3-母材熔化及焊縫成形

1、1,3 母材熔化及焊縫成形,Melting of base metal and weld formation,2,主要內(nèi)容,一、熔池與焊縫形狀系數(shù) 二、焊接條件對(duì)焊縫成形的影響 三、焊接成形的控制,3,一、熔池與焊縫形狀系數(shù) 1熔池及焊縫的形成,在電弧熱及電阻熱的作用下，焊絲與母材被熔化，在電弧力、重力、表面張力作用下，在焊件上形成一個(gè)具有一定形狀和尺寸的液態(tài)熔池。隨著熔熱源的移動(dòng)熔池向前運(yùn)動(dòng)，在電弧后形成凝固的焊縫。 在熔池和焊縫的形成過程中： 熔池的體積主要由電弧的熱作用決定 熔池的形狀主要由電弧對(duì)熔池的作用力及熔滴對(duì)熔池的沖擊力決定 不同焊接位置下重力及表面張力起的作用不同,4,2熔池及

2、焊縫的描述,H,a,B,Lp,熔深H、 熔寬B、 熔池長(zhǎng)度Lp、 余高a,5,2熔池及焊縫的描述,6,2熔池及焊縫的描述,焊縫形狀系數(shù)： B/H 焊縫余高系數(shù)：= B/a 熔合比: 焊縫中母材金屬所占的面積與焊縫總面積的比值為熔合比Am/（Am +AH）,7,2熔池及焊縫的描述,設(shè)計(jì)時(shí)、必須在合理的范圍內(nèi)，否則容易造成缺陷,裂紋、氣孔夾渣， =1.32 堆焊時(shí) 10 應(yīng)力集中, a3mm 焊縫成分與性能與母材相差大,8,2熔池及焊縫的描述,但是焊縫成形缺陷總是難以避免：,9,2熔池及焊縫的描述,10,2熔池及焊縫的描述,11,2熔池及焊縫的描述,12,2熔池及焊縫的描述,13,二、焊接條件對(duì)焊

3、縫成形的影響,（1）電流： 隨著焊接電流的增大，熔深成比例增加、熔寬略有增加，余高增加，成形系數(shù)及余高系數(shù)減小。,14,二、焊接條件對(duì)焊縫成形的影響,（2）電壓： 在其他條件不變時(shí)，隨著電弧電壓增大，焊縫熔寬顯著增加，熔深和余高略有減小。,15,二、焊接條件對(duì)焊縫成形的影響,（3）焊接速度：焊速提高，熔深和熔寬都顯著減小。為了保證合理的焊縫尺寸同時(shí)又有高的焊接生產(chǎn)率，在提高焊速的同時(shí)，應(yīng)相應(yīng)提高焊接電流和電弧電壓，并使其保持在穩(wěn)定的匹配工作范圍內(nèi)。,16,二、焊接條件對(duì)焊縫成形的影響,（4）電流種類和極性： 熔化極電弧焊直流反接法的熔深和熔寬要比直流正接的要大（產(chǎn)熱？） 熔化極電弧焊交流電弧焊

4、介于上述兩者之間 非熔化極電弧焊，正接時(shí)熔深較大，反接時(shí)較小 （產(chǎn)熱？）,17,二、焊接條件對(duì)焊縫成形的影響,（5）焊絲直徑與伸出長(zhǎng)度： 在一定的范圍內(nèi)，同樣的焊接電流，焊絲直越細(xì)（電弧力？），焊縫熔深越大。 焊絲伸出長(zhǎng)度增大時(shí)，焊絲電阻熱增加，熔化量增多，焊縫余高增大。,18,二、焊接條件對(duì)焊縫成形的影響,（6）保護(hù)氣氛和熔滴過渡形式： CO2大電流細(xì)滴過渡，焊縫熔深較大，底部呈圓弧狀； CO2短路過渡（電流較?。┖缚p形狀類似只是熔深要淺得多 純氬保護(hù)射流過渡為指狀熔深， 氬加入少量的CO2, O2, He等，可改善,19,二、焊接條件對(duì)焊縫成形的影響,（7）間隙和坡口：間隙和坡口尺寸越大，

5、余高越小。,20,二、焊接條件對(duì)焊縫成形的影響,（8）電極的傾角：,21,二、焊接條件對(duì)焊縫成形的影響,（9）工件位置及焊接位置：,22,二、焊接條件對(duì)焊縫成形的影響,（10）工件材料及厚度：如材料的容積熱容（c）越大，材料自身吸收的熱量越多，熔深熔寬越小。工件越厚，熱傳導(dǎo)越多，熔深熔寬越小。 （11）焊劑：焊劑密度小、顆粒度大、堆高小時(shí)，電弧壓力小，電弧膨脹，熔深小，熔寬大。,23,三、焊接成形的控制,焊接工藝參數(shù)要合適 電流、電壓、焊絲直徑、電流極性、氣體種類 不同條件下采取不同的工藝措施 （1）對(duì)接接頭：自由成形,焊接位置,24,三、焊接成形的控制,強(qiáng)制成形,25,三、焊接成形的控制,（

6、2）角接接頭 船形位置、焊槍傾角,26,三、焊接成形的控制,（3）環(huán)縫接頭,焊槍不動(dòng)，工件轉(zhuǎn)動(dòng)，使焊接位置處在11點(diǎn)、5點(diǎn)鐘位置，在這樣的位置相當(dāng)于平焊位置，可以保證良好的焊縫成形，如圖示。,27,三、焊接成形的控制,工件不動(dòng)，焊槍沿管道轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行全位置焊接。立焊、仰焊保證焊縫的良好成形比較困難，所以一般采用細(xì)絲、小電流、或脈沖電流等工藝措施，減小熔池體積，防止液態(tài)金屬不正常的流動(dòng)。,28,第一章結(jié)束 總結(jié),29,總 結(jié),1. 焊接電弧的概念：氣體放電的現(xiàn)象，電荷通過電極之間的氣體 2. 焊接電弧的產(chǎn)生： 帶電粒子的產(chǎn)生：,氣體的電離（電場(chǎng)、熱、光）、 電子發(fā)射（場(chǎng)致發(fā)射、熱發(fā)射、光發(fā)射、碰撞

7、發(fā)射）、 負(fù)離子的形成（氣體分子或原子吸附電子） 電弧中起導(dǎo)電作用的主要是電子； 哪些材料的逸出功低、有氧化膜對(duì)逸出功有什么影響、 陰極斑點(diǎn)、陽極斑點(diǎn)是怎么回事,30,總 結(jié),焊接電弧的構(gòu)成： 陰極區(qū)（長(zhǎng)10-510-6cm，但電場(chǎng)強(qiáng)度高，可達(dá)106107V/cm）、 弧柱區(qū)（溫度很高，500050000K，壓降低5-10V，長(zhǎng)度長(zhǎng)，基本上構(gòu)成整個(gè)電?。?陽極區(qū)（比陰極區(qū)略長(zhǎng)，長(zhǎng)10-210-3cm，電場(chǎng)強(qiáng)度103104V/cm，但是當(dāng)電流密度大時(shí)，陽極壓降很低）,31,總 結(jié),電弧的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)： 陰極區(qū)的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)（熱發(fā)射型陰極區(qū)導(dǎo)電機(jī)構(gòu)、電場(chǎng)發(fā)射型陰極區(qū)導(dǎo)電機(jī)構(gòu)、等離子型陰極區(qū)導(dǎo)電機(jī)構(gòu)）；

8、陽極區(qū)導(dǎo)電機(jī)構(gòu)（熱電離、碰撞電離形導(dǎo)電機(jī)構(gòu)）； 弧柱區(qū)的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)（電壓低、場(chǎng)強(qiáng)低、成電中性）,32,總 結(jié),焊接電弧的能量特性： 弧柱區(qū)（一般電弧焊不依靠電弧的熱量，除等離子弧、非熔化極填絲以外）、 陰極區(qū)（PK=I（UK-Uw-UT）、 陽極區(qū)（PA=I（UA+Uw+UT）,33,總 結(jié),焊接電弧的溫度分布： 陽極區(qū)溫度約為2600 K， 陰極區(qū)溫度約為2400 K， 電弧中心區(qū)溫度最高，可達(dá)60008000 K 焊接電弧的電磁特性： 電磁收縮力、 電磁靜壓力、 等離子流力、 斑點(diǎn)力、 磁偏吹， 減小磁偏吹的措施,34,總 結(jié),3. 焊絲的熔化與熔滴過渡 ：,熔化焊絲的熱量來源： 電弧熱、電阻熱；Pm= I（Um+ IRs）， 影響焊絲熔化的因素：電流、電壓、電流極性、氣體介質(zhì) 電弧的固有調(diào)節(jié)作用 熔滴上的作用力：重力、表面張力、電弧力、爆破力,35,總 結(jié),熔滴過渡形式： 自由過渡（大顆粒過渡、排斥過渡、細(xì)顆粒過渡、射流過渡、射滴過渡、旋轉(zhuǎn)射流過渡、亞射流過渡、爆炸過渡、） 接觸過渡（短路過渡、搭橋過渡）、 渣壁過渡（藥皮筒、埋弧焊渣殼過渡） 熔滴過渡形式： 脈沖電流控制