1、焊工（技师、高级技师）第二十五章焊接技术的科学试验与研究 了解科学实验研究的方法，能够进行焊接科学试验。一、焊接试验与研究的内容一、焊接试验与研究的内容1.焊接热影响区显微组织和性能2.热塑性试验3.相变行为的研究4.焊接裂纹试验二、焊接试验与研究的分类二、焊接试验与研究的分类第一节焊接试验与研究概述第一节焊接试验与研究概述1.机理性研究(1)焊接接头组织性能的分析焊接物理冶金是研究焊接接头中成分、组织、性能之间的关系和焊接缺陷的形成机理、防止措施以及金属焊接性方面的一门科学，研究的目的在于利用这些规律指导焊接生产，提高焊接质量。(2)焊接接头力学性能的分析强度钢焊接时，我们使用的主要是接头的
2、力学性能。(3)焊缝性能的预测及分析包括焊缝硬度的预测和其他力学性能的预测。图25-1焊缝力学性能预测流程图第一节焊接试验与研究概述第一节焊接试验与研究概述(4)热影响区性能的分析热影响区(HAZ)的薄弱环节是熔合区和过热区，该区由于晶粒长大等原因往往引起硬化和脆化，因此HAZ的性能预测多集中在该区上。(5)焊接接头金相组织的分析焊接接头的性能不仅取决于成分，而且还取决于接头的组织。第一节焊接试验与研究概述第一节焊接试验与研究概述(6)HAZ组织的分析根据焊接传热学和相变动力学理论开发的焊接热影响区组织预测软件包，是通过耦合瞬时温度场和显微组织转变场，利用有限元分析法预测热影响区奥氏体在冷却过
3、程中的组织转变，并可给出铁素体、珠光体、贝氏体、马氏体的体积分数(体积百分含量)。2.工艺性研究(1)焊接接头的设计包括确定接头的形式和位置、设计坡口形式和尺寸、制定对接头质量的要求。图25-2几种典型的坡口形式第一节焊接试验与研究概述第一节焊接试验与研究概述(2)焊接材料焊接材料按其作用不同，可分为焊接填充材料和焊接辅助材料两大类。(3)焊前预热、层间温度和低温后热处理焊前预热是防止厚板构件、低合金和中合金钢接头焊接裂纹产生的最有效的措施之一、也是决定接头致密性和性能的重要因素。(4)焊后热处理在现代焊接结构中，焊后热处理已不仅是简单的消除应力处理，还包括固溶处理、空气调质处理(正火+回火)
4、、水调质处理(淬火+回火)、回火处理(工艺曲线见图25-3、退火处理、消除应力处理和时效处理等。第一节焊接试验与研究概述第一节焊接试验与研究概述图25-3回火工艺曲线(5)焊接能量参数焊接能量参数是指焊接电流、电弧第一节焊接试验与研究概述第一节焊接试验与研究概述电压和焊接速度。(6)操作技术焊接操作技术包括焊接位置、焊接顺序、运条方式、焊丝摆动参数、焊道层数和清根方法等。(7)焊后检验焊件的焊后检验可分两大类，一类是破坏性检验，另一类是非破坏性检验。第一节焊接试验与研究概述第一节焊接试验与研究概述一、科学试验与研究的基本过程一、科学试验与研究的基本过程1.选择和确定科研方向及专业目标(1)科研
5、方向在科学研究领域中，科研方向也叫做科学研究的主攻方向，所谓“科研方向”，概括地说就是科研工作者在本学科或者相邻近的学科领域内，把那些自己基础理论较好、学术造诣较深、最有发展前途、也有继续深入研究兴趣的一个学科或两个及两个以上学科的交叉处、空白区确定为今后长期为之奋斗的战略基地、主攻方向，这些学科或它们的交叉处就是科研方向。(2)专业目标科研方向确定之后，接着而来的第二个抉择就是选择和确定专业目标。第二节科学试验与研究的过程第二节科学试验与研究的过程2.选择科研课题二、调查研究二、调查研究1.调查前的准备工作2.普通调查和典型调查第二节科学试验与研究的过程第二节科学试验与研究的过程三、焊接方案
6、的论证三、焊接方案的论证1.试验材料的选定2.试件尺寸、形式的设定图25-4圆柱拉伸试样第二节科学试验与研究的过程第二节科学试验与研究的过程图25-5圆柱压缩试样第二节科学试验与研究的过程第二节科学试验与研究的过程图25- 6圆柱型扭转试样3.试件数量和试样的截取第二节科学试验与研究的过程第二节科学试验与研究的过程(1)试件数量某些力学性能指标对试验条件和材料本身的特性十分敏感。(2)试样的截取由于金属材料在冷热变形加工过程中，变形不会处处均匀，材料内部的各种缺陷分布和金相组织也不均匀。4.焊接参数的确定(1)焊接电流可根据焊条直径进行初步选择，然后再考虑板厚、接头形式、焊接位置、环境温度、焊
7、件材质等因素。(2)电弧电压电弧电压会直接影响焊缝的宽度，电弧电压越高，焊缝越宽。第二节科学试验与研究的过程第二节科学试验与研究的过程(3)焊接速度焊接速度会直接影响焊缝的成形、焊接接头的组织特征和焊接生产率。(4)焊条角度焊条电弧焊时，焊条角度决定焊件上热量的分配比例及保护效果、定向气流和熔滴过渡方向、焊缝外形、熔深和焊缝质量。(5)气体流量气体保护焊时气体的流量一般根据焊接电流的大小、焊接速度、焊丝伸出长度等来选择。5.焊接设备及参变量的设定(1)焊条电弧焊焊条电弧焊的焊接参数通常包括焊条直径、焊接电源种类和极性、焊接层数等。(2)埋弧焊埋弧焊焊接参数分主要参数和次要参数。第二节科学试验与
8、研究的过程第二节科学试验与研究的过程(3)CO2气体保护焊不同直径的焊丝，其飞溅率和焊接电流之间存在如下关系：在短路过渡区飞溅率较小，细滴过渡区飞溅率也较小，而混合过渡区飞溅率最大。(4)MIG焊焊接参数主要有焊丝直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、保护气流量、焊丝伸出长度、喷嘴直径等。(5)TIG焊焊接参数主要有焊接电流、电弧电压(电弧长度)、焊接速度、填丝速度、保护气体流量与喷嘴孔径、钨极直径与形状等。四、总结论文四、总结论文第二节科学试验与研究的过程第二节科学试验与研究的过程一、试验条件的控制问题一、试验条件的控制问题1.理论分析法2.替换法3.异号法4.变换法5.试验数据分析法6.仪器自检法第三节科学试验结果的真实性第三节科学试验结果的真实性二、试验数据的处理问题二、试验数据的处理问题1.作图法2.最小二乘法直线拟合第三节科学试验结果的真实性第三节科学试验结果的真实性
