焊接性概念
膏狀銀焊料焊接性是說明材料對(duì)焊接加工的適應(yīng)性，用以衡量材料在一定的焊接工藝條件下獲得優(yōu)質(zhì)接頭的難易程度和該接頭能否在使用條件下可靠地運(yùn)行。
焊接性包含工藝焊接性和使用焊接性兩方面的內(nèi)容。
工藝焊接性是指在一定焊接工藝條件下，能否獲得優(yōu)良致密，無缺陷焊接接頭的能力。它不是金屬本身所固有的性能，而是根據(jù)膏狀銀焊料某種焊接方法和所采用的具體工藝措施來進(jìn)行評(píng)定的。所以金屬材料的工藝焊接性與焊接過程密切相關(guān)。對(duì)于熔焊，一般都要經(jīng)歷傳熱 過程和冶金反應(yīng)過程，因而又可把工藝焊接性分為“熱焊接性”和“冶金焊接性”。熱焊接性是指焊接熱循環(huán)對(duì)焊接熱影響區(qū)組織性能及產(chǎn)生缺陷的影響程度。用以 評(píng)定被焊金屬對(duì)熱的敏感性，如晶體長大，組織性能變化等。它主要與被焊材質(zhì)及焊接工藝有關(guān)。冶金焊接性是指在一定冶金過程的條件下，物理化學(xué)變化對(duì)焊縫性 能和產(chǎn)生缺陷的影響程度。它包括合金元素的氧化、還原、氮化、蒸發(fā)、氫、氧、氮的溶解等對(duì)形成氣孔、夾雜、裂紋等缺陷的影響，用以評(píng)定被焊材料對(duì)冶金缺陷的敏感性。
使用膏狀銀焊料焊接性是指焊接接頭或整個(gè)結(jié)構(gòu)滿足產(chǎn)品技術(shù)條件規(guī)定的使用性能的程度。使用性能取決于焊接結(jié)構(gòu)的工作條件和設(shè)計(jì)上提出的技術(shù)要求。通常包括常規(guī)力學(xué)性能、低溫韌性、抗脆斷性能、高溫蠕變、疲勞性能、持久強(qiáng)度、耐蝕性能和耐磨性能等。
從理論上，凡是在熔化狀態(tài)下相互能形成固溶體或共晶的兩種金屬或合金，原則上都可以實(shí)現(xiàn)焊接．即具有所謂原則焊接性，又叫物理焊接性。然而，這種原則焊接性僅僅為材料實(shí)現(xiàn)焊接提供理論依據(jù)，并不等于該材料用任何焊接方法，都能獲得滿足使用性能 要求的優(yōu)質(zhì)焊接接頭。同種金屬或合金之間是具有原則焊接性的，但是，它們?cè)诓煌暮附庸に嚄l件下的焊接性卻表現(xiàn)出很大的差異。例如，鋁合金2A16之間當(dāng)采用氧-乙炔火焰焊接時(shí)，就容易出現(xiàn)裂紋或嚴(yán)重降低其強(qiáng)度和塑性，很難獲得優(yōu)質(zhì)的焊接接頭。但當(dāng)采用氬弧焊時(shí)，其效果卻很好。說明2A16鋁合金對(duì)氣焊的適應(yīng)性較差，而對(duì)氬弧焊的適應(yīng)性較好。
因此，金屬材料的焊接性不僅與材料本身的固有性能有關(guān)，同時(shí)也與許多焊接工藝條件有關(guān)。在不同的焊接工藝條件下，同一材料具有不同的焊接性。而且隨著新的焊接方法、焊接材料或焊接工藝的開發(fā)和完善，一些原來焊接性差的金屬材料，也會(huì)變成焊接性好的材料。
1。1。2 影響焊接性的因素
焊接性是金屬材料的一種工藝性能。除了受材料本身性質(zhì)影響外，還受到工藝條件、結(jié)構(gòu)條件和使用條件的影響。
（1）膏狀銀焊料材料因素
材料包括母材和焊接材料。在相同的焊接條件下，決定母材焊接性的主要因素是它本身的物理化學(xué)性能。
物理性能方面，如金屬的熔點(diǎn)、熱導(dǎo)率、線膨脹系數(shù)、密度、熱容量等因素，都對(duì)熱循環(huán)、熔化、結(jié)晶、相變等過程產(chǎn)生影響，從而影響焊接性。純銅熱導(dǎo)率高，焊接時(shí)熱量散失迅速，升溫的范圍很寬，坡口不易熔化，焊接時(shí)需要較強(qiáng)烈地加熱。如果熱源功率不足，就會(huì)產(chǎn)生熔透不足的 缺陷。銅、鋁等熱導(dǎo)率高的材料，熔池結(jié)晶快，易于產(chǎn)生氣孔。鈦、不銹鋼等熱導(dǎo)率低的材料，焊接時(shí)溫度梯度大，殘余應(yīng)力高，變形大。而且由于高溫停留時(shí)間 長，熱影響區(qū)晶粒長大，對(duì)接頭性能不利。鋁和奧氏體不銹鋼線膨脹系數(shù)大、接頭的變形和應(yīng)力較為嚴(yán)重。鋁及其合金的密度小，焊接時(shí)，熔池中的氣泡和非金屬夾 雜物不易上浮逸出，就會(huì)在焊縫中殘留氣孔和夾渣等。
化學(xué)性能方面，主要看金屬與氧的親和力的強(qiáng)弱。如鋁、鈦及其合金的化學(xué)活潑性很強(qiáng)。在高溫焊接下極易氧化。有些金屬對(duì)氫、氮等氣體很敏感，焊接時(shí)，就必須有可靠的保護(hù)，如采用惰性氣體保護(hù)焊或在真空中焊接。否則焊接就難以實(shí)現(xiàn)。
如果是異種金屬焊接，也只有其理化性能和晶體結(jié)構(gòu)接近的金屬才比較容易實(shí)現(xiàn)焊接。 對(duì)于鋼材的焊接，影響其焊接性的主要因素是所含的化學(xué)成分。其中影響最大的元素有碳、硫、 磷、氫、氧和氮等，它們?nèi)菀滓鸷附庸に嚾毕莺徒档徒宇^的使用性能。其他合金元素，如錳、硅、鉻、鎳、鋁、鈦、釩、鈮、銅、硼等都在不同程度上增加焊接接 頭的淬硬傾向和裂紋敏感性。所以，鋼材的的焊接性總是隨著含碳量和合金元素含量的增加而惡化。
此外，鋼材的冶煉軋制狀態(tài)、熱處理狀態(tài)、組織狀態(tài)等，在不同程度上都對(duì)焊接性發(fā)生影響。所以近年來研制和發(fā)展了各種CF鋼(抗裂鋼)、Z向鋼(抗層狀撕裂鋼)、TMCP鋼(控軋鋼)等，就是通過精煉提純、或細(xì)化晶粒和控軋工藝等手段，來改善鋼材的焊接性。
焊接材料直接參與焊接過程一系列化學(xué)冶金反應(yīng)，決定著焊縫金屬的成分、組織、性能
及缺陷的形成。如果選擇焊接材料不當(dāng)，與母材不匹配．不僅不能獲得滿足使用要求的接頭，還會(huì)引起裂紋等缺陷的產(chǎn)生和組織性能的變化。因此，正確選用焊接材料也是保證獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的重要冶金條件。
（2）膏狀銀焊料工藝因素
工藝因素包括焊接方法、焊接工藝參數(shù)、裝焊順序、預(yù)熱、后熱及焊后熱處理等。焊接方法對(duì)焊接性影響很大，主要表現(xiàn)在熱源特性和保護(hù)條件兩個(gè)方面。
不同的焊接方法其熱源在功率、能量密度、最高加熱溫度等方面有很大差別。金屬在不同熱源下焊接，將顯示出不同的焊接性能。如電渣焊功 率很大，但能量密度很低，最高加熱溫度也不高，焊接時(shí)加熱緩慢，高溫停留時(shí)間長。使得熱影響區(qū)晶粒粗大，沖擊韌度顯著降低。必須經(jīng)正火處理才得改善。與此 相反，電子束焊、激光焊等方法，功率不大，但能量密度很高，加熱迅速。高溫停留時(shí)間短，熱影響區(qū)很窄，沒有晶粒長大的危險(xiǎn)。
調(diào)整焊接工藝參數(shù)，采取預(yù)熱多層焊和控制層間溫度等其他工藝措施，可以調(diào)節(jié)和控制焊接熱循環(huán)，從而可改變金屬的焊接性。例如，焊接某些有淬硬傾向的高強(qiáng)鋼時(shí)，材料本身具有一定冷裂敏感性。當(dāng)工藝選擇不當(dāng)，焊接接頭可能產(chǎn)生冷裂紋或降低接頭的塑 性和韌性。如果選擇合適的填充材料、合理的焊接熱循環(huán)，并采取焊前預(yù)熱或焊后熱處理等措施。則完全可能獲得沒有裂紋缺陷，滿足使用性能要求的焊接接頭。
（3）結(jié)構(gòu)因素
主要是指焊接結(jié)構(gòu)和焊接接頭的設(shè)計(jì)形式，如結(jié)構(gòu)形狀、尺寸、厚度、接頭坡口形式、焊縫布置及其截面形狀等因素對(duì)焊接性的影響。其影響主要表現(xiàn)在熱的傳遞和力的狀態(tài)方面。不同板厚、不同接頭形式或坡口形 狀其傳熱方向和傳熱速度不一樣，從而對(duì)熔池結(jié)晶方向和晶粒成長發(fā)生影響。結(jié)構(gòu)的形狀、板厚和焊縫的布置等，決定接頭的剛度和拘束度，對(duì)接頭的應(yīng)力狀態(tài)產(chǎn)生 影響。不良的結(jié)晶形態(tài)，嚴(yán)重的應(yīng)力集中和過大的焊接應(yīng)力等是形成焊接裂紋的基本條件。設(shè)計(jì)中減少接頭的剛度、減少交叉焊縫，避免焊縫過于密度以及減少造成 應(yīng)力集中的各種因素，都是改善焊接性的重要措施。
（4）使用條件
是指焊接結(jié)構(gòu)服役期間的工作溫度、負(fù)載條件和工作介質(zhì)等。這些工作環(huán)境和運(yùn)行條件要求焊接結(jié)構(gòu)具有相應(yīng)的使用性能。例如，在低溫工作的焊接結(jié)構(gòu)，必須具備抗脆性斷裂性能；在高溫工作的結(jié)構(gòu)要具有抗蠕變性能；在交變載荷下工作的結(jié)構(gòu)具有良好的抗疲 勞性能；在酸、堿或鹽類介質(zhì)工作的焊接容器應(yīng)具有高的耐蝕性能等等?？傊?，使用條件越苛刻，對(duì)焊接接頭的質(zhì)量要求就越高，材料的焊接性就越不容易保證。
1．1．3 金屬焊接性的研究方法
焊接工程師經(jīng)常遇到一些新材料、新結(jié)構(gòu)或新的工藝方法。在正式投產(chǎn)之前，通常須開展焊接性研究工作，以確保所采用新的材料、結(jié)構(gòu)或工藝方法能獲得優(yōu)質(zhì)的焊接接頭。研究的基木方法是先分析后試驗(yàn)，即在焊接性理論分析的基礎(chǔ)上再作必要的可焊性試驗(yàn)。焊接性分析可以避免試驗(yàn)的盲目性，焊接性試驗(yàn)可以驗(yàn)證理論分析的結(jié)果。
（1）焊接性分析
焊接性分析就是運(yùn)用現(xiàn)代焊接科學(xué)技術(shù)的理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)金屬材料焊接的難易程度作出判斷或預(yù)測(cè)，估計(jì)焊接過程可能出現(xiàn)的技術(shù)問題，分析產(chǎn)生問題的原因和尋找解決問題的辦法。通常分析是從工藝焊接性和使用焊接性這兩個(gè)方面去考察該材料對(duì)焊接的適應(yīng)能力。前者是要解決該材料能焊不能焊的問題，后者是要解決焊后能不能使用的問題。
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