最新西安工大焊接冶金学基本原理-第1章 焊接热过程PPT课件.ppt

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1、西安工大焊接冶金学基本原理-第1章焊接热过程内容：1.1焊接热源及加热1.1.1焊接热源的种类及特点1.1.2熔焊加热的特点1.1.3焊接接头形成1.2焊接温度场1.3焊接热循环第1章焊接热过程1.1焊接热源及加热1.1.1焊接热源的种类及特点十九世纪80年代发现碳弧焊；1891年金属极电弧焊；二十世纪初薄皮焊条电弧焊和氧乙炔气焊；30年代，厚皮焊条电弧焊、氢原子焊、氦气保护焊；40年代，埋弧焊和电阻焊；50年代，CO2气体保护焊和电渣焊；60年代，电子束焊和等离子弧焊与切割；70年代，激光焊焊接与切割；80年代，逐步完善电子

2、束焊接和激光焊接工程；90年代，寻找新能源，如太阳能、微波等。焊接热源及焊接方法示例二双丝焊（熔化极气体保护焊）焊接热源及焊接方法实例三搅拌摩擦焊FrictionStirWelding（FSW）焊缝搅拌肩搅拌头搅拌针工件搅拌摩擦焊原理ThePrincipleofFrictionStirWelding焊接过程纵剖面示意搅拌摩擦焊原理ThePrincipleofFrictionStirWelding焊接方向旋转方向焊接过程顶示图(PlanviewofFSW)搅拌摩擦焊原理ThePrincipleofFrictionStirWeld

3、ing焊缝顶视图搅拌摩擦焊原理ThePrincipleofFrictionStirWelding焊接方向5083铝合金电弧+激光焊热源发展趋势焊接技术逐步向高效率、高质量、低成本、自动化、低消耗方向发展。焊接热源要能量高度集中，快速实现焊接过程，并保证得到致密而强韧的焊缝和热影响区。面热源假设（1）活性斑点dA（2）加热斑点dH1.焊件上加热区的热量分布（以电弧为例）电源UI1.1.2熔焊加热的特点（解决什么问题？）q(r)--A点的比热流（w/m2）;qm—加热斑点中心的最大比热流（w/m2）;K—热能集中系数(m-2);r

4、—A点距加热斑点的距离（m）。比热流服从Gaussian分布(1-1)比热流（热流密度）：单位时间内通过单位面积提供给焊件的热能。(1-2)高斯曲线下面所覆盖的全部热功率（P）为：K值说明热流集中的程度。焊条电弧焊：1.2-1.4；埋弧焊：6.0；TIG焊：3.0-7.0电源UI直流TIG焊时的热能集中系数与焊接电流的关系直流TIG焊弧长对热能集中系数2焊接热效率在电弧焊接过程中，电弧功率，即：电弧在单位时间内放出的热量为：P0=UI(W)，U---电弧电压（V），I---焊接电流(A)电弧有效热功率P=ηP0=ηUI，η--

5、-热效率（加热功率的有效系数）P=ηUI=ηP0焊接热效率焊接方法焊条电弧焊埋弧焊电渣焊电子束激光焊钨极氩弧焊熔化极气体保护焊η0.77-0.870.77-0.900.830.900.900.68-0.85钢：0.66-0.69(铝：0.70-0.85)以熔化焊为例，焊接过程经过了加热—熔化—冶金反应—结晶—固态相变—接头。焊接热过程：在焊接过程中，被焊金属由于热的输入和传播，而经历加热、熔化（或达到热塑性状态）、冷却，称之为焊接热过程。1.1.3、焊接接头形成焊接热过程的特点焊接热过程的局部集中性－局部加热到熔化状态；焊接热

6、过程的瞬时性－加热速度极快、冷却速度极快；焊接热源的运动性－边焊接边加热边冷却，准稳态过程。Fe-Fe3C相图焊接热过程的作用热量大小和分布状态决定了熔池的形状和尺寸(圆？椭圆？)决定了焊接熔池进行冶金反应的程度影响熔池金属凝固、相变过程不均匀的加热和冷却，造成不均匀的应力状态冶金、应力和被焊金属组织的共同影响，可能产生各种焊接裂纹和其他缺陷影响热影响区金属的组织的转变和性能的变化决定母材和焊材的熔化速度，因而影响焊接生产率2、焊接化学冶金过程熔化金属、熔渣、气相进行系列的化学冶金反应。3、焊接时金属凝固结晶和相变（包括焊缝及

7、HAZ)过程4、焊接接头的特征接头的质量包括焊缝、热影响区与熔合区。内容：1.1焊接热源及加热1.2焊接温度场1.2.1焊接传热基本方式1.2.2、焊接温度场的一般特征1.2.3、影响温度场的因素1.3焊接热循环第1章焊接热过程1.2.1焊接传热基本方式（1）对流与辐射（2）热传导（主要研究对象）保护气体焊丝母材焊缝溶池1.2焊接温度场热源温度场热循环1.2.2、焊接温度场的一般特征定义：焊件上某一瞬时各点温度的分布称温度场T—某点温度；x、y、z—某点空间坐标；t—时间等温线或等温面：就是把焊件上瞬时温度相同的各点连在一起成

8、为一条线或一个面。焊接温度场可用等温线或等温面表示，各个等温线或等温面彼此不相交，其间存在温度差，用温度梯度表示。焊缝温度梯度：方向垂直于等温面或等温线，即法线方向稳定温度场：当焊件上温度场各点的温度不随时间而变化。不稳定温度场：当焊件上温度场各点的温度随时间而变化。准稳定温