第1章--焊接化学冶金过程.ppt

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1、熔焊原理12第一章焊接化学冶金过程课题一控制焊缝熔合比课题二焊接熔渣对焊接化学冶金的作用课题三控制气相对熔池金属的危害课题四焊缝金属的合金化课题五焊缝金属的脱硫、脱磷方法焊接化学冶金过程的概念在熔焊过程中，焊接区内各种物质之间在高温下相互作用的过程研究目的运用这些规律合理地选择焊接材料，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3焊缝：焊件经焊接后所形成的结合部分。熔焊时，焊缝金属是由熔化的母材与填充金属组合而成，其组成的比例取决于具体的焊接工艺条件。有必要了解焊条金属与母材在焊接

2、中加热和熔化的特点以及影响其组成比例的因素。课题一控制焊缝熔合比4一、焊条的加热及熔化1、焊条的加热电弧焊时用于加热和熔化焊条(或焊丝)的热能有：化学反应热：仅占1％~3％，可忽略不计。电弧热：焊条熔化、使液体金属过热和蒸发的主要能源约20~27%的电弧功率加热焊材。电阻热：使焊芯本身和药皮的温度升高。5电阻热增大，使焊芯和药皮温升过高将引起以下的不良后果：①熔化激烈引起飞溅②药皮开裂与过早脱落，电弧燃烧不稳；③焊缝成形不良，甚至产生气孔等缺陷④药皮过早进行化学冶金反应．丧失冶金效应及保护作用；⑤焊条

3、发红变软，操作困难。61)在其它条件相同时，电流密度越大，焊芯的温升越高。因此，调节焊接电流密度是控制焊条加热温度的有效措施。2)在电流密度相同的条件下，焊芯电阻越太，其温升越高，散电阻较大的不锈钢芯焊条应比碳钢焊条短，相同直径的焊条选用的电流也耍低些。3)在相同的条件下，焊条的熔化速度越高，由于被加热的时间缩短．则其温升越低。4)随药皮厚度的增加，药皮表面与焊芯的温差增大，加大了药皮开裂的向。5)调整药皮成分，使焊条金属由短路过渡变为喷射过渡，可以提高焊条的熔化速度而降低焊接终了时的药皮温度。试验表

4、明：72.焊条金属的平均熔化速度平均熔化速度：单位时间内熔化焊芯质量或长度。平均熔化速度与焊接电流成正比。vm=m/t=αpI熔敷系数：单位时间内焊芯（或焊丝）熔敷在焊件上的金属量。αH=mH/It飞溅率：由于飞溅、氧化、蒸发，焊芯（或焊丝）在熔敷过程中的损失量与熔化的焊芯（或焊丝）质量之比。熔敷系数才是反映焊接生产率指标83、焊条金属的过渡特性①粗滴短路过渡②附壁过渡③喷射过渡④爆炸过渡94、药皮的熔化与过渡药皮的温度、焙化及过渡特点对焊接化学冶金反应有极其重要的影响。药皮的熔点越高，厚度越大，套筒

5、越长。熔渣过渡形式：一、以薄膜的形式包在金属熔滴的外面或被夹在熔滴内，同熔滴一起落入熔池；二、熔渣直接从焊条端部以滴状落入熔池。10二、母材的熔化与熔池的形成熔池：焊接热源作用在焊件上所形成的具有一定几何形状的液态金属部分就是熔池。熔池是由熔化的焊条金属与局部熔化的母材金属所组成的。若用非熔化极进行焊接时，熔池仅由局部熔化的母材所组成。11121、熔池的形状和尺寸熔池的形成需要一定的时间，这段时间叫做过渡时期。经过过渡时期以后，就进入准稳定时期，这时熔池的形状、尺寸和质量不再变化，只取决于母材的种类和

6、焊接工艺条件，并随热源作同步运动。在电弧焊的条件下，准稳定时期熔池的形状如图2-14所示，类似于不标准的半椭球，其轮廓为温度等于母材熔点的等温面。图2-14焊接熔池形状示意图13在一般情况下，I↑→Bmax↓、Hmax↑；随着U↑→Bmax↑、Hmax↓。熔池长度L的大小与电弧能量成正比。熔池的上表面积，即熔池中液态金属与熔渣的接触面，取决于焊接方法和焊接工艺参数，一般为1~4cm2。熔池的比表面积S根据规范不同，变化在(0.3～13)×10-3m2/kg，比熔滴的比表面积小。142、熔池的质量和存在

7、时间手弧焊时熔池的重量通常在0.6~16g范围之内，多数情况下小于5g。埋弧焊焊接低碳钢时，即使焊接电流很大，熔池的质量也不超过100g。由于熔池的体积和质量很小，所以熔池存在的时间很短，一般只有几秒至几十秒，因此，熔池中各种物化反应的时间是很短暂的。但它比熔滴阶段存在的时间要长。153、熔池的温度实测表明，在熔池内的温度分布是不均匀的，如图2-7所示。在熔池的前部，输入的热量大于散失的热量，所以随热源的移动，母材不断熔化。处于电弧下面的熔池表面(熔池中部)温度最高。熔池后部的温度逐渐下降，因为此处输

8、入的热量小于散失的热量，所以不断发生金属的凝固。图2-7熔池的温度分布1—熔池中部2—头部3—尾部16熔池的平均温度主要取决于母材的性质和散热的条件。对低碳钢来讲，熔池的平均温度约为1770±100℃。174、熔池中流体的运动状态熔池中的液体金属在各种力的作用下，将发生强烈的运动，使得熔池中的热量和质量的得以传输。好处：①使熔化的母材和焊条金属能够很好的混合，形成成分均匀的焊缝金属。②熔池中的运动有利于气体和非金属夹杂物的外逸，加速冶金反应，消除焊接缺陷