焊接技术 1 焊接化学冶金

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1、焊接冶金与金属焊接性第一章焊接化学冶金熔化焊时，焊接区内各种物质之间在高温下相互作用的过程——焊接化学冶金过程。第一章焊接化学冶金第一节焊接化学冶金过程的特点与炼钢过程相比，基本原理相同，只是更复杂——动态过程。一、焊条熔化及熔池形成（一）焊条的加热及熔化1、焊条的加热电弧热，电阻热，化学反应热按照焊接电源的种类、热效率，控制焊条和药皮温度在600650oC。qe=eUIe约为0.20.27第一章焊接化学冶金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在正常焊接工艺参数下gM=G/t=pI在实际焊接时部分金属烧损gD=GD/t=HI损失的金属部分与与熔化的焊芯质量之

2、比称为损失系数熔化速度熔敷速度第一章焊接化学冶金3、焊接金属熔滴及其过渡特性焊条端部熔化形成的滴状液态金属称为熔滴熔滴特性至关重要焊接过程稳定性焊接冶金焊缝成形重点研究第一章焊接化学冶金（1）熔滴过渡的形式短路过渡——长大的熔滴与熔池接触—短路熄弧—再次引弧颗粒状过渡——颗粒状液滴直接进入熔池附壁过渡——与熔池壁接触，短路熔滴的过渡形式、尺寸和过渡频率取决于药皮的成分与厚度、焊芯直径、焊接电流与极性等因素。第一章焊接化学冶金增加焊接电流，使熔滴变细第一章焊接化学冶金（2）熔滴的比表面积和相互作用时间比表面积相互作用时间金属与气体和熔渣的高温多相反应直接影响（0.01-1.0s）(103-10

3、4cm2/kg)第一章焊接化学冶金（3）熔滴的温度实测手工电弧焊低碳钢时，熔滴温度平均为2100～2700K。熔滴温度随电流增加而升高，随焊条直径增加而降低第一章焊接化学冶金（二）熔池的形成熔化的焊条和母材组成的有一定几何形状的液体金属第一章焊接化学冶金1、熔池的形状和尺寸熔池的深度和宽度是沿X轴连续变化的。一般情况下电流增加熔池的最大宽度减小，最大深度增大电弧电压增加熔池的最大宽度增大，最大深度减小熔池的长度：L=P2UI经验公式熔池的上表面积计算困难，一般为1～4cm2cm2/kg熔池的比表面积，一般为3-130第一章焊接化学冶金2、熔池的质量和存在时间手弧焊时熔池的质量通常在0.6～1

4、6g范围之内，多数情况下小于5g。熔池的最大存在时间取决于熔池的长度L和焊速vtmax=L/vtcp=mp/vAw(几秒到几十秒）熔池存在时间很短化学冶金反应很不充分成分不均匀，偏析，气孔第一章焊接化学冶金3、熔池的温度熔池的温度不均匀。电弧下面的熔池表面最高，后端低。熔化凝固低碳钢，熔池的平均温度取决于母材的性质和散热条件。一般平均1770100oC第一章焊接化学冶金3、熔池的温度第一章焊接化学冶金4、熔池中流体的运动状态熔池内金属的剧烈运动，是焊缝形成的重要条件熔池中液态金属的运动，使：a.成分均匀化b.气体和夹杂逸出，加速冶金反应，消除焊接缺陷。C.在熔合区，由于受到母材未熔化金属

5、的作用，金属的运动受阻，这一部分的反应是不均匀的。第一章焊接化学冶金2、比表面积大3、相互作用时间短1、温度高熔滴特点：１）熔池的质量一般小于５克２）比表面积较小，约为3-130cm2/kg（103-104cm2/kg）。３）存在时间略长，但也不过几十秒（0.01～１.０s）。４）熔池的平均温度较低，约为1600～1900oC（1800～2400oC）突出特点：温度分布极不均匀５）熔池剧烈运动熔池特点：第一章焊接化学冶金二、焊接过程中对金属的保护（一）保护的必要性保证得到与母材性能基本一致的焊缝金属质量，必须进行保护。冶金反应能够进行减少气体的溶入防止氧化第一章焊接化学冶金（二）保护的方式和

6、效果保护方式熔渣气体熔渣和气体真空自保护注意：单纯依靠保护并不能得到很好的焊缝金属成分，要研究化学冶金过程，通过调整焊接材料成分，对熔化金属进行冶金处理，改善焊缝成分和性能。化学冶金保护，很重要的研究方向第一章焊接化学冶金（二）保护的方式和效果表1-6熔焊方法的保护方式保护方式熔焊方法熔渣气体熔渣和气体真空自保护埋弧焊、电渣焊、不含造气成分的焊条和药芯焊丝焊接气焊、在惰性气体和其他保护气体(如CO2、混合气体)中焊接具有造气成分的焊条和药芯焊丝焊接真空电子束焊接用含有脱氧、脱氮剂的所谓自保护焊丝焊接第一章焊接化学冶金三、焊接化学冶金反应区及其反应条件分区域（阶段）连续进行：焊条——熔滴——熔

7、池第一章焊接化学冶金（一）药皮反应区温度100oC→焊条药皮熔化温度（钢焊条1200oC）准备阶段。对熔滴和熔池反应有一定的作用。不是主要反应区主要反应：脱水、某些物质的分解、铁合金的氧化吸附水蒸发；结晶水排除，白泥、白云母中的结晶水；化合水在更高温度下析出。温度与成分有关。有机物，木粉、纤维素、淀粉分解和燃烧，形成CO、CO2、H2等碳酸盐分解：大理石CaCO3，菱苦土MgCO3和高价氧化物Fe2O3、Mn