裂紋的傾向;對(duì)使用而言衔甲,當(dāng)焊縫尺寸太小時(shí)糖埋,也可能形成裂紋宣吱,在定位焊縫中這種情況最常見,因?yàn)槎ㄎ缓缚p將承擔(dān)極大的載荷瞳别,許多的參考資料中都列出了用于不同厚度材料焊接的最小的角焊縫尺寸征候,如果采用這些最小尺寸的焊縫,將不會(huì)形成裂紋祟敛。
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