中职技校焊工工艺学教案

第四节 焊接热影响区的组织和性能

焊接接头的组成：焊缝、熔合区、热影响区。 一、熔合区的组织和性能 熔合区是指在焊接接头中，焊缝向热影响区过渡的区域。熔合区温度处于固相线和液相线之间。晶粒非常粗大，韧性、塑性很差，是焊接接头中性能最差的区域。 二、焊接热循环

概念：在焊接热源作用下，焊件上某点的温度随时间变化的过程称为焊接热循环。 三、焊接热影响区的组织和性能

概念：在焊接过程中，母材因受热影响（但未熔化）而发生金相组织和力学性能变化的区域。

1、过热区

塑性。韧性很低，是热影响区中性能最差的区域。 2、正火区

其力学性能略高于母材，是热影响区中综合力学性能最好的区域。 3、不完全重结晶区

由于晶粒大小不同，所以力学性能也不均匀。 4、再结晶区

经过再结晶，塑性、韧性提高了，但强度却降低了。

一般来说，热影响区越窄，则焊接接头中内应力越大，越容易出现裂纹；热影响区越宽，则变形越大。

控制和改善焊接接头性能的方法

课前提问：1）焊缝金属的结晶包括几个过程？

2）焊缝金属的一次结晶包括哪两个基本过程

导入新课：我们怎样能控制好焊接接头的各项性能以保证焊缝的质量呢？ 一、材料的匹配

为提高焊缝的塑性和韧性，一般在焊接材料中加入碳化物或氮化物的形成元素。 对于耐热钢和不锈钢，其焊接材料的化学成分应与母材大致相同。

对于奥氏体不锈钢，为提高抗裂性，防止热裂纹，常在焊接材料中获得双相组织。 二、控制熔合比

被熔化的母材在焊缝金属中所占的百分比，称为熔合比。 不开坡口，熔合比最大。坡口越大，熔合比越小。 三、焊接工艺方法的选用 1、气焊

2、焊条电弧焊 3、埋弧焊

4、手工钨极氩弧焊 5、CO2气体保护焊

四、焊接热输入及焊接工艺参数的选用

1、焊接工艺参数对焊接接头性能的影响控制2、焊接热输入对焊接接头性能的影响控制 五、焊接工艺措施

课后总结：本节课的重点是焊接热循环 难点：焊缝的熔合比 布置课后作业：习题册剩余部分全部做完 课尾师生互动：讨论熔合比大好还是小好？

注：黑体为重点、此部分为板书

教研室主任 授课题目 第六章 焊接应力与变形 教务科长 授课时数 授课班级与时间 授课方法 讲授 教具 教学目标 知识目标：使学生充分掌握焊接应力与变形的分类及控制措施 技能目标：在实际生产工作中会适用其所学理论知识控制变形 教学重点教学难点 教学方法与手段 影响焊接残余变形的因素，控制焊接残余变形的措施。 残余变形的矫正 分组参观讨论焊件变形的的原因找出改进方案

第一节 焊接应力和焊接变形的形成

课前提问：1）什么叫做焊缝金属的融合比？ 2）什么叫焊接热循环？

导入新课：由于热胀冷缩焊件会变形，那这种变形时什么原理呢？它的分类有哪些呢？ 一、焊接应力与焊接变形

内力的概念→应力的概念→内应力→焊接应力→焊接残余应力 变形的概念→弹性变形→塑性变形→焊接变形→焊接残余变形 二、焊接应力与变形的产生

1、均匀加热引起应力与变形的原因（列举钢杆的均匀加热过程） 2、焊接过程引起应力与变形的原因

焊接残余变形

一、焊接残余变形的分类。

按焊接变形对整个结构的影响程度，可将其分为两大类： 一类是局部变形，另一类是整体变形 1． 收缩变形。 2． 弯曲变形。

3． 角变形。 在焊接对接接头、T形接头、搭接接头及堆焊时，都可能产生角变形。 4． 波浪变形。 又称失稳变形，常在板厚小于6mm的薄板焊接结构中产生。 5． 扭曲变形。 6． 错边变形。

二、影响焊接残余变形的因素

1. 焊缝在结构中的位置 2. 焊接结构的刚度。

3. 焊接结构的装配及焊接顺序。 4. 其他因素。

注：黑体为重点、此部分为板书

1） 结构材料的线膨胀系数：线膨胀系数大，焊后变形大。 2） 焊接方法：一般气焊焊后变形壁电弧焊的焊后变形大。

3） 焊接工艺参数：主要是指焊接电流和焊接速度，俩者直接影响热输入的大小。 4） 焊接方向：其焊缝越长，焊后变形也越大。

5） 焊接坡口形式 双V形或双Y形坡口焊缝比V形或Y形的坡口焊缝的角变形小。

三、 控制焊接残余变形的措施。

一是从设计上考虑，二是从工艺方面考虑。 1. 采用合理的装配焊接顺序。

1） 对称焊缝采用对称焊接法。

2） 不对称焊缝先焊焊缝较少的一侧。 3） 采用不同的焊接顺序控制焊接变形。

2. 反变形法 反变形主要用来控制角变形和弯曲变形。 3. 刚度固定法 4. 散热法 5. 热平衡法 四、残余变形的矫正

1、机械矫正法。 机械矫正法适用于低碳钢等塑性较好的金属材料焊接变形的矫正。 2、火焰矫正法 火焰矫正法的加热方法有点状加热，线状加热和三角形加热三种。 1）点状加热矫正 2）线状加热矫正 3） 三角形加热矫正

课后总结：本节课重点：焊接残余变形的分类 难点：焊接残余变形的矫正 布置作业：习题册填空题1—10题，判断题1—15题，选择题1—10题 名词解释1—5题，问答题1—4题 课尾师生互动：积极鼓励学生问问题讨论焊接变形的矫正

注：黑体为重点、此部分为板书

第三节 焊接残余应力

课前提问：1）焊接残余变形的分类有哪些？

2） 焊接残余变形的矫正有几种方式？ 导入新课：根据受力和产生的力的方向不同那又是怎样分类的呢？

一、焊接残余应力的分类

1. 按引起应力的基本原因分类： 2. 按应力的作用方向分类： 3. 按应力空间的方向分类： 二、控制残余应力的措施

一是从设计上考虑 二是从工艺上考虑 1. 选择合理的焊接顺序。

1） 尽可能考虑焊缝能自由收缩。 2） 线焊收缩量最大的焊缝。

3） 保证交叉点部位不易产生缺陷且刚度拘束较小的焊接顺序。 2. 选择合理的焊接工艺采纳数

应尽量采用小的焊接热输入，选用小直径焊条，较小的焊接电流和快速焊等 3. 采用预热的方法 4. 加热减应区法 5. 捶击法 三、消除残余应力的方法 1. 消除应力退火

消除应力退火有整体消除应力退火和局部消除应力退火两种

2.动时效：

是将焊接结构在其固有频率下进行数分钟至数十分钟的振动处理，以消除其残

余应力，获得稳定尺寸精度的一种方法。

课后总结：本节课的重点：焊接残余应力的分类 难点：消除残余应力的方法

布置作业：习题册填空题11—25，判断题16—37，选择题11—20，名词解释6—10，

问答题5—9题

课尾师生互动：讨论消除残余应力的方法，增加知识的深度

注：黑体为重点、此部分为板书