《熔化焊连接原理》PPT课件

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1、熔化焊是最基本的焊接方法。根据焊接能源的不同，熔化焊可分为电弧焊、气焊、电渣焊、电子束焊、激光焊和等离子焊等。获得良好接头的条件:合适的热源,良好的熔池保护,焊缝填充金属焊接热过程,焊接化学冶金,焊接物理冶金一.熔化焊的热源种类及其特性1、热源的发展上个世纪80年代发现碳弧焊；1891年金属极电弧焊；本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。1.1熔化焊热过程及接头形成5）激光束：通过受激辐射而使放射增强的光即激光，经过聚焦产生能量高度集中的激光束作为热源。1）电弧热：利用气体介质放电过程所产生的热能2）化学热：利用可燃和助燃气体或铝、镁热剂进行化学反应时所产生的热能6）电阻热：利用电流通过导体时产生的电阻热8）高频感应热：对于有磁性的金属材料可利用高频感应所产生的二次电流作为热源，在局部集中加热，实现高速焊接。如高频焊管等。7）摩擦热：由机械摩擦而产生的热能3）等离子焰：电弧放电或高频放电产生高度电离的离

3、子流，它本身携带大量的热能和动能，利用这种能量进行焊接。4）电子束：利用高压高速运动的电子在真空中猛烈轰击金属局部表面，使这种动能转化为热能。理想的焊接热源；加热面积小、功率密度高、加热温度高二.熔化焊的热效率电弧的功率：P=UI焊接电弧用于加热和熔化焊条的功率为Pe=ηUI（手工电弧焊时η为0.77~0.87;电子束焊,等离子弧焊和激光焊热效率0.9以上)反映焊件吸收的热量大小，不反映热量在焊缝和热影响区的分配三.熔化焊温度场热源--------工件---------工件内部对流、辐射热传导等温面（等温线）——“瞬时同温”,表示

4、温度场的分布稳定温度场，非稳定温度场，准稳定温度场某瞬时焊件上各点温度的分布——？传热学中，热能传递的3种方式：传导、对流、辐射热能作用的集中性、瞬时性不均匀有限温度场分类：三维，二维，一维厚大焊件表面堆焊，一次焊透薄板，细棒电阻焊当恒定功率的热源,一定尺寸的焊件,匀速直线运动,经过一段时间,焊件传热达到饱和,温度场暂时稳定,随着热源同样速度移动准稳定温度场四.焊接热循环——定点焊件某点的温度随时间的变化过程瞬时焊接接头各点的温度分布状态--？焊接接头某点温度随时间变化的规律,描述了热源对焊件金属的作用决定焊接热循环特征的基本参数

5、加热快,温度高,冷却快,相变温度以上停留时间不易控制决定热影响区组织和性能的最重要参数t8/5t8/3t100——Tm~100的冷却时间加热速度:若过快,相变过程不充分最高加热温度:间接判断焊件产生内应力的情况和塑性变形区的范围.在相变温度以上的停留时间:冷却速度（某温度范围内的冷却时间）:晶粒长大,加热温度越高,长大的时间越短,接头粗晶脆化焊接热影响区2.焊接热循环参数的数值模拟(自学)最高温度Tm的计算厚板,点热源薄板,线热源瞬时冷却速度ωc的计算,计算焊缝的冷却速度相变温度以上停留时间的tH计算薄板比厚板易过热冷却时间tB的

6、计算用t8/5代替临界板厚δcr的计算线能量E一定时,对ωc和t8/5不发生影响的板厚临界板厚δcr的计算δ/δcr>0.75厚板三维传热δ/δcr<0.75薄板二维传热4.焊接热循环的影响因素1)材质2)接头形状尺寸3)焊道长度4)预热温度5)线能量长段多层焊3.多层焊接热循环厚板连接预热后热短段多层焊每道焊缝长度较短，未等前层焊缝冷却到较低温度就开始焊接下道焊缝。每道焊缝的长度较长，第一层基本冷至较低的温度。五.熔化焊接头的形成1.焊接材料熔化与熔池形成(1)焊接材料熔化焊条,焊丝----熔滴焊条金属的平均熔化速度gM与焊接电

7、流成正比损失系数Ψ~飞溅氧化蒸发焊条金属的平均熔敷速度gH~进入熔池gH=(1-Ψ)gM(2)熔滴过渡熔滴----焊条端部熔化形成滴状液态金属药皮焊条焊接时,三种形式碱性焊条：短路过渡和大颗粒过渡；酸性焊条：细颗粒过渡和附壁过渡。1）熔滴的比表面积S：S=Ag/ρVg=4πR2/(4/3πR3ρ)=3/RρI↑,R↓,S↑，利于冶金反应进行。熔滴的比表面积是相当大的，S=1000—10000Cm2/kg2）熔滴的平均作用时间指熔滴的平均质量与一个周期内焊芯的平均熔化速度之比。τcp=(m0/mtr+1/2)τ其中：τcp=0.01

8、—1.0s3）熔滴的温度手工电弧焊碳钢焊条：2100-2700K，熔渣平均温度不超过1900K熔滴的比表面积越大,与周围介质作用时间越长,熔滴温度越高,越有利于加强冶金反应(3)熔渣过渡药皮溶化后的熔渣向熔池过渡形式:薄膜形式,包在熔滴外面或夹在熔