電弧物理與現(xiàn)代焊接方法-1

1、2.5 母材熔化和焊縫成形2.5.1 母材熔化和焊縫形狀與尺寸(1). 母材加熱 q = UaIa = (UA + UC + UP)Ia 焊接過(guò)程中，電弧能量的大部分傳遞給母材，其余將損失于焊條、母材的高溫區(qū)及弧柱的輻射熱、弧柱高溫氣體的對(duì)流和傳導(dǎo)，少量熔化金屬和熔渣的蒸發(fā)以及飛濺等。 由于電弧能量不是全部傳給母材，這里把母材吸收的熱量與電源供給的熱量之比稱為焊接電弧的熱效率，用v表示。幾種典型弧焊方法的熱效率v見(jiàn)表2.5 母材熔化和焊縫成形2.5.1 母材熔化和焊縫形狀與尺寸(1).母材加熱n埋弧焊:90-99%; MIG/電弧焊:70-85%;nTIG焊: 50-70%; 等離子弧焊:60

2、-75%(熔入法);n 等離子弧焊:45-65%(小孔法); 熔化極電弧焊陰極(陽(yáng)極)的熱量傳給母材,陽(yáng)極(陰極)熱量傳給焊絲(條)后熔滴進(jìn)入熔池。2.5.1 母材熔化和焊縫形狀與尺寸電弧熱損失中包括：(1).用于加熱電極和焊條頭等的熱損失；碳極或鎢極，焊條頭，焊鉗或?qū)щ妵娮斓鹊臒釗p失;(2).用于加熱和熔化焊條藥皮或焊劑的損失(不包括渣傳導(dǎo)給工件的那部分熱量；(3).電弧熱輻射和氣流帶走的熱量損失，(4).飛濺造成的熱損失。2.5 母材熔化和焊縫成形2.5.1 母材熔化和焊縫形狀與尺寸（2）焊接熔池焊接熔池的尺寸；焊縫的尺寸；2.5 母材熔化和焊縫成形熔池和焊縫的幾何參數(shù)熔池和焊縫的幾何參數(shù)

3、 BH CL12.5 母材熔化和焊縫成形焊縫熔合比： 母材熔化面積/（母材熔化面積 + 熔敷填充金屬面積）；焊縫成型系數(shù)： = B/H ； 深寬比 = H/ B； 2.5.1 2.5.1 母材熔化和焊縫形狀與尺寸母材熔化和焊縫形狀與尺寸（2 2）焊接熔池）焊接熔池2.5.2焊縫與熔池的關(guān)系 母材金屬和焊絲在電弧作用下被熔化、混合形成熔池； 電弧處于熔池的正上方，金屬在電弧力的作用下克眼重力和表面張力被排向熔池昆部； 隨著電弧前移，熔池尾部金屬冷卻并結(jié)晶形成焊縫； 焊縫的形狀決定于熔池的形狀，熔池的形狀又與接頭的型式和空間位置，坡口和間隙的形狀尺寸； 母材邊緣、焊絲金屬的熔化情況及熔滴的過(guò)渡方式

4、(熔滴金屬熔化、過(guò)渡和熔池沖擊力的大小)等有關(guān)。2.5.2焊縫與熔池的關(guān)系n接頭的型式和空間位置不同，則重力對(duì)熔池的作用不同，焊接工藝方法和規(guī)范參數(shù)不n同，9l炤池的體積和熔池的長(zhǎng)度等都不同。平焊位置時(shí)熔池處于最穩(wěn)定的位置，咨易得到成n形良好的焊甄在生產(chǎn)中常采用焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)或焊接變位機(jī)等裝置來(lái)回轉(zhuǎn)或傾斜工件，使接頭n處于水平或船形位置進(jìn)行焊接。在空間位置焊接時(shí)由于重力的作用有使熔池金屬下淌的趨n丸因此要限制熔池的尺寸或采取特殊措施控制焊縫的成形。例如采用強(qiáng)迫成形裝置來(lái)控制n焊縫的成形，在氣電立焊和電隘焊時(shí)皆采用這種措施。2.5.2 焊縫與熔池的關(guān)系n當(dāng)坡口和間隙、焊接規(guī)范參數(shù)等不合適時(shí)，除了可能

5、產(chǎn)生裂紋和氣孔等缺陷外，還可能產(chǎn)生焊縫成形方面的缺陷。n未熔合；未焊透；n裂紋；n氣孔；夾渣；n外觀成型不良，焊穿；焊瘤；咬邊；弧坑；寬窄差；高低差；余高；焊縫寬等。2.5.2 焊縫與熔池的關(guān)系鎢效氬弧的工件熱效率與弧長(zhǎng)的關(guān)系。鎢效氬弧的工件熱效率與弧長(zhǎng)的關(guān)系。 2.5.3 熔池的溫度場(chǎng)計(jì)算2.5.3 熔池的溫度場(chǎng)計(jì)算熱計(jì)算分析解的公式是在下列設(shè)定條件下得出的1在任何時(shí)刻和任何工藝條件下材料都是處于固態(tài)，不發(fā)生任何相變。 材料各向同性，材質(zhì)均勻。2導(dǎo)熱系數(shù)，密度和比熱等不隨溫度變化。3工件除了指定方向外是無(wú)限大的。4對(duì)時(shí)間來(lái)講,條件是穩(wěn)定的。也就是說(shuō)在長(zhǎng)焊縫的中間進(jìn)行焊接。熱輸入，焊接速度和工

6、件上動(dòng)坐標(biāo)系內(nèi)的溫度場(chǎng)等是不隨時(shí)間變化的。5熱源集中在體積為零的點(diǎn)、線或面上。6不考慮力的作用和熔池金屬的流動(dòng)。7. 對(duì)于作用在半無(wú)限物體表面上的熱源以穩(wěn)定的速度移動(dòng)(點(diǎn))，工件上任意一點(diǎn)上的溫度可表示如前。2.5.3 熔池的溫度場(chǎng)計(jì)算2.5.3 熔池的溫度場(chǎng)計(jì)算2.5.4 2.5.4 熔池受到的力和力對(duì)熔池尺寸的影響熔池受到的力和力對(duì)熔池尺寸的影響 n實(shí)際上熔池還受到各種力的作用。在焊接電弧的作用下熔池表面凹陷，液態(tài)金屬被排向熔池尾部，使熔池尾部的液面高出工件表面，凝固后高出部分成為焊縫的余高；n力還使熔池金屬產(chǎn)生流動(dòng)。熔池金屬的流動(dòng)使熔化了的焊絲金屬和母材金屬混合均勻，從而使焊縫各處的成分比較一致；金屬的流動(dòng)產(chǎn)生了熔池內(nèi)部的對(duì)流換熱。n金屬的流動(dòng)產(chǎn)生了熔池內(nèi)部的對(duì)流換熱。金屬的流動(dòng)也必然影響到熔池的形狀和焊縫的成形。n力對(duì)熱源作用位置及熔池形狀的影響, 點(diǎn)熱源作用在工件表面上，實(shí)際的點(diǎn)熱源作用在熔池的凹陷處。凹陷越越深，熱源下移的距離越大，熔深相應(yīng)增大；n使熔池表面凹陷的除了電弧的靜壓力和動(dòng)壓力之外，在熔化極氣保護(hù)焊射流過(guò)渡時(shí)還