[工学]机电传动第02讲.ppt

31 第 1 讲(下)绪论 四、焊接温度场 在焊接接头的形成过程中，必然涉及焊接传热问题，它对冶金过程、固态相变、组织性能和应力变形等均有重要的影响。这里只对焊接温度场的有关问题简要介绍。 (一)焊接传热的基本形式 焊接时，由于焊件是局部受热，焊件中存在很大的温度差，因此，不管是焊件内部还是焊件与周围介质之间都会发生热能的流动。 根据传热学的理论，热的传递主要是传导、对流和辐射三种基本形式。 对于焊接过程来讲，在熔焊的条件下，由热源传热给焊件的热量，主要是以辐射和对流为主，而母材和焊条(焊丝)获得热能之后，热的传播则是以热传导为主。 焊接传热过程所研究的内容主要是焊件上的温度分布及其随时间的温度变化问题，因此研究焊接温度场，是以热传导为主，适当考虑辐射和对流的作用。 (二)焊接温度场的一般特征 焊接时焊件上各点的温度每一瞬时都在变化，而且是有规律地变化。 焊件上(包括内部)某瞬时的温度分布称为“温度场”。 焊接温度场的分布情况可以用等温线或等温面表示。 方向不同，就有不同的温度梯度，假如nn线与SS线方向成α角时： 2个概念： 1）稳定温度场：焊接温度场各点的温度不随时间而变动。 2）非稳定温度场：焊接温度场各点的温度随时间而变动。 绝大多数情况下，焊件上各点的温度是随时间变动的，因此焊接温度场应属非稳定温度场。 根据焊件的尺寸和热源的性质，焊接传热可分为： 三维（空间传热）、二维（平面传热）和一维（线形传热） 对于厚大焊件在表面上堆焊，可以把温度场看成三维的，这时可把热源看成一个点（点热源），热的传播是沿三个方向； 一次焊透的薄板，温度场可以看成是二维的，认为在板厚方向没有温差，把热源看成是沿板厚的一条线，热的传播为两个方向； 细棒的电阻焊（摩擦焊）对接、焊条（焊丝）的加热，温度场均属一维。 (1) 焊件尺寸形状 对焊件的尺寸形状的假设，可概括为三种模型： ① 半无限大物体(图1-1(a)) x，y，z三个方向空间导热，厚板表面堆焊可视为这种情况； ② 无限大薄板(图1-1(b)) x，y 两个方向平面导热，薄板对接焊接属于此种情况； ③ 无限长细杆(图1-1(c)) 只在 x方向线性导热，钢筋及棒类焊件端接属于此种情况。 (2) 焊接热源 假定焊接热源一律视为瞬时作用于微元体上的集中热源，对应于焊件形式假定有三种典型热源： ① 点热源 在半无限大物体中的三维导热的热源(图1-1(a)) ； ② 线热源 在无限大薄板中的二维导热的热源(图1-1(b)) ； ③ 面热源 在无限长细杆中的一维导热的热源(图1-1(c))，。 （三）影响温度场的因素 1、热源的性质 一般电弧焊的条件下，25mm以上的钢板可认为是点状热源；100mm以上的厚钢板电渣焊时确是线状热源； 电子束和激光焊接时，热能极其集中，温度场范围很小；气焊时，热源作用面积大，温度场范围大。 2、焊接线能量 采用的焊接线能量不同（即热源功率q与焊接速度v之比），温度场的分布也不同。 当q=常数时，随焊接速度v的增加，等温线的范围变小，即温度场的宽度和长度都变小，宽度减小的更大些，所以温度场的形状变得细长。 当v=常数时，随热源功率q的增加，温度场范围增大。 如q/v保持定值，等比例改变q及v时，等温线有所拉长，温度场的范围随之拉长。 3、被焊金属的热物理性质 ⑴热导率 ：金属导热的能力。 ⑵比热容：1g物质每升高1℃所需的热。 ⑶容积比热容：单位体积物质每升高1℃所需的热。 ⑷热扩散率：温度传播的速度。 ⑸热焓：单位物质所具有的全部热能，与温度无关。 ⑹表面散热系数：散热体表面与周围介质每相差1℃时，在单位时间内单位面积所散失的热量。 4、焊件的板厚及形状 焊件的板厚、几何形状和所处的状态(包括环境温度、预热及后热等)对传热过程有很大的影响，因此也影响温度场的分布。 第一章 焊接化学冶金 焊接化学冶金过程： 在熔化焊过程中，焊接区内各种物质之间在高温下相互作用的过程。 要点：各种物质包括气体、液态金属、熔渣。 该过程对焊缝金属的成分、性能，某些焊接缺陷以及焊接工艺性能均有很大的影响。 普通化学冶金过程是对金属熔炼加工过程，在特定的炉中进行。 焊接化学冶金过程是金属在焊接条件下，再熔炼的过程，焊接时熔池相当高炉。 二者共同点：金属冶炼加工。 二者不同点： 原材料不同