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1、徐州工程学院教案2012年至2013年第一学期第5周星期三课题名称（含教材章节）第三章母材的熔化与焊缝的成形教学目的和要求：介绍熔池和焊缝的形成；阐述在电弧热及力的作用下母材的熔化；讨论焊缝成形的缺陷及其控制；深入了解并掌握焊缝的成形的基本规律。教学重点：重点讨论焊缝成形的缺陷及其控制与焊缝的成形的基本规律。教学内容（要点）熔池和焊缝的形成;（0.5学时）在电弧热及力的作用下母材的熔化;（0.5学时）焊缝的成形的基本规律；（0.5学时）焊缝成形的缺陷及其控制。（0.5学时）一、延性断裂特征及过程通常用缺口强度比NSR作为衡量静拉伸下缺口敏感度指标。-10-徐州工程学院教案第三章母材
2、的熔化与焊缝的成形本章重点讨论:1、熔池和焊缝的形成;2、在电弧热及力的作用下母材的熔化;3、焊缝的成形的基本规律;4、焊缝成形的缺陷及其控制.第一节焊缝和熔池的形状尺寸及焊缝的形成以对接接头单道焊为例,讨论熔池的形状尺寸及焊缝的形成一、焊缝的形状尺寸及其对焊接质量的影响1、焊缝的成形系数:φ=B/HB-熔宽;H-熔深φ的影响:①熔池中气体的难易-气孔②熔池的结晶方向-裂纹③焊缝的偏析程度-裂纹埋弧焊φ>1.25避免产生裂纹及气孔堆焊φ=10要求熔深深浅,焊缝宽熔大2、余高a有利一面:①避免熔池金属凝固收缩时形成缺陷;②↑焊缝的截面积-提高承载能力;有害一面:③↑应力集中;④↓疲劳
3、寿命.H、B、a确定之后基本上确定了焊缝截面轮廓,但不能确定形状.3、熔合比:确定了母材金属在焊缝中横截面与焊缝横截面之比r=Fm/(Fm+FH)Fm-母材金属在焊缝截面中所占的面积FH-填充金属在焊缝截面中所占的面积※:坡口及熔池形状改变,r将发生变化r的影响:①可调整焊缝的化学成份;②↓裂纹的敏感性.坡口形状对r的影响,改变坡口形状③↑焊缝的力学性能,如:↓r而↑焊缝的韧性,塑性.-10-徐州工程学院教案（在焊材中加入细化晶粒的元素）母材金属和焊丝金属在电弧的作用下被熔化且混合在一起形成熔池.电弧正下方的熔池在电弧力的作用下克服重力及表面张力排向熔池的尾部.二、焊缝的形成1、焊
4、缝的形状取决于熔池的形状2、焊缝的形状取决因素:(1)接头型式及空间位置(2)坡口形状和间隙大小(3)焊缝金属熔化状态:熔滴的过渡形式3、焊缝的成形取决因素:(1)接头的型式及空间位置(2)坡口形状(3)工艺参数的影响生产中:1、平焊焊缝成形好,因此施焊时常用转胎或夹具使焊缝位于平位;2、空间位置施焊,由于重力不利,应限熔池的尺寸和强制成形:如电气立焊及电渣焊时.-10-徐州工程学院教案第二节熔池受到的力及熔池尺寸的影响因素前面只讨论了热的影响,实际上还受到各种力的影响.在焊接电弧的作用下,熔池表面凹陷液态金属被排向尾部,使熔池尾部液面高出工件表面,凝固后形成余高.力还使熔池也产生
5、流动,从而使焊缝各处的成份比较一致,同时将影响到熔池的形状和焊缝的成形.一、力对热源作用位置及熔池形状的影响因素:1、使热源作用于熔池的凹陷处.凹陷越大,热源下移的距离越大,熔深相应增大,易形成指状熔池凹陷主要是电弧的静压力及动压力,射流过渡时存在熔滴对熔池的冲击力.2、电流↑或磨尖角度↓-电弧压力↑-熔深↑弧长的影响不大.二、力对熔池金属的流动及熔池形状的影响熔池金属除了向尾部流动之外,在其他力的影响下还产生其他形状的流动.1、熔池金属的重力(1)在各种空间位置焊接时破坏熔池的稳定性,使焊缝成形变坏(2)重力使金属的流动的方向与空间位置有关,即对熔池形状的影响取决于焊位.2、电磁
6、力电流流入熔池时,由于斑点面积较小,而熔池中的导电面积很大.这样斑点处电流密度较大,压力高,其他地方的电流密度小,压力低。(1)压力差使熔池中心处金属下流,熔池四周金属向熔池中心涡流(2)熔池中的高温金属把热量带向熔池的底部-熔深↑.3、表面张力:取决于温度及成份T↑σ↓;氧化物↑-σ↓(1)阻止熔池在电弧力或熔池金属重力作用下的流动;(2)影响到熔深和宽度无论是力的影响还是输入热量的影响均取决于焊接规范及工艺因素第三节焊接参数和工艺因素对焊缝尺寸的影响这里将以SAW为主讲述焊接参数和工艺因素对焊缝尺寸的影响.-10-徐州工程学院教案一、电流、电压、焊速等的影响--决定焊缝尺寸的主
7、要能量参数(一)焊接电流1、Ih↑-工件上电弧力和热输入均↑-热源位置下移-熔深↑H=KmIKm-熔深系数2、Ih↑-焊丝的熔化量成比例增多,而熔宽近乎不变-余高↑△:钨极氩弧焊Ih↑-余高c不变3、Ih↑-φ↓r↑(熔合比)∵Ih↑-弧柱直径↑,但弧柱潜入工件的深度↑斑点的范围受到限制,于是熔宽几乎不变,∴φ↓r↑;△:熔化极氩弧焊时易形成指状熔深(焊Al最明显)(二)电弧电压∵U弧↑-电弧功率↑-工件输入↑U弧↑-Lc↑-分布半径r↑-qm↓(比热流)∴熔深H有所
