【哈爾濱工業大學】《焊接結構學》精品課 P3 - 3. 03 焊接結構學緒論（下）

影響漢階性的因素 我們看一看 大概都有哪些 按照影響漢階性的因素的宏觀分類 一個是材料 一個是設計 一個是製造三大方面 那麼對應這三大方面 和材料這有關的一些因素 最典型的比如說 母材的化學成分 漢絲 漢條 它的化學成分 那麼母材的組織顯微結構 漢豐的組織顯微結構 熱影響區的組織結構等等 那麼這是一個方面 另外一個就是跟設計有關的一些因素 構建的形狀 構建的尺寸 那麼結構的支撐條件 結構承受的輻窄 窄合情況 漢豐的類型 這個漢豐受力不受力 怎麼去受力 漢豐是角漢豐還是對接漢豐 各種 板材的厚度 板材強度的匹配 性能匹配等等 會有一系列的問題 那麼這是一個方面 那麼從製造工藝的角度 這方面的問題可能更多一些 你用什麼方法焊的 是融化焊還是非融化化的 是埋糊還是明糊等等 焊接速度怎麼樣 焊接操作是怎麼操作的 是手工焊還是制動焊 還是半制動的 開不開坡口 坡口開成什麼樣 V型的還是U型的 還是Y型的 還是單邊的 還是K型的等等 焊接的順序 先焊哪兒後焊哪兒 焊到天說你要天幾層 焊一道就完事 還是要焊200道 是不是 要不要定位點固 要不要工裝卡鋸去卡緊 焊接之前需不需要做預熱 焊後要不要後熱處理 一系列問題非常的多 都會影響到最終的產品的質量 那麼這些因素都對構建的焊接性是有影響的 那麼對於焊接性 從狹義上來分析 焊接性我們大概就把它可以理解爲 構建所需要的強度性能 通常我們考慮的比較關注比較多的 而且不做特殊說明的 一般指的都是強度的問題 那麼焊接接頭它的強度 受到化學成分的影響 受到焊接溫度循環的影響 那麼有好多因素對強度影響的很大 那麼這些因素又和其他的一些因素有關 比如說你這焊縫屬於哪一種這類型 熱循環的時候有沒有這預熱 預熱和不預熱的熱循環是不一樣的 那麼這些因素又會對前述的一些因素產生這影響 那麼對於強度 我們可以用一些主要的特徵量 或者是一些表徵物理特徵的一些量來描述 那麼這些特徵量又會涉及到其他一些因素 受其他一些因素的影響 那麼這些因素主要表現的是工藝方面的一些特徵量 我們把它叫做刺激的或者是二二激的 那麼我們來看一看這麼個圖 那麼影響焊接性的這因素 主要的這因素化學成分 我焊鋁和焊鋼肯定不一樣 這方面對強度肯定是不一樣的 化學成分是影響非常大的 然後過程當中發生的相變所形成的顯微組織 它也不一樣 那就是我這個焊鋼出來的是下貝斯體還是馬斯體 那最後接頭表現出性能它是不一樣的 焊接時候的熱循環 溫度循環 最高溫度承受了多高的溫度 它按照什麼數字升溫 什麼數字去冷卻 焊完了要不要做厚熱處理 然後你構建的尺寸形狀是什麼樣 就是板厚試多厚 焊縫是角焊縫還是搭接的焊縫是對接的等等 窄核 窄核什麼樣 窄核有多大 那麼它等效應力狀態什麼樣 是不是存在着三軸的拉應力等等一系列問題 另外還有一個輕 輕含量 輕這個東西在焊接時候挺討厭 冶金科也專門在要講輕子裂紋的問題 焊鋼 高強鋼 超高強度鋼 性能非常好 焊完了不好用 一焊完就裂 裂紋出來了一塌糊塗 或者是你焊完了費好大勁 焊完了之後焊傷一看 照射處理挺好沒裂 焊傷少一遍也沒裂 放那了第二天再浮查全裂了 延遲裂紋當時不裂過一會裂 過兩點裂過一天裂甚至過半個月裂都有可能 那麼寫這種情況 主要是由於輕的存在 是輕在搗亂 所以這個輕也非常重要 那麼輕哪來的 焊接時候焊條要皮這受潮了 氫含量就上來了 今天這下點雨 焊出來的氫含量可能就高了 然後氫含量這一高 最後你就出問題 那麼這些我們講是一些主要的因素 那麼這些因素都影響到什麼呢 影響到接頭的硬度 影響到強度 影響到它的延伸率 影響到接頭的冷裂敏感性 熱裂敏感性 成狀撕裂敏感性 影響到材料接頭的回火脆性 鬆弛脆性 耐腐蝕性等等 那麼還有一些次要的因素 或者是二級層面的這因素 對它們同樣有影響 跟這些主要因素也是相關聯的 比如說你用的是啥焊條 是酸性焊條還是鹼性焊條 最後用的是普通的焊條 還用的是低氫的焊條 還是超低氫的焊條 不同的東西出來結果是不一樣的 用什麼方法焊的 是手工焊還是埋伏焊 還是二氧化碳氣體保護焊等等 焊接參數的什麼樣 規範是大了是小了 是強規範還是弱規範 焊縫屬於哪一類 做不做這預熱 焊了幾層焊幾道 然後木材跟焊縫的化學成分有多大 差於由此造成的稀釋率 焊完之後這木材融化一部分進焊縫 我把它焊縫裏面加一些合金元素 提高強度的 木材進來多了 必須是焊縫裏邊的合金元素含量不夠了 你預期的性能出不來了 這都是這可能能的 然後比如說可能焊接出現了一些問題 出現一些夾扎 未融合等等 那麼表徵這些東西的一些主要特徵值 比如說化學成分 我們用合金元素的含量去表徵 那麼纖維組織 我們可以有各種金像組織表徵 用金粒度等等 那麼跟這些相關聯的 還有一些焊接裏邊特有的一些含量 比如說碳當量 這個碳多了不好焊 焊完了容易出問題 所以高碳鋼 焊機焊前要預熱 預熱到150度 預熱到200度再來焊 就那麼焊完之後可能還要烈 焊完之後不能讓它馬上冷 然後等電掉了在後站那 電熱棧 晚上這一幅蓋蓋着 繼續保溫兩小時 然後再緩冷 很麻煩 掉到200度 讓工人去幹活的時候 沒辦法捏着鼻子推得幹 大冬天 然後光着膀子汗流浹背的在那幹活 啥滋味 肯定是不好受 那麼如果是在一個密閉空腔裏面 空氣流通再不好 那個勞動強度非常非常大的 所以有些人工人幹活 二二十分鐘就換班 或者規定一個工人進去 焊兩根炸焊條就出來 下一個工人就得進來 他在裏面他受不了 所以這類東西很複雜 影響的這也也很多 那麼就是碳含量高了 焊接手就就很困難 那有些材料的碳含量並不高 但裏面我加了各種合金元素在裏面 加些鑼 加些鑷 加些錳等等 這些加進去呢 在某些層面上 它跟起到碳一樣的作用 也會使焊接的難度增增加 那一般我就有些好 好多公式把這些合金元素折換成相當於多少含量的碳 那麼折換出這個數呢 就叫做碳當量 在冶金課裏這都是要交代的 這個碳當量呢 是焊接行當裏面最常用的一個非常關鍵的一個參數 那麼下面羅列了還有那麼多啊 我們不一一講了 好 看了這張表 你想你自己想焊接性的問題是一個多複雜的問題 焊接性好壞 怎麼去評價 不是三言兩語就可以說的清楚 所以說它是一個非常複雜的問題 那麼這麼複雜的問題怎麼辦 我們說焊接呢 這個過程當中 它涉及到熱的問題 要把供熱加熱 涉及到熱學方面的問題 它裏面都有力 剛纔我講了 應力變形構建承載強度等等 它涉及到力學方面的問題 我們又說了裏面出現的是馬式體還是貝式體啊 裏面精力是粗了是細了 它還涉及到金像學方面的問題 此外還有其他很多 那麼應用這些科學方面的知識 我們希望把焊接性的問題把它分解這一下 分解之後呢 對於每個分解部分能夠講的稍微清楚這一點 那麼一般把它分解成 主要分解成熱學方面的問題 那麼它的主要表徵是溫度場 焊接時候的溫度場 力學方面的問題 那麼它的主要表徵是應力和位移場 或者應力和變形場 再有就是金像學方面的問題 它的主要表徵是組織狀態場 把它大概分成三個主要的方面 然後一個方面一個方面來解決 那麼這三個方面互相之間是有關聯的 比如說溫度場 加熱之後構建會內部會產生熱應力 而且這個熱應力是導致你構建最終的應力和變形的主要來源 那麼受熱顯微組織要發生變化 金屬材料受熱之後起碼經歷就長大了 然後可能從鐵屬體收熱進入鑰匙體區變成鑰匙體了 它組織狀態它要發生變化 那麼反過來 應力變形 變形有些時候它要產生內摩擦的 它要產生變形熱 它對熱場也是有貢獻的 那麼從組織這塊發生相變就有相變潛熱 這個相變潛熱對溫度場同樣是有影響的 那麼力學和金相學這塊互相之間也是有關聯的 那麼某些條件下應力會引起相轉變 同樣相變會導致應力的產生 那麼原來一個像發生相變之後 晶格尺寸變了 晶格常數變了 體積要膨脹或者是體積要收縮 不管是膨脹還是收縮 旁邊沒變的地方就約束它不讓它變 應力就出來了 那麼這就是所謂的相變應力 那麼它們互相之間分成三個部分 這三部分之間互相又是相互關聯的 那麼我們看我這個圖 我畫的這個箭頭 有來的有去的 那麼有的箭頭是實現的 有的箭頭是虛現的 實現箭頭表示這方面的影響很大 你必須要考慮 虛現的箭頭表示這方面的影響相對來說比較小 如果你不做深入精確的討論的時候 在工程上你可以把它忽略 我們再看這麼一圖 在裏邊這個圖主要討論 這個顯微組織轉變會產生什麼樣的影響 那麼溫度差 它的變化會導會使顯微組織發生變化 那麼顯微組織發生變化的話 可能會存在相變 那麼有相變淺熱 相變淺熱對溫度差是有作用的 同時組織發生變化之後 材料性能發生變化 材料性能發生變化了 比如說某些導熱係數變了 它對溫度差肯定也是有影響的 它們是可以關聯起來的 那麼溫度升高之後 構建裏面會產生熱陰力 那麼會產生變形 那麼同樣變形又可能有熱量產生關係 在這側我們把它串起來 那麼這裏邊組織和力學之間的關係 這個圖裏邊底下羅列的就更細一些 比如說陰力引起相變 是這方向的 然後陰力陰變曲線 不同組織不同性能反射的結果肯定是不一樣的 那是否會產生相變陰力或者是相變陰變 過程當中是否發生碩性變形等等一系列的問題 就是說這個事是這麼多東西攪到這一塊 所以說漢階性問題足夠複雜了 那麼對這麼一個問題的這描述 漢階性是咋回事 說明白挺困難 按說說明白挺困難 有好多人都在說這個事