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关于焊接接头的选择与坡口设计 电子束焊

电子束焊接(关于焊接接头的选择和坡口设计)
焊接结构是由许多零件、部件和零件通过焊接方法连接而成的，因此焊接接头的性能和质量直接关系到焊接结构的性能、安全性和可靠性 。多年来，焊接工程界对焊接接头进行了广泛的试验研究，为提高焊接结构的性能和可靠性，扩大焊接结构的应用范围发挥了重要作用 。

一.焊接接头
(1)焊接接头的基本类型
【关于焊接接头的选择与坡口设计 电子束焊】可采用熔焊、压焊、钎焊等主要焊接方法制作焊接结构，用这些焊接方法连接金属结构形成不可分割的连接接头——焊接接头，可分别形成熔焊接头、压焊接头和钎焊接头，从而形成焊接结构 。然而，熔焊是最广泛使用的一种 。这里主要介绍熔焊接头 。
1)熔焊头:熔焊头由焊缝金属、熔合线、热影响区和母材组成 。焊缝金属是由填充材料和部分母材熔化凝固形成的铸造组织 。焊接接头各部分的显微组织不均匀，性能存在差异 。这是因为上述四个区域的化学成分和金相组织不同，在连接处往往改变构件原有的截面和形状，产生不连续甚至缺陷，造成不同程度的应力集中、焊接残余应力和变形、刚度大等，这些都影响接头的性能 。因此，接头的机械性能不一致，而且物理和化学性能也不同 。为了保证焊接结构的可靠工作，希望焊接接头具有与母材相同的力学性能，在某些情况下，还希望获得相同的物理化学性能，如导电性、磁导率、耐腐蚀性、相同的光泽和颜色 。
就焊缝金属而言，常形成柱状晶铸态组织，一般比母材强度高，硬度大，而韧性下降 。对于高强度钢，采用适当的工艺措施，如预热、缓冷或采用适当的传热，也可获得所需性能的焊缝金属 。一般来说，焊缝金属的强度可能高于或低于母材，前者称为高匹配，后者称为低匹配 。
在宽度较小的热影响区，由于焊接温度场梯度较大，各点的热循环差异较大，导致组织和性能的差异 。这种差异与待焊接金属的成分和焊接热传递有关 。特别指出焊接热循环后的动态应变时效(热应变时效)会使接头性能恶化 。经过预应变后，钢和铝材料会出现变脆的“老化”现象 。这种预应变和时效发生在低温(室温)下，通常称为“静态应变时效” 。但焊接热影响区在焊接热循环后会产生热应变，焊接的高温加速了时效脆化，所以“动态应变时效”大大降低了接头的性能，应注意防止 。
焊缝主要是对接焊缝和角焊缝，主要由这两种焊缝组成的焊接接头有对接接头、角焊缝、丁字(十字)接头、搭接接头和塞焊头 。根据GB/T 985-1988《气焊、焊条电弧焊和气体保护焊焊缝坡口基本形式和尺寸》和GB/T 986-1988《埋弧焊焊缝坡口基本形式和尺寸》，常用的焊缝坡口基本形式和上述接头形式如图5-1所示 。图5 -1显示了对接接头(见图5-1 a~n)、角接接头(见图5 -1o~u)、T形和十字接头(见图5 -1 v~Y和Z，A′)、搭接接头(见图5-1 b′和C′)熔化形成的坡口形式、尺寸和焊缝金属 。用符号字母表示的相关尺寸见表5-6 。表5-6参照GB/T 985-1988和GB/T 986-1988标准列出 。除了以上两个标准外，选择哪种坡口形式还可以根据行业和企业标准根据焊件厚度来确定，有一个合适的间隔 。例如，对于厚度为30mm的板材对接，可以选择图5 -1 i所示的双Y形坡口(从表5-6可以看出，采用焊条电弧焊时，该坡口适用于厚度为12~ 60mm的板材；采用埋弧焊时，适用于24~60mm厚板)，也可以选择如图5 -1 m所示的钝边双U型坡口，无论选择哪种坡口，首先要保证接头质量，还要考虑经济性 。






电渣焊接头是熔焊接头中的一种重要接头 。当焊件厚度大于30mm时，可考虑电渣焊接头，尤其是大截面焊缝 。例如，如果焊件厚度大于60 mm，电渣焊的效率高于电弧焊接头 。常见电渣焊接头的基本形式如图5 -2所示，各种电渣焊接头的尺寸见表5 -7 。用电渣焊焊接工件时，工件的位置应自下而上，即适合立焊的焊缝 。电渣焊焊缝是由高温渣池将焊接材料和母材的边缘熔化堆积而成的，所以焊缝的内外侧都要有挡块 。电渣焊适用于焊接大型和超大焊接截面的零件，如厚壁压力容器、大直径轴、大厚度管道和大型机械零件 。电渣焊的焊件通常在焊后进行正火-回火或高温退火热处理，以消除焊接传热大带来的热影响区宽、晶粒粗大和残余应力高的不利影响 。
电子束焊接接头是熔焊接头中的一种特殊接头 。它利用聚焦的高速电子流轰击焊件，使电子动能转化为热能熔化焊接接头的焊缝区域 。其特点是能焊接各种特殊金属，厚度大，焊缝深宽比大(可达25 :1) 。根据其特点，应用于核反应堆部件、航空空和航天设备中一些特殊金属、超高强度钢和耐热合金零件的焊接 。由于电子束直径小，焊接能量集中，焊接时没有填充金属，形成了电子束焊接接头的一些特点 。这种接头还有对接接头、角接接头、丁字接头和搭接接头，还有一种类似电渣焊搭接的终端形式，只是焊件贴紧 。


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