3-母材熔化及焊缝成形

1、1,3 母材熔化及焊缝成形,Melting of base metal and weld formation,2,主要内容,一、熔池与焊缝形状系数 二、焊接条件对焊缝成形的影响 三、焊接成形的控制,3,一、熔池与焊缝形状系数 1熔池及焊缝的形成,在电弧热及电阻热的作用下，焊丝与母材被熔化，在电弧力、重力、表面张力作用下，在焊件上形成一个具有一定形状和尺寸的液态熔池。随着熔热源的移动熔池向前运动，在电弧后形成凝固的焊缝。 在熔池和焊缝的形成过程中： 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及熔滴对熔池的冲击力决定 不同焊接位置下重力及表面张力起的作用不同,4,2熔池及

2、焊缝的描述,H,a,B,Lp,熔深H、 熔宽B、 熔池长度Lp、 余高a,5,2熔池及焊缝的描述,6,2熔池及焊缝的描述,焊缝形状系数： B/H 焊缝余高系数：= B/a 熔合比: 焊缝中母材金属所占的面积与焊缝总面积的比值为熔合比Am/（Am +AH）,7,2熔池及焊缝的描述,设计时、必须在合理的范围内，否则容易造成缺陷,裂纹、气孔夹渣， =1.32 堆焊时 10 应力集中, a3mm 焊缝成分与性能与母材相差大,8,2熔池及焊缝的描述,但是焊缝成形缺陷总是难以避免：,9,2熔池及焊缝的描述,10,2熔池及焊缝的描述,11,2熔池及焊缝的描述,12,2熔池及焊缝的描述,13,二、焊接条件对焊

3、缝成形的影响,（1）电流： 随着焊接电流的增大，熔深成比例增加、熔宽略有增加，余高增加，成形系数及余高系数减小。,14,二、焊接条件对焊缝成形的影响,（2）电压： 在其他条件不变时，随着电弧电压增大，焊缝熔宽显著增加，熔深和余高略有减小。,15,二、焊接条件对焊缝成形的影响,（3）焊接速度：焊速提高，熔深和熔宽都显著减小。为了保证合理的焊缝尺寸同时又有高的焊接生产率，在提高焊速的同时，应相应提高焊接电流和电弧电压，并使其保持在稳定的匹配工作范围内。,16,二、焊接条件对焊缝成形的影响,（4）电流种类和极性： 熔化极电弧焊直流反接法的熔深和熔宽要比直流正接的要大（产热？） 熔化极电弧焊交流电弧焊

4、介于上述两者之间 非熔化极电弧焊，正接时熔深较大，反接时较小 （产热？）,17,二、焊接条件对焊缝成形的影响,（5）焊丝直径与伸出长度： 在一定的范围内，同样的焊接电流，焊丝直越细（电弧力？），焊缝熔深越大。 焊丝伸出长度增大时，焊丝电阻热增加，熔化量增多，焊缝余高增大。,18,二、焊接条件对焊缝成形的影响,（6）保护气氛和熔滴过渡形式： CO2大电流细滴过渡，焊缝熔深较大，底部呈圆弧状； CO2短路过渡（电流较小）焊缝形状类似只是熔深要浅得多 纯氩保护射流过渡为指状熔深， 氩加入少量的CO2, O2, He等，可改善,19,二、焊接条件对焊缝成形的影响,（7）间隙和坡口：间隙和坡口尺寸越大，

5、余高越小。,20,二、焊接条件对焊缝成形的影响,（8）电极的倾角：,21,二、焊接条件对焊缝成形的影响,（9）工件位置及焊接位置：,22,二、焊接条件对焊缝成形的影响,（10）工件材料及厚度：如材料的容积热容（c）越大，材料自身吸收的热量越多，熔深熔宽越小。工件越厚，热传导越多，熔深熔宽越小。 （11）焊剂：焊剂密度小、颗粒度大、堆高小时，电弧压力小，电弧膨胀，熔深小，熔宽大。,23,三、焊接成形的控制,焊接工艺参数要合适 电流、电压、焊丝直径、电流极性、气体种类 不同条件下采取不同的工艺措施 （1）对接接头：自由成形,焊接位置,24,三、焊接成形的控制,强制成形,25,三、焊接成形的控制,（

6、2）角接接头 船形位置、焊枪倾角,26,三、焊接成形的控制,（3）环缝接头,焊枪不动，工件转动，使焊接位置处在11点、5点钟位置，在这样的位置相当于平焊位置，可以保证良好的焊缝成形，如图示。,27,三、焊接成形的控制,工件不动，焊枪沿管道转动，进行全位置焊接。立焊、仰焊保证焊缝的良好成形比较困难，所以一般采用细丝、小电流、或脉冲电流等工艺措施，减小熔池体积，防止液态金属不正常的流动。,28,第一章结束 总结,29,总 结,1. 焊接电弧的概念：气体放电的现象，电荷通过电极之间的气体 2. 焊接电弧的产生： 带电粒子的产生：,气体的电离（电场、热、光）、 电子发射（场致发射、热发射、光发射、碰撞

7、发射）、 负离子的形成（气体分子或原子吸附电子） 电弧中起导电作用的主要是电子； 哪些材料的逸出功低、有氧化膜对逸出功有什么影响、 阴极斑点、阳极斑点是怎么回事,30,总 结,焊接电弧的构成： 阴极区（长10-510-6cm，但电场强度高，可达106107V/cm）、 弧柱区（温度很高，500050000K，压降低5-10V，长度长，基本上构成整个电弧）、 阳极区（比阴极区略长，长10-210-3cm，电场强度103104V/cm，但是当电流密度大时，阳极压降很低）,31,总 结,电弧的导电机构： 阴极区的导电机构（热发射型阴极区导电机构、电场发射型阴极区导电机构、等离子型阴极区导电机构）；

8、阳极区导电机构（热电离、碰撞电离形导电机构）； 弧柱区的导电机构（电压低、场强低、成电中性）,32,总 结,焊接电弧的能量特性： 弧柱区（一般电弧焊不依靠电弧的热量，除等离子弧、非熔化极填丝以外）、 阴极区（PK=I（UK-Uw-UT）、 阳极区（PA=I（UA+Uw+UT）,33,总 结,焊接电弧的温度分布： 阳极区温度约为2600 K， 阴极区温度约为2400 K， 电弧中心区温度最高，可达60008000 K 焊接电弧的电磁特性： 电磁收缩力、 电磁静压力、 等离子流力、 斑点力、 磁偏吹， 减小磁偏吹的措施,34,总 结,3. 焊丝的熔化与熔滴过渡 ：,熔化焊丝的热量来源： 电弧热、电阻热；Pm= I（Um+ IRs）， 影响焊丝熔化的因素：电流、电压、电流极性、气体介质 电弧的固有调节作用 熔滴上的作用力：重力、表面张力、电弧力、爆破力,35,总 结,熔滴过渡形式： 自由过渡（大颗粒过渡、排斥过渡、细颗粒过渡、射流过渡、射滴过渡、旋转射流过渡、亚射流过渡、爆炸过渡、） 接触过渡（短路过渡、搭桥过渡）、 渣壁过渡（药皮筒、埋弧焊渣壳过渡） 熔滴过渡形式： 脉冲电流控制