第四章母材的熔化与焊缝成形讲述.ppt

(3) 熔池表面变形的瞬态演变 图4-13 不锈钢试件焊接过程中熔池表面变形的瞬态演变（TIG焊接工艺条件B） (a)熔池上、下表面最大变形的演变(b)熔池上表面的变形 (c)熔池上表面的变形（横截面）(d)熔池下表面的变形（纵截面） (e)熔池下表面的变形（横截面） (a)熔池上表面最大下榻量Ddmax与宽度W的比值 (b)熔池上表面最大下榻量Ddmax与熔池长度的比值 不同时刻熔池上表面最大下榻与熔池长度、宽度的比值（TIG焊接工艺条件B） (4) 熄弧后熔池形状及流场的动态演变 熄弧后熔池三维形状的瞬态演变（TIG焊接工艺条件C） （a）熔池上表面 （b）熔池下表面 （c）熔池纵截面 （d）熔池横截面（x=0mm） 熄弧后熔池尺寸的瞬态变化（4.0s时刻熄弧）（TIG焊接工艺条件C） （a）熔池上表面的形状参数 （b）熔池下表面的形状参数 (5) TIG焊熔池形态的实验分析 熔池轮廓以及处理后得到的形状 (a)熔池上表面的图像 (b)提取的熔池上表面边缘 4.3 电弧焊焊缝几何尺寸 通常以熔深H、熔宽B和余高h表示。熔深是指母材熔化的深度，熔宽是指两焊趾之间的距离，焊缝余高是指焊缝截面上两焊趾连线之上的那部分焊缝金属的最大高度。 在生产中，通常是以成形系数φ＝B／H和余高系数B／h来表征焊缝的成形特点。 对接接头和角接接头的焊缝尺寸 熔合比γ:焊缝横截面中母材金属所占面积比，即 式中 Am—母材金属在焊缝横截面中所占面积AH——填充金属在焊缝横截面中所占面积。 4.4 影响电弧焊焊缝成形的因素 4.4.1 焊接参数对焊缝成形的影响 (1)焊接电流 随电流的增大焊缝熔深和余高都增加，而熔宽则几乎不变或略有增加。 (2) 电弧电压 其它条件一定时，电弧电压增大，焊缝熔宽显著增加而熔深和余高略有减小，熔合比稍有增加。 (3) 焊接速度 其它条件一定，焊接速度提高，熔深、熔宽和余高均减小，而熔合比几乎不变。 4.4.2 其它工艺因素对焊缝成形的影响 (1)电流的种类和极性 MIG焊和SAW直流反接，熔深、熔宽最大。交流焊时，介于两者之间。TIG焊时，直流正接熔深最大，直流反接熔深最小，交流介于两者之间。脉冲焊通过调整脉冲参数，控制焊缝成形尺寸。 (2) 钨极端部形状、焊丝直径和伸出长度 直径变细，则电流密度大，电磁收缩力大，熔深、余高均增大，而熔宽减小。 伸出长度增加，电阻热增加，余高增加，熔深略有减小；钨极端部形状越尖，熔深越大，熔宽减小。 (3) 电极倾角 电极前倾时，电弧对熔池前部未熔化母材的预热作用加强，熔宽增加，余高减小。对熔池金属的后推作用减弱，不能直接加热熔池底部金属，因而熔深减小。电极后倾时，电弧对熔池金属向与焊接方向相反的方向的推开作用较大，对熔池底部金属加热作用强而对熔池前部未熔化母材的预热作用弱，故熔深较大，余高也较大而熔宽较小。 a) 前倾 b)后倾 c)倾角影响 电极倾角对焊缝成形的影响 (4) 焊件倾角 上坡焊时，熔池金属在重力及电弧力的作用下流向熔池尾部，电弧正下方液体金属层变薄，电弧对熔池底部金属的加热作用增强，因此熔深、余高皆增大，熔宽减小。 下坡焊时，由于电弧下方液体金属层较厚，电弧对熔池底部金属直接加热作用减弱，因此熔深与余高减小。此外，电弧不能深入熔池，电弧斑点移动范围扩大，熔宽增大。如果α角过大，则可能产生咬边或未焊透。 a) 上坡焊 b)下坡焊 焊件倾角对对焊缝成形的影响 (5) 坡口和间隙 坡口或间隙的尺寸增大时，余高和熔合比显著减小。 图4-30 坡口和间隙对焊缝成形的影响 (6) 保护条件 埋弧焊时，焊剂的成分影响电弧的稳定性。 稳弧性较差的焊剂，焊缝熔深较大。焊剂的密度小、颗粒度大或堆积高度小时，电弧承受的压力较低，弧柱体积膨胀，电弧斑点飘动范围大，因此熔深较小，熔宽较大，余高减小。熔渣粘度过大或熔点较高，则透气不良，熔池析出的气体不易透过熔渣，在焊缝表面形成许多压坑，焊缝表面成形变差。 保护气体成分对焊缝成形的影响 (7) 焊件材料和厚度 导热性好、比热容大的材料，单位体积金属加热到同样温度所需热量多，因此熔深和熔宽都小。材料的密度或粘度越大，则电弧对熔池金属的排开作用越弱，熔深越小。焊件厚度影响工件内部热量传导。厚度越大，散热增大，熔深和熔宽都减小。