母材的熔化与焊缝(土木)分析.ppt

　母材的熔化与焊缝的成形 第一节　母材的熔化与焊缝的成形 1、母材的熔化和热输入： 1.1母材：被焊的材料（工件、焊件）； 在熔化焊时，组成焊缝的熔化金属有两部分组成： ⅰ由焊丝熔化而得的熔化金属（有时没有此部分） ⅱ由母材熔化而得的熔化金属； 以上两部分熔化金属混合在一起组成熔池，冷却以后形成焊缝； 熔池不断的移动和更新，不断的冷却形成焊缝，所以要获得一条形状和尺寸均完好的焊缝，就要保证熔池的形状和尺寸不变。而熔池的形状、尺寸和运动又与母材的熔化有关； 1.2母材的熔化热： 主要是电弧热： 直流正接：用于加热母材的热为PA； 直流反接：用于加热母材的热为PK； 用直流电焊接时，一般可用以下公式计算母材的热输入： 　　　　　q=0.24ηIU η:热效率系数 埋弧焊的η最高： η＝0.8~0.9; 1.3熔池的形状： 　　　电弧正下方熔化的液态熔池金属在电弧力（电磁收缩力、等离子流力等）、熔滴冲击力的作用下，克服重力和表面张力被推向电弧移动的后方，并在电弧力、重力和表面张力等共同作用下保持有一定的液面差，形成了具有一定形状和尺寸的熔池，如图所示。 1.4熔池的温度： 母材过热熔化形成熔池； 一般熔池的温度比熔滴低200℃左右，但比母材的熔点高； 例如：钢的熔池的温度为1700~2100℃;（过热200～600 ℃ ） 　　　铝的熔池的温度为900~1200℃; （过热250～550℃ ） 熔池的温度分布不均匀，如图所示。根据温度分布情况，可把熔池分为两部分：头部和尾部。 2、焊缝的主要尺寸和形状系数： 2.1主要尺寸：如图3-1所示 熔深（H）：在焊缝横截面中，从焊趾连线到焊缝背面的距离； 熔宽（B）：在焊缝表面两焊趾之间的距离； 余高（a）：焊缝表面焊趾连线上面那部分金属的高度； 焊趾：焊缝表面与母材交界处； 2.2形状系数： 2.2.1成形系数（φ）： 2.2.2焊缝的增高系数（τ）： 2.2.3焊缝的熔合比γ：熔焊中，被熔化的母材部分在焊缝金属中所占的比例。（用面积代表质量） 　　第二节 焊缝成形的基本规律 1、电弧能量参数对焊缝成形的影响： 1.1焊接电流的影响： 当I↑→H↑、a↑、B基本不变； 1.2焊接电压的影响： 当U↑→B↑、H↓、a↓; 所以，为了得到合适的焊缝成形，通常在增加焊接电流的同时，也适当增加焊接电压，使H、B、a改变均匀； 2、其它工艺条件的影响：（I、U、V焊基本不变的情况下） 2.1焊丝直径ds： ds↓→ H↑、a↑、B↓; 2.2焊丝干伸长L干： L干↑ → a↑；（当ρ较大、S较小、 L干较大时，此种影响就越大） 2.3电极（焊丝）的倾角： 2.3.1前倾：如图所示； 前倾会使H↓、B↑、a↓，并且前倾角度越小，这一影响越明显； 2.3.2后倾：如图3-18a所示； 后倾与前倾的情况相反，它使H↑、B↓、a↑； 2.5坡口和间隙： 当坡口、间隙的尺寸增大时→a↓、γ↓； 可以用此方法控制a、调整熔合比，从而控制性能； 第四节　焊缝成形的缺陷及产生原因 焊缝成形缺陷常见的有： 未焊透、未熔合、烧穿、咬边、焊瘤等； 1.未焊透：熔焊时，接头根部未完全焊透的现象。 原因： ①焊接电流小； ②焊速过高； ③坡口尺寸不合适； ④焊丝未对准焊缝中心； 2.未熔合：熔焊时，焊道与母材之间或焊道与焊道之间，未能完全熔化结合的部分叫做未熔合； 原因：熔池金属在电弧力的作用下被排向尾部而形成沟槽，沟槽处容易产生未熔合； 3.烧穿：熔焊时，熔化金属自焊缝背面流出，形成穿孔的现象叫做烧穿； 原因： ①焊接电流过大； ②焊速过小； ③间隙、坡口尺寸过大； 4.咬边：熔焊时，在沿着焊趾的母材部位，烧熔形成凹陷或沟槽的现象叫做咬边； 原因： 大电流、高速焊时比较容易出现咬边； 5.焊瘤：熔焊时，熔化金属流淌到焊缝以外未熔化的母材上形成金属瘤的现象叫做焊瘤，也叫做满溢； 原因： ①填充金属过多； ②焊速过低； ③间隙、坡口尺寸小； ④电压过小或焊丝伸出长度过大； 此外，还有凹坑、塌陷等缺陷； 凹坑：焊后在焊缝表面或背面形成的低于母材表面的局部低洼部分； 塌陷：单面熔化焊时，由于焊接工艺不当，造成焊缝金属过量透过背面，使焊缝正面塌陷，背面凸起的现象叫做塌陷； 第五节　焊缝成形的控制 主要考虑平面内直缝的焊接： 1、平焊：主要考虑保证根部的完全焊透，为此可以采用双面焊、单面多道焊、单面焊双面成形； 单面焊双面成形： A)自由成形：靠表面张力与重力、电弧力相平衡达到双面成形，此时所焊的板厚是有限的； 3.曲面焊缝的焊接：最常见的是环形焊缝的焊接，如：筒节与筒节或筒节与封头之间的环缝的焊接； 3.1焊头固定： 工件转动、焊头固定的条件下焊接； 为保证熔池始终位于接近水平位置，