焊接(第2章)全解.ppt

第2章 焊接化学冶金过程 §2.1 焊缝金属的构成 焊件经焊接后所形成的结合部分称作焊缝。焊缝金属是由熔化的母材与填充金属组合而成。 一、焊条的加热与熔化 二、母材的熔化与熔池 三、焊缝金属的熔合比 1) 电弧加热焊条的特点： 1 焊条的加热 电焊时，焊条的熔化热量有3个部分组成： a）焊接电弧传给焊条的热量；（主要热源） b）焊接电流通过焊芯产生的电阻热； c）化学冶金反应产生的反应热. 2 焊条金属的熔化速度 1）平均熔化速度Vm Vm = m/t 2）熔化系数ap vm = apI ap = m/It 3）熔敷系数aH aH = mH /It 4）飞溅率Ψ Ψ = (m- mH )/m = 1- aH /ap 2）熔滴过渡形式 熔滴过渡有4种形式：（见表P23, 表2-1） ?粗滴短路过渡 电弧稳定性较差，飞溅大。熔滴还未形成，就与熔池接触而形成短流。 ?附壁过渡 电弧稳定性较好，飞溅最小。熔滴沿着焊条套筒向熔池过渡。 ?喷射过渡 过渡稳定，飞溅小，熔深大，成形好。熔滴以细小滴粒高速从套筒喷出。 ?爆炸过程 电弧稳定性差，飞溅大。熔滴由于激烈冶金反应，产生爆炸粉碎。 4 药皮的熔化 ?在一般情况下，药皮的导热性较差，比焊芯小得多，再加上药皮表面的散热作用，因此，在焊条端面上温度分布不均匀。由焊芯内至药皮外逐步降温。从而形成了药皮套筒。药皮套筒的长度对焊接工艺性能、熔滴过渡形态和化学冶金反应等均有影响。 ?药皮熔点越高，厚度越大，套筒越长。 ?药皮套筒的长度对焊接工艺性能、熔滴过渡形态和化学冶金反应有影响。 ?增加套筒长度，可以增加电弧吹力，增大熔深，熔滴变细。 二 母材的熔化与熔池 ?在焊接时，焊条熔化的同时，被焊金属母材也发生局部熔化。由熔化的焊条金属和熔化的母材组成具有一定几何形状有液体金属部分称为熔池。 1.???熔池的形状与尺寸 ?熔池的外形接近于不太规则的半个椭球,其轮 廓是熔点的等温面。 ?熔池的主要尺寸有：熔池长度L、最大宽度Bmax、最大熔深Hmax ?增加焊接电流，Bmax增加、Hmax减小； ? 增加电弧电压，Bmax增加、Hmax减小。 2.?? 熔池温度 ?熔池各点温度分布不均匀。 ?熔池的最高温度位于电弧下面的熔池表面。以热源中心为界，将熔池划为头部与尾部。 ?熔池的头部输入的热量大于散失的热量，所以随热源的移动母材不断的熔化； ?熔池的尾部输入热量小于散失的热量，所以随温度下降而不断凝固。 （温度见表2-2，P26） 3.?? 熔池金属的流动 ? 熔池金属的强烈运动，使得熔池中热量和液体的传输过程得以进行。 ?热量与液体的传输过程对熔池的形状、结晶、气体和夹杂物的吸收、聚集和逸出、化学成份的均匀性以及化学反应的平衡有影响。 ?熔池金属运动原因： a) 液体金属的密度差产生的自由对流运动； b) 表面张力引起的强迫运动； c) 机械力产生的搅拌运动。 三 焊缝金属的熔合比 ?焊条电弧焊时，填充金属与熔化的被焊金属的组成比例决定焊缝的成分。熔焊时，被熔化母材在焊缝金属中所占的百分比称作熔合比。（见图P26,l图2-8） Q = Am/(AH+Am) Q – 熔合比 Am – 焊缝截面中母材所占面积； AH – 焊缝截面中焊条金属所占面积。 ?熔合比又称为稀释比 §2.2 焊接化学冶金过程的特点 一．焊缝金属的保护 1 焊接时为什么要对高温作用下的金属进行保护？ ?无保护的情况下在空气焊接中时，由于熔化金属与其周围的空气激烈地相互作用，会使焊缝金属中氧和氮的含量显著增加。 ?焊条电弧焊时，如果采用无药皮的光焊丝在空气中进行焊接，就会发生电弧不稳定、焊条易粘钢板、飞溅大等现象，焊缝成形差，并伴有气体。不仅如此，元素Mn、Si含量大大减少，塑性、韧性大大下下降。（见表2-4、表2-5） 2 不同保护方式的效果 ?为提高焊缝金属的质量，必须减少有益元素合金的损失，得到合适的化学成份。 ?因此，焊接化学冶金的重要任务就是对熔化金属加强保护。对于不同的焊接方法，发展了不同的保护方式。 3）机械保护作用 ?焊条药皮、药芯焊丝一般由造气剂、造渣剂、铁合金等组成。这些物质熔化后形成熔渣覆盖在液体金属表面，将金属与空气隔离，防止金属中有益元素的烧损和有害元素的侵入。 ?造气剂主要成份是有机物、碳酸盐等，受热分解，析出大量气体。 ?气体在药皮套筒中被加热膨胀，形成定向气流吹向熔池，起保护作用。 ?机械保护效果用焊缝金属中的含氮量衡量。 二、焊接化