电弧焊基础..docx

电弧焊基础1前言焊接是通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件达到原子间结合的一种方法。造船业中以焊接代替铆接如同钢材代替木材一样是造船工业的一次划时代的变革。自1921年世界上出现第一艘全焊结构的船舶以来，焊接工作者通过大量的实践与研究使船舶焊接工艺得到成功和迅速发展，形成了较完整的船舶焊接工艺系统，为船舶建造向自动化、大型化、专业化发展提供了可靠的技术保证。据统计，在船体建造中，焊接工时约占船体建造总工时的30%~40%，焊接成本约占船体建造总成本的30%~50%，所以说焊接在船体建造过程中是一道十分重要的工序。2焊接性研究基础---名词解释合金化焊缝金属的合金化就是把所需的合金元素通过焊接材料过渡到焊缝金属中去。焊接中合金化的目的是补偿焊接过程中由于蒸发、氧化等原因造成的合金元素的损失，消除焊接缺陷（裂纹、气孔等）和改善焊缝金属的组织和力学性能，或者是获得具有特殊性能的堆焊金属。2）相和组织相：是指合金中具有同一聚集状态、同一晶体结构和性质并以界面相互隔开的均匀组成部分；组织：是指合金中有若干相以一定的数量、形状、尺寸组合而成的并且具有独特形态的部分。图2-1低合金钢焊缝相变组织的分类及形态3）基本力学性能静载拉伸试验：静载拉伸试验是最基本的、应用最广泛的力学性能试验方法。可以得到材料弹性、硬度、塑性和韧性等许多重要的力学性能指标。弯曲试验：弯曲试验主要测定材料的抗弯强度。夏比冲击性能：用来测定材料的冲击韧性。4）应用性能除基本力学性能之外的其它性能，如工艺性，耐蚀性，硬度，抗裂性，抗断性能，疲劳性能，抗爆性能等等。5）扩散氢焊接熔池处于液态时吸收的氢，因凝固结晶速度很快，来不及逸出而被留在固态的焊缝金属中。由于氢原子及离子的半径很小，它们可以在焊缝金属的晶格中自由扩散，这一部分氢被称为扩散氢。6）焊接热循环焊接过程中热源沿焊件移动时，焊件上某点温度由低到高，达到最高值后，又由高而低随时间的变化称为焊接热循环。主要参数：Tmax－峰值温度，tH－在某一高温TH以上的停留时间，ωc－在某一温度Tc时的瞬时冷却速度。图2-2焊接热循环曲线7）焊接CCT图焊接CCT图可反映钢在焊接热循环作用下热影响区的组织转变规律，提供了所研究钢种有关焊接热影响区金属在各种连续冷却条件下组织转变的过程，并且得到的室温组织和硬度等一整套完整的技术资料，因此用它分析该钢种热影响区的组织和性能是十分方便的。8）焊接接头:焊缝：焊件经焊接后所形成的结合部分。热影响区：熔焊时在集中热源的作用下，焊缝两侧发生组织和性能变化的区域称为“热影响区（Heat –affected Zone, HAZ）。”焊趾：焊缝表面与母材的交界处。焊缝：焊件经焊接后所形成的结合部分。焊缝宽度:焊缝表面两焊趾之间的距离。焊缝厚度：在焊缝横截面中，从焊缝正面到焊缝背面的距离。熔深：在焊接接头横截面上，母材或前道焊缝熔化的深度焊缝各个位置简图如下图所示：图2-3焊缝各位置简图10）熔敷金属:完全由填充金属熔化后所形成的焊缝金属。图2-4焊缝熔敷金属11）热模拟：热模拟技术是用来研究焊接热影响区中各个小区域的组织及性能变化规律。为保证热影响区的性能提供可靠依据。热模拟参数：加热速度（ωH）、峰值温度（Tmax )、高温停留时间（tH ）冷却速度（ωc ）图2-5Q890钢热模拟曲线图2-6热模拟和实际焊缝形貌对比12）电弧电弧的本质是气体放电，是气体放电的一种表现形态。电弧放电是气体放电的最终形式，通常伴随有融化和蒸发现象。A）电弧的组成由焊接电源供给的，具有一定电压的两极间，在气体介质中，产生强烈而持久的放电现象称为焊接电弧。焊接电弧由阴极区、阳极区弧柱区三个部分组成。如下图所示：图2-7电弧及电压分布图焊接电弧的三个区弧柱区温度最高（约为6000K）、阳极区次之（约为4200K）、阴极区温度最低（约为3500K）。B）维持电弧放电的条件：气体空间不断产生带电粒子；保持阴极、阳极与气体空间电流的连续。C）焊接电弧特性：焊接电弧的静特性是指在一定的电弧长度及稳定的工艺条件下，改变电弧电流数值，电弧达到稳定燃烧状态时所对应的电弧电压曲线。图2-9电弧的电流-电压特性图电弧动特性是指焊接电流随时间以一定形式变化时电弧电压的表现，反映的是电弧导电性能对电流变化的响应能力。13）热输入:熔焊时，由焊接能源输入给单位长度焊缝上的热能。热输入等于焊接电流、电弧电压、热效率的乘积和焊接速度的比值。E=μIU/VI—焊接电流；U—电弧电压，μ—热效率系数，V—焊接速度。3船体结构钢成分，组织和性能3.1钢板主要成分表3-1船板钢的主要成分及性能钢种合金元素强化机理组织屈服强度热轧钢C、Si、Mn、V、Nb固溶强化F+P294-392Mpa调质钢C、Ni、Cr、Mo、V相变强化M或B