母材熔化与焊缝成型

一、焊缝的形成过程

在电弧热的作用下，焊丝与母材被熔化，在焊件上形成一个具有一定形状和尺寸的液态熔池。随着电弧的移动熔池前端的焊件不断的被熔化进入熔池中，熔池后部则不断的冷却结晶形成焊缝。2.4母材熔化与焊缝成形温度分布：不均匀，电弧正下方高，其余低；熔池的体积：主要由电弧的热作用决定；熔池的形状：主要由电弧对熔池的作用力决定；在电弧压力作用下熔池表面出现凹坑；熔滴过渡机械冲击力对熔池的表面形状也有影响；空间位置不同，重力、表面张力对熔池的作用不同；工艺方法、焊接参数也影响熔池的尺寸；最希望的焊接空间位置：平焊，保证位置的措施（翻转、强迫成型装置）

焊缝的结晶过程与熔池的形状有密切的关系，因而对焊缝的组织和质量有重要的影响。

焊缝结晶方向：总是从熔池边缘处母材的原始晶粒开始，沿着熔池散热的相反方向进行，直至熔池中心与不同方向结晶而来的晶粒相遇为止。所有的结晶晶粒的方向都与熔池的池壁相垂直。

成形系数小，焊缝的枝晶会在焊缝的中心交叉，易使低熔点的杂质聚集在焊缝中心而形成裂纹、气孔、夹渣等缺陷熔池的形状决定了晶粒的交角，尾部越细长，焊缝中心晶粒交角越大，杂质偏析严重，产生裂纹的可能性越大，焊接速度过大易出现这种情况。焊缝的有效厚度焊缝宽度焊缝余高焊缝成形系数

=c/S二、焊缝形状与焊缝质量的关系

焊缝的形状是指焊件熔化区横截面的形状，可用S、c、h这3个参数来描述。余高系数ψ=c/h

焊缝厚度是焊缝质量优劣的主要指标，焊缝余高和宽度则应与焊缝厚度有合理的比例。

理想的焊缝的余高为0，实际焊接中不可能获得，允许存在余高0~3mm，或余高系数为4~8，要求严格的场合，可磨平。成形系数小，即焊缝深而窄，可缩小焊缝宽度方向的无效加热范围，提高热效率和减小HAZ，但过小，焊缝过窄，不利于气体从熔池中逸出，易形成气孔，产生夹渣和裂纹。在实际焊接过程中，在保证焊透的前提下焊缝成形系数的大小应该根据焊缝产生裂纹和气孔的敏感性来确定。埋弧焊>1.25，堆焊=10。

熔合比γ：焊缝截面上母材熔化部分所占面积与焊缝全部面积之比。

熔合比越大，焊缝成分越接近母材。γ=Am/（Am+AH）三、焊接工艺因素对焊缝成形的影响焊接工艺参数焊接电流I电弧电压U焊接速度V焊接热输入λ焊接参数工艺参数焊丝直径Φ电流种类及极性电极、焊件倾角保护气体结构因数坡口形状、间隙焊件材料、厚度δ（1）焊接电流I(主要影响S)：I↑→S↑、c稍↑、h↑（2）电弧电压U(主要影响c)：U↑→c↑、s↓、h↓（3）焊接速度V：增加，则S、c、h均减小1、焊接工艺参数2、工艺参数（1）焊丝直径：增大，则S、h减小，c增加（2）焊丝伸出长度L：增加，则S减小，h增加焊丝伸出长度对焊道形状的影响1—余高2—熔深3—焊道宽度○——焊丝直径Φ1.2mm

焊接电流250A●——焊丝直径Φ1.6mm

焊接电流350A(保护气体Ar95%+CO25%，气流量25L/min)（3）电极倾角前倾焊——S变小，c变大，h变小后倾焊——S变大，c变小，h变大焊丝倾角对焊道形状的影响

（4）焊件倾角上坡焊——相当于后倾焊下坡焊——相当于前倾焊母材倾角对焊道形状的影响

坡口角度及间隙：增大，则h及γ减小板厚：增大，则S及h减小

3、结构因数四、焊缝成形缺陷及产生原因

焊缝的形状缺陷：20种参见GB/T6417-1986《金属熔化焊焊缝缺陷分类及说明》1、焊缝的成形尺寸不符合要求2咬边沿焊趾的母材部位烧熔成凹陷或沟槽的现象。3、未焊透和未熔合熔焊时，接头根部未完全焊透的现象，易发生在短路过渡CO2焊中。熔焊时，焊道与焊道间或焊道与母材间未完全熔化结合的部分。4、焊瘤（满