电弧焊基础(第二章)电弧焊熔化现象课件.ppt

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1、《电弧焊基础》第二章、电弧焊熔化现象第一节母材熔化与焊缝成形一、母材的熔化特征和焊缝形状尺寸（一）母材的熔化热和温度分布1、母材的熔化热P=ηPa=ηIUa电弧焊方法η电弧焊方法η手工电弧焊埋弧焊CO2电弧焊0.65～0.850.80～0.900.75～0.90熔化极氩弧焊钨极氩弧焊0.70～0.800.65～0.702、母材的温度分布铝合金熔池表面的温度远高于材料的熔点；钢材料熔池金属过热程度较低，温度值比较接近于熔点温度；铝合金钢（二）母材熔化的断面形状母材的熔化形态由母材的热物理参数(比热、热

2、传导率等)、母材的形状、焊接速度等决定受到电弧对母材的热输入量及电弧燃烧形态的影响理论计算所形成的焊缝断面形状是呈半圆形的实际焊接中得到的焊缝断面形状是多种多样的，依据焊接条件(弧长、电流、速度)、焊丝直径、熔滴过渡形态等而有显著变化。（二）母材熔化的断面形状单纯熔化型中心熔化型周边熔化型（二）母材熔化的断面形状单纯熔化型(热传导）型熔化)常见于SMAW及TIG焊中在GMAW中，采用小热输入的短路过渡熔池中熔化金属的对流比较自由，热量通过熔池和固体金属的界面均匀流出呈现半圆形（二）母材熔化的断面形状

3、中心熔化型与周围区域相比，电弧正下方产生了很深的熔化产生在细丝大电流焊接中源于电弧力或等离子气流对熔池的挖掘作用（二）母材熔化的断面形状周边熔化型周边区的熔化比中心区深熔池内金属向外侧流动(如图中箭头指示)，从电弧正下方进入的热量通过熔化金属的对流被逐渐传送到周边区，促进周边区的熔化电弧较长或焊接速度较慢时MIG焊的熔池形状指状熔深：等离子流力的挖掘作用导致圆形熔深：CO2焊接，SAW焊接梨形熔深：CO2（潜弧焊）（三）焊缝形状尺寸（三）焊缝形状尺寸成形系数φ:φ=B/Hφ影响熔池中气体逸出、结晶方

4、向、成分偏析、裂纹倾向。深宽比(Depthtowidthratio)=H/B余高可避免熔池金属凝固收缩时形成缺陷，也可增加焊缝承载能力余高过大将引起应力集中或降低抗疲劳强度熔合比γ：γ=Fm/（Fm+FH）坡口和熔池形状改变时，γ都将发生变化电弧焊接中碳钢、合金钢和有时金属时，可通过改变γ来调整焊缝的化学成分，降低裂纹倾向和提高焊缝的机械性能。（三）焊缝形状尺寸焊缝金属的结晶特征二、熔池上的作用力及其影响1、电弧的轴向推力→H↑2、等离子流力→H↑3、熔池金属的重力：平焊、立向下焊→H↓仰焊、立向下

5、焊→H↑4、电磁力→H↑5、熔池金属的表面张力熔池金属的表面张力是阻止熔池金属在电弧力或熔池金属重力作用下流动的作用力，它既影响熔池的轮廓形状，也影响熔池的表面形状熔池金属的流动与表面张力梯度的关系三、焊接条件对焊缝成形的影响（一）焊接规范参数的影响1、焊接电流对焊缝尺寸的影响：H=KmIIBHa0H、B、a（2）电压对焊缝尺寸的影响0H、B、UaaHB（3）焊速对焊缝尺寸的影响0H、B、aυwaHaB（二）电流种类和极性的影响1、熔化极电弧焊：直流反接→B↑H↑直流正接→B↓H↓交流介于反接和正接

6、之间。2、钨极氩弧焊：直流反接→B↓H↓直流正接→B↑H↑（三）其他工艺参数的影响1、焊丝直径及伸出长度焊丝直径：d↓→H↑a↑B↓。伸出长度：Ls↑→a↑H↓。2、焊丝倾角3、工件倾角焊丝倾角对焊缝成形的影响（a）后倾；（b）前倾；（c）后倾角的影响工件倾角对焊缝成形的影响（a）上坡焊的影响；（b）下坡焊的影响4、接口间隙和坡口形状坡口或间隙↑→a↓γ↓H↑5、工件厚度及散热条件厚度δ↑→B↓H↓但H=0.6δ时,δ↑→H↑.总之，影响焊缝成形的因素很多，要获得良好的焊缝成形，需要根据工件的材料

7、、厚度、接头的形式及焊缝的空间位置，以及对接头性能和焊缝尺寸方面的要求，选择适宜的焊接方法、焊接规范和焊接工艺。四、焊缝成形缺陷及形成原因焊接缺陷有多种内部缺陷和外部缺陷微观组织缺陷和宏观缺陷等气孔、夹渣、裂纹缺陷除于焊接规范和工艺有关外，更主要的是受到焊缝冶金因素和焊接热循环的影响焊缝成形方面所表现出的明显缺陷1、未焊透和未熔合未焊透单面焊接时，接头根部未完全焊透的现象未熔合单层焊、多层焊或双面焊时，焊道与母材之间、焊道与焊道之间未能完全结合的部分称作1、未焊透和未熔合未焊透、未熔合有相同的产生原

8、因，主要是焊接电流小、焊速过高，或者是坡口尺寸不合适，以及电弧中心线偏离焊缝、电弧产生偏吹等，细丝短路过渡CO2焊接，由于工件热输入量少，容易产生这种缺陷。薄板焊接中，如果夹具对焊件背面的散热程度大，也会出现未焊透，或背面一部分焊透、一部分未焊透的成形不均现象。2、焊穿焊穿焊接时熔化金属自焊缝背面流出并脱离焊道形成穿孔的现象原因：焊接电流过大、焊速过小都可能出现这种缺陷。厚板焊接时，熔池过大，固态金属对熔化金属的表面张力不足以承受熔池重力和电弧力的作用，从而形成熔池脱