第一章焊接化学冶金2010.10.ppt

第一章 焊接化学冶金 重点内容 1、焊接化学冶金过程特点 2、熔敷速度、熔合比、药皮重量系数 3、气相对金属的作用（氢为主） 4、焊接化学冶金的一般规律 5、熔渣的作用性质 6、合金过渡问题 普通化学冶金过程和焊接化学冶金过程对比 　普通化学冶金过程是对金属熔炼加工过程，在放在特定的炉中进行 　 不同点： 1）原材料不同 一、焊条熔化及熔池的形成 （一）焊条的加热及熔化 1、焊条的加热 1）电阻热：焊接电流通过焊芯时产生的电阻热 注意:电流密度大,焊条药皮温度升高,药皮开裂,飞溅,保护下降,焊接质量下降 　　　 例如，当130A的焊接电流通过φ４的H1Cr19Ni9与H08A焊芯时，10s后表而温升分别为917℃与532℃一般不锈钢焊条比碳钢焊条要短些 2）化学反应热：药皮部分化学物质化学反应时产生的热量(占1~3%) 3）电弧热：焊接电弧传给焊条端部的热量 2、焊条金属的熔化速度 熔滴的平均作用时间:是指熔滴的平均质量与一个周期内焊芯的平均熔化速度之比。 （二）熔池的形成 1、熔池的形状和尺寸 熔池为半椭球，几何尺寸为: L=P2IU 其中，P2是比例系数，取决于焊接方法和规范 I是焊接电流，U是焊接电压，上式适用于点状热源 2、熔池质量和存在时间  tmax=L/υ υ –焊接速度 tcp=Gp/ρυAw  Gp熔池质量 AW焊缝的横截面积熔池质量：手工电弧焊时熔池的质量通常在0.6—16g的范围之内。多数情况下为5g以下手工电弧焊时．熔池的质量与q2／υ成正比 4、熔池运动状态 1）液态金属密度差引起自由对流运动 使液相产生对流运动。温度高的地方金属密度小，温度低的地方金属密度大。由于这种密度差将使液相从低温区向高温区流动. 2）表面张力差强迫对流运动 3） 熔池中各种机械力搅拌 电磁力、气体吹力、熔滴下落的冲击力、离于的冲击力等 二、焊接过程中对熔融金属的保护 焊缝含O2\N2急剧增加 N增加20-45倍,O增加7-35倍 合金烧损 工艺性能差 气孔 力学性能下降 1、气渣联合保护 熔化100g焊芯,焊条产生2500-5080cm3气体 2、渣保护 3、气保护 4、真空保护 真空度高于0.0133Pa 5、自保护 三、焊接化学冶金反应区及反应条件 2）、熔滴反应区 指熔滴形成.长大.脱离焊条.过渡到熔池之前 3、熔池反应区 1）、T池在 1600 ℃ －1900℃低于熔滴T 2 )、比表面积小 3－130 cm2/Kg 3）、时间长， 手工焊3－8秒，埋弧焊6－25s 4）、搅拌没有熔滴阶段激烈 5）、熔池温度不均匀是突出特点 焊条药皮质量系数： 单位长度焊条的药皮与焊芯质量之比 四、焊接工艺条件与化学冶金反应的关系 （一）、熔合比的影响 焊缝某成分计算： （二）、熔 滴过渡特性的影响 (1)焊接电流I的变化 　　　冶金反应不充分 § 1-2 气相与金属的作用 一、焊接区内的气体 （一）气体的来源和产生 来源：1.焊接材料 2.气体介质 3.焊丝和母材表面上的油锈等杂质。 4.金属和熔渣的蒸发产生的气体 产生： 3 材料的蒸发 （二）气体分解 二、氮与金属作用 来源：主要是焊接区周围的空气。 氮与金属作用有两种情况。 1、不与氮发生作用的金属，即不能熔解氮又不形成氮化物，可用N作为保护气体。Cu Ni 2、与氮发生作用的金属，即能溶解氮又能形成氮化物，这种情况下就要防止焊缝金属的氮化。 (一)氮在金属中的溶解 1）原子形式溶于液态金属 2）以NO形式溶入 3）以氮离子形式溶入 （三）影响焊缝含氮量的因素及控制措施 1）、机械保护： 　气一渣保护、渣保护、气体保护、抽真空。对于适渣型焊条：保护效果取决于药皮的数量及成分 2）、焊接工艺规范影响 ： 3）、焊丝成分的影响 ： 　　　增加焊丝或药皮中的含碳量可降低焊缝中的含氮量d． 三、氢对金属的作用 （一）、氢在金属中的溶解 1、来源：焊条药皮、焊剂、焊丝药芯中水分，药皮中有机物、焊件表面杂质（锈、油）空气中水分 第一类能形成稳定氢化物金属 第二类不形成稳定氢化物的金属 3、[Ｈ]的影响因素 （二）、焊缝金属中的氢及其扩散 1.存在形式 ①扩散氢：氢以原子或质子形式存在的并可在金属晶格中自由扩散。 ②残余氢（剩余氢）：氢原子扩散聚集到金