现代电弧焊接方法及设备 教学课件 作者 吴志生 杨立军 李志勇 主编第4章母材的熔化与焊缝成形.ppt

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1、重点热输入、线能量、熔深、熔宽、成形系数、余高、熔合比等基本概念；标征熔池及焊缝形状尺寸的参数；焊接参数对焊缝形状尺寸的影响。第四章母材熔化和焊缝成形基本要求＊熟练掌握标征熔池及焊缝形状尺寸的几个参数。＊熟练掌握热输入、线能量、熔深、熔宽、成形系数、余高、熔合比等基本概念。＊了解作用于熔池上的力。＊熟练掌握焊接参数对焊缝形状尺寸的影响。＊了解各种焊缝缺陷形成的原因及预防措施。一、电弧的热输入（一）热输入：输入至工件的热功率或单位时间内输入至工件的热量。q=0.24UaIa式中-电弧加热工件的热效率。§4.1电弧热与熔池形状尺寸的关系（二）电弧加热工件的热效

2、率电弧热损失：1）幅射，对流散热2）加热W极，焊条头的热量3）加热焊剂，焊条头4）飞溅热损失影响的因素：1）焊接方法：TIG、CO2、MIG、SAW的不同。2）焊接规范：表4-1不同焊接方法的值焊接方法厚皮焊条电弧焊埋弧自动焊电渣焊电子束及激光焊TIGMIG钢铝0.77～0.870.77～0.900.83>0.90.68～0.850.66～0.690.70～0.85熔池的形状尺寸（三）熔池的形状及表征参数1、熔池的基本概念由母材上熔化的金属（焊丝、工件）组成的、具有一定几何形状的液态属属叫熔池。引弧后。经过一过渡期后，熔池稳定，形状不再发生变化。熔池

3、的形状为一半椭球形。yzHl1l2x2、熔池的表征参数：①熔宽B；②熔深；③前部长度L1；④尾部长度L2在做出一些假设的基础上，可推导出上述几个尺寸与焊速s，热输入q之间的关系：；；；。B=2H式中：Tm——材料的熔点；λ——导热系数；a——热扩散率，a=λ/cρ；c——比热；ρ——密度。（四）工件上的比热流1、基本概念(1)比热流：通过单位面积输入至工件的热功率。式中：q(r)—离中心距离为r的某点的比热流；qm—中心处的比热流；k—电弧集中系数。由可推导出：影响q(r)因素：焊接工艺参数，电弧长度式中为加热斑点的半径:(2)加热斑点：热源传递给工件的热量

4、是通过一定的面积进行的，该面积叫加热斑点。加热斑点内的每一点处的比热流是不相同的。q(r)在加热斑点内呈正态分布，即：qm0.005qm2、电弧参数对比热流的影响1)Ua：Ua增大，r↑k↓qm↓2)钨极尖角及直径：dw增大或w增大，qm减小。3、比热流对熔池尺寸的影响K↑则H↑B↓K↓则H↓B↓（焊速大时）B↑（焊速小时）一、使熔池凹陷的作用力1、电弧静压力及动压力：Fp、Fc均指向熔池，使之凹陷，热源下移，有利于增大H。MIG焊时的Fp易于导致指状熔深。2、细熔滴的冲击力：使熔池凹陷，增大H，易于导致指状熔深3、熔池金属的重力：其大小正比于熔池体积，其作

5、用与空间位置有关。(1)立、仰、横焊时，重力使熔池不稳，易于使熔池下坠。(2)平焊时，稳定§4-2作用于熔池上的力及力对熔池的影响电弧力细熔滴的冲击力FP及FC二、影响熔池对流的力1、TIG焊时的等离子流力等离子流挺度较小，碰到熔池后，沿着熔池向外走。因此，表面：从中心向四周流；中心：从下至上；熔池浅而宽。2、浮力中心：从下至上；熔池浅而宽。3、电磁力熔池上形成斑点时，电流进入熔池后发散，形成向下的推力，导致涡流换热。增大熔深。4、表面张力在F的作用下，液态金属从小的地方向大的地方流。熔池表面温度分布不均匀5、驱动力：体系表面自由能的减少。影响换热及润湿

6、角，从而影响焊缝的形状及表面轮廓。1)如,则表面液态金属由中心向四周流，熔池浅而宽。2)如,则表面液金从四周向中心流，使熔池深而窄。表面从中心向四周流；中心从下至上；熔池浅而宽。2)含O、S、Bi正好与前面相反＊讨论：1)不含O、S等表面活性物质:熔池表面熔池表面及内部一、焊缝形状参数及其与焊缝质量的关系(一)基本参数：H、B、a1、熔深H：Hweld=Hpool，母材熔化的深度，直接影响承载能力。2、熔宽B：Bweld=Bpool，两焊趾之间的距离；§4-3焊缝形状参数及工艺因素对它的影响FHFmFmFHBHaFmHBFHFmaHBFHFm3、=B/H，被

7、称为焊缝成形系数。意义：1)影响气孔敏感性；2)影响结晶方向；3)影响中心偏析大时较有利，一般应大于1.254、余高a：指焊缝截面上两焊趾连线之上的那部分焊缝金属的最大高度。一般规定：a=03mm或B/a>481)防止因疑固收缩而造成的缺陷2)增大承受静载的能力3)造成应力集中4)疲劳寿命下降5、熔合比：母材金属在焊缝中的含量调整熔合比可调整焊缝化学成分，改善性能。一般通过开坡口来实现。二、影响焊缝形状尺寸的因素（一）焊接电流IaIa增大，H增大，a增大，B基本不变1、Ia↑，Fa↑→热源下移→H↑q=IU↑→H↑H=kmI2、Ia增大，电弧分布半径

8、增大但潜入工件深度大，限制r有效增大，