焊接冶金学-化学冶金 ppt课件.ppt

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1、焊接化学冶金(ChemicalMetallurgy)AdvancedMaterialsResearchCenterAdvancedMaterialsResearchCenter重点内容：1）焊接区保护的必要性及焊接反应区特点；2）焊接区中N、H、O对焊接质量的影响及控制措施；3）熔渣对金属的作用；4）S、P的危害及控制措施。本章以低碳钢和低合金钢焊条电弧焊时的冶金问题为重点，从热力学角度阐明焊接化学冶金的一般规律。AdvancedMaterialsResearchCenter焊接化学冶金过程熔焊时焊接区内各种物质

2、之间在高温下相互作用的过程。它对焊缝金属的成分、性能，某些焊接缺陷（气孔、结晶裂纹等）以及焊接工艺性能都有很大影响。焊接化学冶金学——焊接理论的重要分支研究内容：主要研究在各种焊接工艺条件下，冶金反应与焊缝金属成份、性能之间的关系及其变化规律。研究目的：运用这些规律合理选择焊接材料，控制焊缝金属的成分和性能使之符合使用要求，设计创造新的焊接材料。AdvancedMaterialsResearchCenter1-1焊接化学冶金过程的特点焊接材料熔化及熔池的形成焊接材料（焊条）的加热及熔化1．加热→熔化→形成熔滴电阻

3、热热量电弧热化学反应热电阻热→电流通过焊芯时产生，使焊芯和药皮升温药皮反应（500-600℃）如果焊芯的电阻率↑→药皮发红、开裂甚至剥落、飞溅增加、药皮丧失冶金作用→焊缝成形差、产生气孔。电弧热：加热和熔化焊接材料的主要热源，但仅为全部功率的一部分。化学反应热(一般只占1-3%,可忽略不计)AdvancedMaterialsResearchCenter2、焊接材料的平均熔化速度gM、平均熔敷速度gD平均熔化速度gM①定义：单位时间内熔化的焊芯的质量或长度。单位：（g/h）②计算式：G-熔化的焊芯质量（g）;t-电

4、弧燃烧时间（h）；I-焊接电流（A）；-焊条的熔化系数(g/(A.h)③熔化系数的定义：熔化焊时，单位电流、单位时间内熔化的焊芯质量或长度。AdvancedMaterialsResearchCenter平均熔敷速度gD①定义：单位时间内真正进入焊缝金属的那一部分金属的质量。单位：（g/h）②计算式：GD-熔敷到焊缝金属中的金属质量（g）;-焊条的熔敷系数(g/(A.h)损失系数：①定义：焊接过程中由于飞溅、氧化和蒸发损失的那一部分金属质量与熔化的焊芯质量之比。②计算式：AdvancedMaterialsResea

5、rchCenter3、焊条金属熔滴及其过渡特性熔滴：在电弧热作用下，焊接材料端部熔化形成的滴状液态金属。熔滴过渡特性的作用：1）影响焊接过程的稳定性；2）影响焊接冶金；3）影响焊缝成形。熔滴过渡形式、尺寸及频率的影响因素1）药皮的成分与厚度；2）焊芯直径；3）焊接电流和极性等。熔滴颗粒度↓→飞溅↓、噪音↓→焊缝成形美观AdvancedMaterialsResearchCenter熔滴过渡特性的影响焊接过程的稳定性细滴过渡、射流过渡时,焊接过程稳定焊接冶金细滴、高频率，冶金反应充分焊缝成形细滴成形美观，飞溅小；粗滴

6、、短路过渡成形差，飞溅大AdvancedMaterialsResearchCenter（1）熔滴过渡的形式采用药皮焊条焊接时，熔滴过渡形式主要有三种：短路过渡、颗粒状过渡和附壁过渡。短路过渡:在短弧焊时，焊条端部的熔滴长大到一定尺寸后，便与熔池发生接触，形成短路，电弧熄灭；同时在各种力（重力、电磁力、表面张力等）的作用下溶滴过渡到熔池中，电弧重新引燃。短路过渡AdvancedMaterialsResearchCenter颗粒状过渡:当电弧足够长时，焊条端部的熔滴长大到较大尺寸,然后在电弧吹力、重力等各种力的作用下

7、，以颗粒状落入熔池。颗粒过渡包括粗滴、细滴和射流过渡（气保焊），熔滴随电流密度的增大而变细。附壁过渡：熔滴沿着焊条端部的药皮套筒壁向熔池过渡的形式。颗粒过渡附壁过渡AdvancedMaterialsResearchCenter影响熔滴过渡形式、尺寸及频率的因素药皮类型碱性焊条主要是短路和大颗粒过渡；酸性焊条主要是细颗粒和附壁过渡。焊芯直径直径减小，熔滴变细。焊接电流电流增大，熔滴变细，过渡频率↑Ar-2%O2气保焊钢时的熔滴过渡(a)颗粒过渡(180A);(b)射流过渡(320A)熔滴过渡频率高、稳定，无飞溅熔滴

8、大，过渡频率低，飞溅大AdvancedMaterialsResearchCenter（2）熔滴的比表面积(S)定义:熔滴的表面积Ag与其质量之比。表达式：如果熔滴是半径为R的球体，则其表面积为：熔滴越细，其比表面积越大。熔滴变细（如增大焊接电流、药皮中加入表面活性物质等→S↑→有利于加强冶金反应。AdvancedMaterialsResearchCenter熔滴与周围介质