焊接成型原理ppt课件.ppt

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1、第二章熔化焊接化学冶金焊接气氛及其与金属的相互作用焊接材料与焊接熔渣焊接化学冶金反应2.22.32.1§2.1焊接化学冶金焊接化学冶金过程: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。研究内容:在各种焊接工艺条件下，冶金反应与焊缝金属成分、性能之间的关系及其变化规律。研究目的:在于运用这些规律合理地选择焊接材料，控制焊接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。2.1.1.焊接化学冶金过程2.1.2焊接化学冶金反应区的特点一、焊条熔化及熔池的形成（1）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焊条的热能有：电阻热、电弧热和化学反应热。焊接

2、电弧用于加热和熔化焊条的功率qe仅是其全部功率的一小部分，即qe=ηeUI(2-1)式中，U：电弧电压；I：焊接电流；ηe：焊条加热有效系数。在药皮焊条焊接时，ηe约0.2~0.27,焊条端部药皮表面温度可达600°C左右，因此在该处就开始发生冶金反应。2.焊条金属的平均熔化速度：在单位时间内熔化的焊芯质量或长度。可表示为（2-2）式中：焊条金属的平均熔化速度（g/h）；G：熔化的焊芯质量（g）；t：电弧燃烧的时间（h）；：焊接电流（A）；：焊条的熔化系数[g/（A·h）]。平均熔敷速度：单位时间内真正进入焊缝金属的那一部分质量。可表示为(2-3)式中，：焊条金属的平均熔敷速度(

3、g/h);：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：在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。可表示为（2-4）或（2-5）由此可知，熔敷系数是真正反映焊接生产的指标。3.焊条金属熔滴及其过渡特性熔滴：在电弧热的作用下，焊条端部熔化形成的滴状液态金属。熔滴过渡的主要形式：短路过渡：在短弧焊时焊条端部的熔滴长大到一定的尺寸就与熔池发生接触，形成短路过渡到熔池中。颗粒状过渡：在长弧焊时，焊条端部的熔滴以颗粒状落入熔池，此时，不与熔池接触。渣壁过渡：熔滴沿着焊条端部的药皮套筒壁向熔池过渡。一般地，碱性焊条以短路过

4、渡和大颗粒过渡；酸性焊条以细颗粒过渡和渣壁过渡。熔滴的比表面积和相互作用时间熔滴的比表面积：（2-6）ρ：熔滴金属的密度；R为熔滴半径。熔滴与周围介质的平均相互作用时间：（2-7）τ：熔滴存在时间；m0：熔滴脱落后残留在焊条端部的液体金属质量；mtr：过渡的熔滴质量。熔滴的温度实际测量表明，对手工电弧焊焊接低碳钢而言，熔滴的平均温度为2100~2700K。熔滴的平均温度随焊接电流的增加而升高，随焊丝直径的增加而降低，如下图所示。（2）熔池的形成（见1.3.2）二、焊接过程中对金属的保护保护的必要性:在空气中无任何保护的情况下，采用光焊丝对低碳钢进行电弧焊接，其结果在焊缝金属中氮含

5、量可达0.105%~0.218%,比焊丝高20~45倍；氧含量为0.14%~0.72%,比焊丝高7~35倍。同时，锰、碳等有益合金元素因烧损和蒸发而减少。焊缝金属的强度变化不大，但其塑性和韧性却急剧下降，。为了避免焊接过程中焊缝金属被空气污染及有益合金元素的烧损，焊接冶金的首要任务就是对焊接区内的金属加强保护，以防止空气的有害作用。保护的方式和效果每一种熔焊方法都是为了加强对焊接区保护而发展和完善起来的。保护方式焊接方法气体保护气焊、TIG、MAG、MIG、等离子弧焊熔渣保护埋弧焊、电渣焊气-渣联合保护具有造气剂的焊条或药芯焊丝的电弧焊真空保护真空电子速焊自保护焊丝中含有脱氧、脱

6、氮剂的自保护电弧焊表2.1.2熔焊过程中的保护方式保护效果取决于隔离有害气体的程度，它和焊接方法的工艺特点及焊接条件有关。如埋弧焊剂的保护效果取决于焊剂的粒度和结构，焊剂的粒度越大，其松装密度（单位体积内焊剂的质量）越小，透气性越大，焊缝金属中含氮量越多，即保护效果越差。气体保护焊的保护效果取决于保护气的性质与纯度、焊剂的结构、气流的特性等因素。惰性气体（氩、氦等）的保护效果较好，常用于合金钢及活性金属的焊接。真空电子束焊的保护效果最理想，常用于重要焊件或活性金属的焊接。三、焊接化学冶金反应区及其反应条件焊接冶金过程是分区域（或分阶段）、连续进行的，且各区的反应条件（反应物的性质

7、、浓度、温度、反应时间、两相接触面积、对流及搅拌运动等）也有较大的差异。因此，就影响到各区域进行的可能性、方向、速度及限度。不同的焊接方法有不同的反应区。手工电弧焊有三个反应区：药皮反应区、熔滴反应区和熔池反应区，如图2-1。熔化极气体保护焊只有熔滴和熔池两个反应区。图2-1焊接冶金反应区（以药皮焊条为例）1—焊芯；2—药皮；3—有熔渣覆盖的熔滴；4—熔池；5—已凝固的焊缝；6—熔渣；7—渣壳；T1—药皮反应开始温度；T2—焊条端熔滴表面温度；T3—弧柱间熔滴表面温度；T4—熔池