焊条焊丝及母材的熔化描述课件.ppt

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1、第五章金属熔化焊过程钢熔化焊过程：加热——熔化——冶金反应——结晶——固态相变——形成接头三个阶段：一是焊条或焊丝及母材的快速加热和局部熔化二是熔化金属、熔渣、气相之间进行一系列的化学冶金反应，如金属的氧化、还原、脱硫等；三是快速连续冷却下的焊缝金属的结晶和相变，此时易产生偏析、夹杂、气孔及裂纹等缺陷。熔化极电弧焊的焊丝（条）具有两个作用：一是作为电极与工件之间产生电弧；再是它本身被加热熔化而作为填充金属过渡到熔池中去。焊丝（条）熔化和熔滴过渡是熔化极电弧焊接过程中的重要物理现象，其过渡方式及特性将直接影响焊接质量和生产效率。第一节焊丝的加热及熔化一、

2、焊丝的熔化热源焊接过程中，对焊丝伸出部分的加热和熔化的热能来源，主要是电弧热和电阻热。1.电弧热焊丝的熔化主要靠阴极区（正接）或阳极（反接）所产生的热能，使焊丝端部温度骤然升高到其熔点TR以上。弧柱区的热能对焊丝熔化所起的作用是有限的。根据两极产热公式,如果弧柱温度为6000K时UT<1V,当电流密度大时UA≈0,所以PK=I(UK-UW)PA=IUW即阴极区和阳极区的产热主要决定于UK和UW。熔化极气体保护焊时，焊丝为冷阴极材料，UK>>UW所以PK>>PA。焊丝为阴极时熔化速度快，而为阳极时熔化速度慢。碱性焊条电弧焊或含有CaF2焊剂的埋弧焊有类似

3、的结果。2.电阻热伸出长度又名干伸长度，该段的电阻热对焊丝有预热作用。因此，用于加热和熔化焊丝的总热量主要由两部分组成，即电弧热和电阻热。二、焊丝与焊条的熔化参数表明焊丝与焊条金属熔化和过渡情况的参数，常用的有：(1).熔化速度熔化电极在单位时间内熔化的长度或重量。常用单位是m/h或mm/min，及㎏/h。熔化速度常用vm表示。(2).熔化系数单位电流、单位时间内焊丝（或焊芯）的熔化量（g/A·h）。(3).熔敷系数单位电流、单位时间内，焊丝（或焊芯）熔敷在焊件上的金属量（g/A·h），它标志着焊接过程的生产率。(4).熔敷速度单位时间内熔敷在焊件上的

4、金属量（kg/h）。(5).熔敷效率熔敷金属量与熔化的填充金属（通常指焊丝、焊芯）量的百分比。(6).飞溅率焊丝（或焊芯）熔敷过程中，因飞溅损失的金属重量与熔化的焊丝（或焊芯）金属重量的百分比。(7).损失系数焊丝（或焊芯）在熔敷过程中的损失量与焊丝（或焊芯）熔化重量的百分比三、影响焊丝熔化速度的因素焊丝的熔化速度与焊接条件有密切关系。如电极极性、电极材料和表面物质、焊接电流、电压、气体介质、电阻热等诸多因素都影响焊丝的熔化速度。现仅就主要影响因素简述如下：1.电流的影响电弧热和电阻热皆与焊接电流的平方成正比,当焊接电流增大时，焊丝熔化加快；2.焊丝直

5、径在相同的工艺条件下，焊丝直径越细，则熔化速度越大。3.焊丝伸出长度焊丝熔化速度随着伸出长度的增加而增加。4.焊丝成分熔化极氩弧焊表明，焊丝的熔化系数按照Al、Cu、不锈钢、碳钢这样的排列顺序依次减小；焊接电流和焊丝伸出长度对焊丝熔化速度的影响（不锈钢焊丝1.2mm直流反接）.5.电压的影响（1）电弧电压增加，即电弧长度增长，在导电嘴到焊件表面距离不变的条件下，表明焊丝伸出长度缩短了，使焊丝的预热程度减弱，焊丝的熔化速度则随之降低。（2）弧长增长时，电弧在辐射、对流等方面的热能损失也增大，从而减小了用于熔化焊丝与母材的热量，使焊丝的熔化速度减小。（3）

6、弧长的增长，会增大焊丝金属熔滴的氧化和飞溅等损失，也使得它的值减小。电弧较长时，向空间散热多，融化系数较小。电弧变短后，电弧热量向空间散失能量变少，熔化系数提高。6.气体介质和电极极性的影响不同的气体介质只在直流正极性时，对焊丝的熔化速度及熔化系数有影响；而在直流负极性时基本上没有影响。这是阴极压降变化的缘故，不同的气体介质影响到阴极压降值，进而影响到作为阴极焊丝的熔化速度。熔化极电弧焊的焊丝多属冷阴极型材料，所以焊丝为阴极时熔化速度快，而为阳极时熔化速度慢。第二节熔滴的形成及过渡在电弧热作用下，焊丝与焊条端头的熔化金属形成熔滴，受到各种力的作用向母材

7、过渡，称为熔滴过渡。一、熔滴上的作用力焊丝端头的金属熔滴受以下几个力的作用：表面张力、重力、电磁收缩力、斑点压力、等离子流力和其它力。其中有的力促使熔滴形成和过渡，有的力却起阻碍作用，这些力的共同作用决定了熔滴的大小和过渡状态。1.重力焊丝末端的金属加热熔化后形成的熔滴，要受到自身重力（Fg=mg）的作用重力对熔滴的作用取决于焊缝在空间的位置。平焊时，重力是促使熔滴和焊丝末端相脱离的力；仰焊、立焊时，重力则成为阻碍熔滴和焊丝末端相脱离的力。熔化极气体保护焊时生成的熔滴尺寸很小，故熔滴的重力也很小。只有在熔滴尺寸相当大，才不可忽视童力对熔滴过渡的影响。2

8、.表面张力表面张力是在焊丝端头上保持熔滴的主要作用力.若焊丝半径为R，这时焊丝和熔滴间的表面张