对于手工自蔓延焊接燃烧机理研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com学兔兔www.xuetutu.com学兔兔www.xuetutu.com俘掳试验研究表1不同规格的燃烧型焊条反应前端朝上和前端朝下程决定燃烧波传播的规律。由于燃烧型焊条的焊药中的燃烧速度添加了造渣剂、合金剂等多种成分，在燃烧过程中除了燃烧速度两个主要的燃烧反应外，各成分之间还会发生复杂的焊条直径化学反应。因此，在燃烧型焊条的燃烧波实际温度分反应前端朝上反应前端朝下／mm上／(mm·s)／(nlm·s一)布图中应存在多个拐点，存在多个反应区，由于铜铝高热剂的燃烧快于铁铝高热剂，因而铜铝热剂的反应区应处

2、于燃烧前沿，燃烧波的传播受其控制。另外在升温过程中多种产物和添加剂要发生熔化，因而在实际燃烧波温度分布图中还应存在多个等温平台。所以，燃烧型焊条的燃烧波实际温度分布图应为带有多个拐点和多个平台的复杂曲线。2．4绝热燃烧温度和燃烧速度绝热燃烧温度是指在绝热条件下，反应物完全转2．2燃烧模式化时，反应放出的热量全部用于加热生成物，使体系能燃烧现象按燃烧模式可分为稳态燃烧和非稳态够达到的最高温度。它是描述自蔓延高温合成反应特燃烧。稳态燃烧是指燃烧过程中火焰以稳定的恒速征的最重要的热力学参数，不仅可以作为判断燃烧反传播，燃烧波前沿和燃烧波中各

3、点均以同一常速运应能否自我维持的定性依据，还可以推测反应的放热动。不具备这一特征的燃烧波均为非稳态燃烧。非能否使产物熔化或汽化，从而对燃烧反应产物的状态稳态燃烧分为振荡燃烧、螺旋燃烧、无秩序混沌燃进行预测，并可为反应体系的成分设计提供依据。在烧。在手工自蔓延焊接中，由于体系燃烧温度高、燃手工自蔓延焊接中计算绝热燃烧温度，还可以定性地烧速度快，焊条燃烧前沿传播失去稳定性和周期性，分析体系能否产生足够的热量使母材熔化。燃烧波中各点似乎独立传播，如图5所示。因此，燃燃烧型焊条的绝热燃烧温度计算在以下假定前提烧型焊条的燃烧表现为非稳态混沌燃烧

4、，但可以通下进行：体系绝热，反应在常温(25、oC)进行，不需预过调整焊药成分、焊药的粒度及装药密度等工艺参热，反应物100％参加反应，放出的热量全部用于生成数改变燃烧状态。物的升温。由热平衡方程及生成物的标准摩尔相对焓推导出绝热燃烧温度可由下式计算：r％一=(镌一。)+J7lmGdr(1)式中，研，砖。，分别为生成物在温度T，298K和熔点的标准摩尔焓；为熔点；为绝热燃烧温度；C，为生成物的液态摩尔热容；可由下式计算：=I+2×10一T+A3×10T一+4×10一严(2)式中，A为常数；A，A，为温度系数。J从手册中查取反应物和生成

5、物的相应热力学参数，代人上式，即可计算出不同配系的燃烧型焊条的绝热燃烧温度，如表2所示。图6为绝热燃烧温度与高热剂中CuO+Al含量的关系，可见CuO+Al含量越高，燃烧体系的绝热燃烧温图5燃烧型焊条的燃烧模式度越高。这是因为与FeO，-4-A1铝热剂的自蔓延反应2．3燃烧波结构相比，CuO+Al铝热剂燃烧反应的热效应更大，绝热燃燃烧波为反应混合物的反应传播面。燃烧前沿是烧温度更高，因而高热剂中CuO+Al所占比例越大，反燃烧波的“着火”部分，紧随其后的狭窄区域内，发生放应时体系的温度则越高，焊接热量越大。热化学反应和各种物理化学转变

6、，这些反应和转变过用不同高热剂含量的燃烧型焊条进行手工自蔓延382011年第11期学兔兔www.xuetutu.com—～试验研究俘掳焊接，测定焊条的燃烧速度，见表2。燃烧速度与高热CuO+Al含量的增加，燃烧速度加快。前面已分析，高剂中CuO+Al含量的关系示于图7。由图7可见，随热剂中CuO+Al含量越大，反应时体系达到的温度越表2不同铜铝热剂含量的焊条的燃烧速度和绝热燃烧温度高。而温度越高，则反应中质点的扩散迁移越快，反应越易进行，因而燃烧速度相应加快。高热剂中CuO+Al含量在60％～80％之间时，焊条燃烧速度基本保持稳定，为

7、13．5mm／s左右。试验发现，此燃速比较适宵于焊接操作，焊接可控性较好，焊弧稳定，且焊接热量足够，可达到单面焊双面成型的效果。CuO+Al系含量超过90％后，燃烧速度达14．9mm／s，焊接操作不易控制，需添加惰性稀释剂来调整。3结论(1)手工自蔓延焊接的燃烧过程是典型的非均匀体系燃烧，燃烧反应类型为液体火焰和准固体火焰，燃烧过程中出现的液相对反应的促进作用受到一定程度的限制。燃烧型焊条的燃烧表现为非稳态混沌燃烧，可通过调整焊药成分、药粉粒度及装药密度等丁岂参数改变手工自蔓延焊接的燃烧模式，手T自蔓延焊接时焊药各成分之间发生复杂的化

8、学反应，且多种产物凶和添加剂要发生熔化，因此燃烧波实际温度分布应赠为含有多个拐点和多个平台的复杂曲线。(2)燃烧型焊条高热剂的组成是手l丁自蔓延焊接《蕞燃烧过程和燃烧温度的决定因素。由CuO+Al乖llFeO+Al混合组