焊接冶金学基本原理-第2章焊接化学冶金ppt课件.ppt

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1、内容：2.1焊接化学冶金过程特点2.2气相对金属的作用2.3熔渣及其对金属的作用2.4焊缝金属的净化及合金过渡第2章焊接化学冶金2.1焊接化学冶金过程特点2.1.1焊条熔化及熔池形成2.1.2焊接过程中对熔融金属的保护2.1.3焊接化学冶金反应区及其反应条件2.1.4焊接工艺条件与化学冶金反应的关系2.1.5焊接化学冶金系统及其不平衡性焊接化学冶金过程：熔化焊时，焊接区内各种物质之间在高温下相互作用的过程。要点：各种物质包括气体、液态金属、固态金属、熔渣。对焊缝金属的成分、性能，某些焊接缺陷（气孔、结晶裂纹）等有很大的影响。本章以焊条电弧焊焊接低碳钢/低合金钢冶金问题为研究对象。普通

2、化学冶金和焊接化学冶金过程对比：普通化学冶金过程对金属熔炼加工过程，在特定的熔炉中进行。焊接化学冶金过程金属在焊接条件下，再熔炼的过程，焊接时焊缝相当于熔炉。二者共同点：金属冶炼加工。不同点：1）原材料不同普冶材料：矿石、焦炭、废钢铁，母合金…焊接材料：焊条、焊丝、焊剂…2）目的不同普冶：提炼金属；调整状态焊冶：对金属再熔炼，以满足构件性能焊接原理就是用基本理论分析在焊接条件下的特点，不同之处。2.1.1焊条熔化及熔池形成1、焊条的加热及熔化（1）焊条的加热电阻热：焊接电流通过焊芯时产生的电阻热。（<600～650oC)电弧热：焊接电弧传给焊条端部的热量。（部分）化学反应热：药皮部分

3、化学物质化学反应时产生的热量（极少）2.1焊接化学冶金过程的特点（2）焊条金属的熔化速度焊条金属的平均熔化速度：单位时间内熔化的焊芯质量或长度称为～,与焊接电流成正比gM——焊条金属平均熔化速度（g/h)G——熔化的焊芯质量（g）t——电弧燃烧的时间（h）I——焊接电流（A)αP——焊条的熔化系数[g/(A·h)]焊条金属平均熔敷速度：单位时间内真正进入焊缝金属的那一部分金属的质量称～gD——焊条金属的平均熔敷速度（g/h)GD——熔敷到焊缝金属中的金属质量（g）αH——焊条的平均熔敷系数（g/(A·h)）损失系数：损失的金属质量与熔化的焊芯质量之比，称为～Ψ=(G-GD)/G=(g

4、M-gD)/gM=1-αH/αPαH=(1-Ψ)αP熔滴：在电弧热的作用下，焊条端部熔化形成的滴状液态金属。熔滴过渡：短路过渡，颗粒状过渡，附壁过渡。（3）焊条金属熔滴及过渡特性a）熔滴的过渡形式短路过渡：短弧焊时，熔滴长大，与熔池接触，短路，熄弧，过渡，电弧重新引燃颗粒状过渡：电弧足够长时，熔滴以颗粒状落入熔池，不发生短路附壁过渡：熔滴沿焊条端部的药皮套筒壁向熔池过渡熔滴的过渡形式，尺寸和过渡频率取决于：药皮的成分与厚度；焊芯直径、焊接电流和极性等图焊条端部熔滴质量随时间的变化—(低氢碱性焊条，反接)b)熔滴的比表面积和与周围介质相互作用时间熔滴的比表面积S：熔滴的表面积与其质量之

5、比，称为～。熔滴越细，比表面积越大I↑,R↓,S↑，利于冶金反应进行。熔滴103~104cm2/kg熔池(0.3~13)×10cm2/kg熔滴与周围介质的平均相互作用时间：很短,0.01~1.0s内。c）熔滴温度实测手工电弧焊碳钢焊条:熔滴平均温度：1800-2400℃熔渣平均温度：<1600℃熔池平均温度：1770±100℃电流越大温度越高，焊丝直径越细温度越高。注：药皮熔化后（熔渣）的向熔池过渡：以薄膜的形式包在熔滴外面或夹在熔滴内同熔滴一起过渡。直接从焊条端部流入熔池或以滴状落入熔池。2熔池的形成熔池：熔焊时，母材上由熔化的焊条金属与局部熔化的母材所组成的具有一定几何形状的液体

6、金属。就像钢锭冶炼一样，不过体积小。（1）熔池的形状和尺寸熔池为半椭球，几何尺寸：Hmax(深度）,Bmax（宽度）,L（长度）P2——比例系数，取决于焊接方法和规范2.4-5.5I——焊接电流U——焊接电压该式适用于点状热源。比表面积：熔池(0.3~13)×10cm2/kg（2）熔池的质量和存在时间质量：手弧焊：0.6~16g，一般小于5g埋弧焊：最大100g。最大存在时间：几秒-几十秒比熔滴长。tmax=L/vv：焊速平均存在时间：mp：熔池的质量ρ：熔池液态金属的密度Aw：焊缝的横截面积（3）熔池温度熔池中部温度最高，头部次之，其次是尾部。熔滴平均温度：1800-2400℃熔渣

7、平均温度：<1600℃熔池平均温度：1770±100℃（4）熔池运动状态a）液态金属密度差引起自由对流运动b）表面张力差引起强迫对流运动c）熔池中各种机械力搅拌d）对焊接质量的影响2.1.2焊接过程中对熔融金属的保护1、保护的必要性及目的现象：氧氮显著提高减少有害杂质保护合金元素烧损目的：减少和防止空气（氧、氮）进入焊接区，避免合金元素烧损，降低焊缝的性能。焊接化学冶金首要任务。2、保护方式和效果真空：电子束焊(小于0.0133Pa）气体：TIG焊,CO2