熔焊接頭熔合比計(jì)算和焊縫成分預(yù)測(cè)[谷風(fēng)技術(shù)]

1、目錄摘要1前言21緒論31.1 焊縫成形及熔合比研究現(xiàn)狀31.2 焊縫成分檢測(cè)與預(yù)測(cè)方法研究71.3 研究?jī)?nèi)容和意義 112堆焊接頭熔合比計(jì)算與焊縫成分預(yù)測(cè)122.1試驗(yàn)條件 122.2實(shí)驗(yàn)結(jié)論 183平板對(duì)焊接頭熔合比計(jì)算與焊縫成分預(yù)測(cè)193.1 對(duì)接接頭的特點(diǎn)193.2實(shí)驗(yàn)組一的相關(guān)計(jì)算203.3實(shí)驗(yàn)組二的相關(guān)計(jì)算234角接接頭熔合比計(jì)算與焊縫成分預(yù)測(cè)264.1 角接接頭的特點(diǎn)264.2角接接頭熔合比和焊縫化學(xué)成分的計(jì)算275結(jié)論與展望 335.1結(jié)論335.2展望34致謝 35參考文獻(xiàn)36經(jīng)驗(yàn)hy#熔焊接頭熔合比計(jì)算和焊縫成分預(yù)測(cè)學(xué)生：鐘成指導(dǎo)老師：王燕三峽大學(xué)機(jī)械與材料學(xué)院摘要: 本文

2、主要研究在不同焊接方法，不同的焊接材料，以及不同焊接工藝焊接參數(shù)下，通過實(shí)驗(yàn)確定熔合比，并由熔合比計(jì)算出焊縫的化學(xué)成分，這樣就能達(dá)到預(yù)測(cè)焊縫質(zhì)量，從而提高生產(chǎn)效率。課題的研究，旨在計(jì)算各種焊接接頭中的焊縫熔合比及由熔合比推測(cè)焊縫中各化學(xué)元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。研究對(duì)象為：CO2氣體保護(hù)焊藥芯焊絲和實(shí)芯焊絲堆焊接頭、CO2氣體保護(hù)焊實(shí)芯焊平板對(duì)接接頭以及角接接頭的焊縫熔合比和焊縫成預(yù)測(cè)。通過應(yīng)用計(jì)算機(jī)繪圖軟件Photoshop CS4對(duì)焊縫金相圖片進(jìn)行染色，并應(yīng)用該軟件對(duì)染色面積進(jìn)行計(jì)算，從而計(jì)算出熔合比和焊縫化學(xué)成分。關(guān)鍵字：熔焊接頭；熔合比；焊縫成分；焊縫質(zhì)量Abstract: This paper

3、 mainly studies the different welding method for different material, welding, and welding process of welding parameters, determined by experimental fusion ratio, and the fusion ratio calculated from the chemical composition of the weld, such able to predict the weld quality, thereby improving the pr

4、oduction efficiency .The topic research, aims to calculate the welding in the weld fusion and fusion ratio of weld by speculation in the chemical element mass fraction. The experimental research object mainly is surfacing in CO2 gas shielded arc welding core electrode and solid core welding wire for

5、 welding, butt joint in CO2 gas shielded arc welding welding process parameters under different welding and corner joints in CO2 gas shielded arc welding under different welding parameters of welding seam weld and weld after chemical element mass fraction. Through the application of computer drawing

6、 software Photoshop CS4on weld seam metallography dyeing, and the application of the software on the stained area were calculated, which calculated the fusion ratio and chemical composition of weld. This study hope from the weld fusion ratio and the chemical composition of weld angle, predict the we

7、ld quality, thus in the production practice by changing the parameters of welding process to weld fusion ratio and weld chemical composition change, to improve the welding quality target.Keyword: Welded joint, The fusion ratio, Weld metal composition, Weld quality前言 焊接方法發(fā)展的歷史可以追溯到幾千年前，據(jù)考證，在所有的焊接方法中，

8、釬焊和鍛焊是人類最早使用的方法。早在5000年前，古埃及就已經(jīng)知道用銀銅釬料釬焊管子，在4000年前，就知道用金釬料連接護(hù)符盒。我國(guó)在公元前5世紀(jì)的戰(zhàn)國(guó)時(shí)期就已經(jīng)知道使用錫鉛合金作為釬料焊接銅器，從河南省輝縣玻璃閣戰(zhàn)國(guó)墓中出土的文物證實(shí)，其殉葬的本體，耳，足都是利用釬焊連接的。在明代科學(xué)家宋應(yīng)星所著的天工開物一書中，對(duì)釬焊和鍛焊技術(shù)做了詳細(xì)的敘述1。19世紀(jì)80年代，焊接只用于鐵匠鍛造上。工業(yè)化的發(fā)展和兩次世界大戰(zhàn)的爆發(fā)對(duì)現(xiàn)代焊接的快速發(fā)展產(chǎn)生了影響?；竞附臃椒娮韬浮夂负碗娀『付际窃谝粦?zhàn)前發(fā)明的。但20世紀(jì)早期，氣體焊接切割在制造和修理工作中占主導(dǎo)地位。過些年后，電焊得到了同樣的認(rèn)可。1

9、9世紀(jì)末，一種氧乙炔火焰的氣焊在法國(guó)出現(xiàn)了。大約在1900年,Edmund Fouche 和Charles Picard造出了第一支焊炬。實(shí)驗(yàn)證明焊炬發(fā)出的火焰炙熱，大約在3100C以上。后來焊炬成為了焊接切割鋼時(shí)的重要工具。1810年，Humphrey Davy在電路的兩極造了一個(gè)穩(wěn)定的電弧-電弧焊的基礎(chǔ)。在1881年的巴黎“首屆世界電器展”上，俄羅斯人Nikolai Benardos展示了一種電弧焊的方法。他在碳極和工件間打出一個(gè)弧。填充金屬棒或填充金屬絲可以送進(jìn)這個(gè)電弧并熔化。那時(shí)他是法國(guó)Cabot實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生，和他的朋友Stanislav Olszewski一道于1885年至1887年

10、間在幾個(gè)國(guó)家得到了專利權(quán)。該專利展示了早期電極夾，參見圖2。到19世紀(jì)末和20世紀(jì)上半葉，碳弧焊越來越流行。此后，在20世紀(jì)30年代，又發(fā)明了不少新焊接法。直到那時(shí)，所有的金屬電弧焊都是通過手工焊的方法完成的。人們不斷嘗試用連續(xù)絲讓該工藝自動(dòng)化。最成功的發(fā)明是埋弧焊，在這種焊接方法中，電弧埋在一層粒狀熔劑里。19世紀(jì)末以前沒有出現(xiàn)電焊的理由之一就是缺乏合適的電源。18世紀(jì)末期，意大利人Volta 和Galvani成功發(fā)現(xiàn)了電流。1831年, Michael Faraday創(chuàng)立了變壓器和電機(jī)原理，這是對(duì)電源的重要發(fā)展。直到20世紀(jì)50年代末，固體焊接整流器問世。最初使用的是硒整流器，接著很快出現(xiàn)

11、了硅整流器。此后，硅可控整流器的出現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了電子控制焊接電流。這些整流器現(xiàn)在都普遍使用，尤其是用于大型焊接電源。等離子焊接出現(xiàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)證明它是更集中、更炙熱的能源，利用它可以提高焊接速度，減少線能量。20世紀(jì)60年代出現(xiàn)的激光電子束焊接也與之有相似的好處。質(zhì)量提高，容差減小，超過了以前可能達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)新材料和不同金屬組合都能進(jìn)行焊接。電子束狹窄，要求必需使用機(jī)械化設(shè)備。所以說自公元19世紀(jì)80年代開始，隨著近代工業(yè)的興起，焊接技術(shù)進(jìn)入了飛速發(fā)展的時(shí)期，新的焊接方法伴隨著新的焊接熱源的出現(xiàn)競(jìng)相問世。如今焊接技術(shù)主要應(yīng)用在金屬母材上，常用的有電弧焊，氬弧焊，CO2保護(hù)焊，氧氣-乙炔焊，激光焊接，電

12、渣壓力焊等多種，塑料等非金屬材料亦可進(jìn)行焊接。金屬焊接方法有40種以上，主要分為熔焊、壓焊和釬焊三大類。焊接作為先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和國(guó)家建設(shè)中發(fā)揮了重要的作用。焊接技術(shù)的優(yōu)秀成果在航空航天，核能，船舶，電力，電子，海洋鉆探，高層建筑等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用2。隨著科學(xué)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，焊接已經(jīng)逐漸脫離了單純工藝和技術(shù)的層面而走向科學(xué)的范疇，并且在與其他科學(xué)知識(shí)的不斷碰撞和交融中，展現(xiàn)出來旺盛的生命力。新材料的不斷生產(chǎn)，新能源的不斷開發(fā)和新結(jié)構(gòu)的不斷涌現(xiàn)，對(duì)焊接技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)。隨著工業(yè)化進(jìn)程的不斷提速，時(shí)代對(duì)焊接質(zhì)量也提出了新的要求，如何科學(xué)的得到優(yōu)質(zhì)的，可靠的，穩(wěn)定的

13、，經(jīng)濟(jì)的焊縫，這是所有業(yè)內(nèi)人士都在積極探索的。想解決這一難題，就需要我們深入的研究焊接熔合比，以及仔細(xì)分析焊縫成分才能得到，因?yàn)楹缚p成分對(duì)焊縫質(zhì)量有著決定性的作用。1緒論1.1 焊縫成形與熔合比研究現(xiàn)狀 “熔焊時(shí)，被熔化的母材部分在焊道金屬中所占的比例”稱為熔合比。在焊縫中，母材金屬熔合比的增加，意味著熔池中母材金屬所占的比例增大、填充金屬元素被稀釋， 從而改變焊縫的成分、組織性能以及形貌3。特別對(duì)于異種金屬或復(fù)合板的焊接，由于母材與填充金屬成分差別較大，母材的熔化對(duì)焊縫的成分、組織和性能的影響更大。為了獲得合適的焊縫成分、組織和性能， 需將母材的熔合比控制在特定的范圍內(nèi)。因而，測(cè)定對(duì)接焊縫熔

14、合比的大小可以為異種材料或復(fù)合板焊接時(shí)焊接工藝參數(shù)、焊接材料的選擇提供一定的依據(jù)，具有重要的意義。焊縫熔合比主要影響焊縫的化學(xué)成分、金相組織和力學(xué)性能。這是因?yàn)楫?dāng)發(fā)生變化時(shí)，填充金屬在整個(gè)焊縫金屬中所占的比例發(fā)生了變化，這就導(dǎo)致焊縫成分與性能的變化。當(dāng)熔合比小時(shí)，焊縫金屬中填充金屬量多，由填充金屬帶入焊縫金屬中的合金元素或雜質(zhì)元素就多，焊縫金屬的成分和性能由填充金屬材料起主導(dǎo)作用；相反，當(dāng)熔合比大時(shí)，焊縫金屬中母材的金屬量多，由母材金屬材料的熔化而進(jìn)入焊縫中的合金元素或雜質(zhì)元素就多，此時(shí)，焊縫金屬的成分和性能由母材金屬起主導(dǎo)作用。通過選擇填充金屬成分和控制熔合比，能在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)調(diào)整焊縫的成

15、分及組織，改變接頭的性能。在堆焊、異種金屬的焊接時(shí)，通過選擇填充金屬材料成分和控制好熔合比的方法，使得焊縫金屬組織、性能滿足要求。在焊接中，焊接工藝參數(shù)和焊縫熔合比有著密不可分的關(guān)系，例如，埋弧自動(dòng)焊焊接低碳鋼、普通低合金鋼時(shí)，常選用高錳高硅焊劑（如焊劑430、焊劑431）配合低錳焊絲（H08A）或含錳焊絲（H08MnA）,焊縫所需的合金元素錳（Mn）和硅（Si）主要通過焊劑來過渡，且過渡量比較少，有效過渡到焊縫的比列不高。此時(shí)熔合比對(duì)焊縫的影響較大，當(dāng)母材中碳（C）及硫（S）、磷（P）雜質(zhì)含量偏上限時(shí)，采用減少熔合的方法，能有效的減少因母材中的C、S、P等雜質(zhì)的熔入而引起的焊接裂紋等缺陷。在

16、焊條電弧焊焊接含C、S、P等雜質(zhì)量偏上限的碳素鋼時(shí)，采用正確焊條型號(hào)的同時(shí)，降低母材熔合比的方法，即把原來不開坡口的接頭改成坡口接頭，或把坡口角度改得大一些進(jìn)行多層多道焊，這樣就會(huì)減少因母材的熔入而進(jìn)入焊縫中的S、P等雜質(zhì)含量，從而減少焊縫開裂的傾向。在焊條電弧焊焊接低碳鋼和188型不銹鋼時(shí)，采用2513型焊條，把熔合比控制在40%以下，就能夠得到具有較高抗裂性能的奧氏體+鐵素體雙相組織的焊縫4。下面以對(duì)接焊縫為例：（1）電弧功率對(duì)熔合比的影響圖1-1是熔合比隨電弧功率變化的曲線。圖1-1 熔合比隨電弧功率的變化曲線 從圖中可以看出， 在其他條件不變的情況下， 熔合比隨電弧功率增大而增大。這是

17、因?yàn)椋?一方面， 由于電弧功率的增大，對(duì)母材的熱輸入增大，熔深增大，母材熔化截面面積增加。另一方面，電弧功率增大，焊絲熔化量增加，焊縫截面積增加。但焊縫截面積隨電弧功率增加的比例小于母材熔化截面積增加的比例， 因而隨著電弧率的增加，熔合比增大。 （2）焊接速度對(duì)熔合比的影響圖1-2 是熔合比隨焊接速度變化的曲線。圖1-2熔合比隨焊接速度的變化曲線在其它條件不變的情況下，提高焊接速度，焊縫截面積減小。同時(shí)，單位長(zhǎng)度上對(duì)母材的熱輸入減小， 因而降低了母材的熔化量，使母材熔化截面積減小。在焊接速度較低時(shí)， 電弧力作用在熔池上，部分熱量造成熔池過熱，減少了用于熔化母材的熱量，雖然焊接速度較高時(shí)， 散熱

18、作用加強(qiáng)， 但電弧基本上直接作用于母材，所以在本試驗(yàn)所采用的焊接速度范圍內(nèi)， 熔合比隨焊接速度的降低而減小。測(cè)試數(shù)據(jù)表明： 焊接速度對(duì)熔合比的影響較小。（3）焊絲伸出長(zhǎng)度對(duì)熔合比的影響圖1-3是熔合比隨焊絲伸出長(zhǎng)度變化的曲線。圖1-3 熔合比隨焊絲伸出長(zhǎng)度的變化曲線隨著焊絲伸出長(zhǎng)度的變化， 焊接電流也隨之變化。當(dāng)伸出長(zhǎng)度增加時(shí)，焊接電流減小，電弧功率降低，熔合比減小。同時(shí)，隨焊絲伸出長(zhǎng)度的增加， 焊絲產(chǎn)生的電阻熱增加， 因而增加了焊絲的熔化量，也減小了熔合比。（4） 鈍邊對(duì)熔合比的影響試驗(yàn)中只選擇了兩種鈍邊尺寸， 試驗(yàn)結(jié)果表明： 隨鈍邊尺寸的變化，熔合比也發(fā)生變化，且鈍邊為2mm時(shí)的熔合比大于

19、鈍邊為1mm時(shí)的熔合比。（5）坡口形式與裝配間隙影響焊縫熔合比的大小，主要是裝配間隙與坡口角度的大小。當(dāng)其他條件不變時(shí)，裝配間隙與坡口角度大，熔合比就小。裝配間隙與坡口角度的大小，也影響焊縫的形狀，特別是焊縫的熔化深度。（6） 焊道層數(shù)把單層焊改為多層焊或多層多道焊。也能有效的改變焊縫的尺寸和減小熔合比。綜上所述，得到：（1） 在其它條件不變的情況下， 降低電弧功率可以減小熔合比；而焊接速度對(duì)熔合比的影響不明顯。（2）隨焊絲伸出長(zhǎng)度的增加，熔合比減小。（3）坡口鈍邊的變化也影響熔合比。（4） 在異種材料特別是不銹鋼復(fù)合板焊接中， 為獲得較小的熔合比， 在一定熱輸入的情況下可采用較小電弧功率、較

20、低的焊接速度、較小的鈍邊，較大的焊絲伸出長(zhǎng)度,增大裝配間隙與坡口角度。（5）適當(dāng)?shù)目刂破驴谛螤詈脱b配間隙也能達(dá)到控制熔合比的目的。（6）將單層焊改為多層焊或者多層多道焊也能起到減小熔合比的作用。1.2 焊縫成分檢測(cè)與預(yù)測(cè)方法研究焊縫成分取決于被焊的母材、所用的焊接材料和采取的焊接工藝，它對(duì)接頭的組織和性能有決定性的影響。因此，在焊接成分中必須盡量降低氮、氧、硫和磷等有害元素的含量，同時(shí)向焊縫添加有益的合金元素，實(shí)現(xiàn)焊縫金屬的凈化和合金化，達(dá)到提高接頭性能的目的5。一、氮對(duì)焊接質(zhì)量的影響在焊接過程中，氮總會(huì)或多或少的侵入焊接區(qū)而殘留到焊縫中，從而造成對(duì)焊接性能的影響。因而，在焊接過程必須采取各種

21、有效的控制措施，以減小氮對(duì)焊縫金屬的危害作用。（1）促進(jìn)焊接氣孔的形成 氣孔是殘留在凝固金屬中的充滿氣體的形腔。氮在液態(tài)金屬中具有很高的溶解度，而在液態(tài)金屬凝固時(shí)溶解度顯著降低，這時(shí)過飽和的氮因脫溶析出而在液態(tài)金屬中形成氣泡。當(dāng)氣泡從液態(tài)金屬中逸出的速度小于熔池的結(jié)晶速度時(shí)，氣泡將殘留在焊接金屬中形成所謂的氮?dú)饪?。一般來講，氮?dú)饪椎男纬赏c保護(hù)不良有關(guān)，易發(fā)生在焊縫的起弧收弧位置。 （2）改變焊縫的力學(xué)性能 對(duì)于低碳鋼和低合金鋼的焊接來講，氮能提高焊縫的強(qiáng)度和硬度，但會(huì)使焊縫的塑性和韌性降低，尤其是低溫韌性顯著降低。這是因?yàn)?，室溫下氮在鐵中溶解度很小，當(dāng)液態(tài)熔池快速凝固時(shí)，所溶解的一部分氮將

22、以過飽和的形式存在于固溶體中，而另一部分氮會(huì)與鐵結(jié)合成針狀的氮化物，它分布于晶界或晶內(nèi)，起到阻礙錯(cuò)位運(yùn)動(dòng)的作用。 （3）引起焊縫的實(shí)效脆化 焊縫金屬中以過飽和形式存在的氮是不穩(wěn)定的，它將隨時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸析出，形成穩(wěn)定的針狀碳化物，造成焊縫的強(qiáng)度和硬度的提高，而塑性和韌性下降，即所謂的時(shí)效脆化。當(dāng)焊縫中加入像鈦、鋁及鋯之類的能形成穩(wěn)定氮化物的元素，能抑制或消除這種時(shí)效脆化現(xiàn)象。二、氫對(duì)焊接質(zhì)量的影響大量研究表明，氫對(duì)許多金屬及合金的性能都有不良的影響。對(duì)于焊接接頭來講，這種危害作用會(huì)更大。因此，應(yīng)從多方面采取有效的控制措施，盡量降低焊縫中的氫的含量，以改善接頭性能，焊縫質(zhì)量。就結(jié)構(gòu)鋼而言，氫對(duì)焊

23、接質(zhì)量的影響涉及兩個(gè)方面，即暫態(tài)影響和永久影響。暫態(tài)影響包括氫脆和白點(diǎn)，可通過焊后脫氫處理予以消除。永久影響包括氣孔和冷裂紋，這種影響一旦出現(xiàn)就無法消除。三、氧對(duì)焊接質(zhì)量的影響在焊接過程中，由于焊接氣氛和焊接熔渣在一般情況下具有一定的氧化性，導(dǎo)致焊接區(qū)的金屬必然會(huì)受到不同程度的氧化，從而對(duì)焊接過程和接頭性能產(chǎn)生危害作用。因此，必須采取各種有效的措施，降低氧對(duì)焊接質(zhì)量的不利影響，提高焊接接頭的性能。 （1）降低焊縫的力學(xué)性能 焊縫中的氧無論以何種形式存在，都會(huì)使焊縫的力學(xué)性能降低。隨著焊縫含氧量的增加，焊縫強(qiáng)度、塑性和韌性顯著降低，尤其是后者更為突出。此外，氧使鋼中有益元素?zé)龘p也是焊縫性能變差，

24、而且氧還可能引起焊縫的熱脆、冷脆和時(shí)效硬化。 （2）影響焊接過程和質(zhì)量 在鋼材焊接中，當(dāng)熔滴含氧和碳較多時(shí)，反而生成的CO氣體受熱膨脹，使熔滴爆炸，造成飛濺，從而影響焊接過程的穩(wěn)定性。同樣，溶解在熔池中的氧與碳可發(fā)生反應(yīng)，生成不溶于液態(tài)金屬的CO氣體，當(dāng)液態(tài)金屬凝固速度較快而CO來不及逸出時(shí)，將會(huì)在焊縫中形成CO氣體。 四、硫的危害及對(duì)焊縫質(zhì)量的影響硫是焊接材料和焊縫金屬中的雜質(zhì)，其對(duì)焊縫的危害主要表現(xiàn)在使焊縫產(chǎn)生硫化物夾雜，增大焊縫金屬產(chǎn)生結(jié)晶裂紋傾向，降低焊縫沖擊韌度和耐蝕性能。造成這些危害的主要原因如下： （1）在鋼鐵材料的焊接中，硫與鐵可能結(jié)合為FeS，成為焊縫金屬的夾雜之一。FeS與

25、液態(tài)鐵無限互溶，而在固溶鐵中溶解度很小，因此，當(dāng)焊接熔池結(jié)晶時(shí)，在晶界處將形成這兩種低熔共晶薄膜，增大了焊縫的結(jié)晶裂紋傾向，而且低熔共晶以片狀或鏈狀的形態(tài)分布于晶界，嚴(yán)重降低了焊縫的沖擊韌度和耐蝕性能。 （2）當(dāng)焊接合金鋼，尤其是含鎳量高的合金鋼時(shí)，由于硫與鎳能結(jié)合成NiS與鎳能形成熔點(diǎn)只有637C的低熔共晶NiS+Ni，顯著增大了產(chǎn)生結(jié)晶裂紋的傾向。 （3）當(dāng)鋼中含碳量增加時(shí)，更加重了硫在晶界處得偏析行為，使其危害程度進(jìn)一步加大。因此，減小焊縫含硫量的同時(shí)，也應(yīng)合理控制焊縫的含碳量。五、磷的危害 （1）磷在液態(tài)鐵中具有較高的溶解度，而在固態(tài)鐵中溶解度很小，故多以和的形式存在。當(dāng)熔池快速凝固時(shí)

26、，磷易發(fā)生偏析，在晶界處形成熔點(diǎn)為1048C的低熔共晶，從而使結(jié)晶裂紋傾向增大。同時(shí)，本身又脆又硬，而且常分布于晶界，削弱了晶粒之間的結(jié)合力，因而增加了焊接金屬的冷脆性，即沖擊韌度降低，脆性轉(zhuǎn)變溫度升高。 （2）在含鎳多的鋼中，磷與鎳能結(jié)合成,而與鎳能形成熔點(diǎn)為870C的低熔共晶+Ni，使結(jié)晶裂紋傾向進(jìn)一步加大。 （3）當(dāng)鋼中含碳量增加時(shí)，會(huì)加重磷在晶界處得偏析行為及其危害程度。因此，控制焊縫含磷量的同時(shí)，也應(yīng)合理控制焊縫的含碳量。綜上，在焊縫中各化學(xué)成分對(duì)焊縫的質(zhì)量都有不同程度的影響，要想得到高質(zhì)量的焊縫，就必須先預(yù)測(cè)焊縫中各種化學(xué)元素的含量，這樣才能在選擇焊接參數(shù)時(shí)加以優(yōu)化，如前所述，焊縫

27、的成分不僅取決于所用的焊接材料，而且也取決去被焊母材本身。為衡量二者的共同影響，才引入了熔合比的概念。在母材一定時(shí)，焊縫成分的控制主要有兩個(gè)途徑。一個(gè)是調(diào)整焊接材料的成分，另一個(gè)是控制焊接工藝來改變?nèi)酆媳?，例如，在堆焊時(shí)，應(yīng)盡量降低熔合比，以減小母材對(duì)焊縫層成分及性能的影響；在異種鋼焊接時(shí)，由于熔合比對(duì)焊縫成分的影響很大，應(yīng)根據(jù)確定的熔合比來選擇焊接材料。本文主要是研究焊縫熔合比及焊縫化學(xué)成分，所以在預(yù)測(cè)焊縫化學(xué)成分及其含量中，熔合比是不可或缺的一個(gè)重要實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。在本次研究中研究熔合比及焊縫化學(xué)成分的具體方法，如下：熔合比是指焊縫金屬中局部熔化的母材所占的比例，即（式1-1）6r-焊縫的熔合比

28、；mb-焊縫中熔化母材所占的質(zhì)量；md-焊縫中熔敷金屬所占的質(zhì)量。如上式所述，在計(jì)算焊縫熔合比時(shí)需要焊縫中熔化母材所占的質(zhì)量，焊縫中熔敷金屬所占的質(zhì)量，這兩組數(shù)據(jù)明顯不容易得到，考慮到母材和焊縫金屬的密度相差不大，細(xì)微的差別可以忽略不計(jì)，不會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響，所以將上式中的焊縫熔化母材所占的質(zhì)量用焊縫熔化母材所占的橫截面積代替，將上式中的焊縫中熔敷金屬所占質(zhì)量用焊縫熔敷金屬所占的橫截面積代替，代替后的計(jì)算公式如下：rAm /(Am+Ah) （式1-2）r-焊縫熔合比Am-焊縫中熔化母材所占的橫面積Ah-焊縫中熔敷金屬所占的橫截面積這樣就給在計(jì)算焊縫熔合比時(shí)贏得了便利。然而，如何才能得到焊縫中

29、熔化母材所占的質(zhì)量和熔敷母材所占的質(zhì)量？我們可以利用計(jì)算機(jī)繪圖軟件Potoshop CS4來計(jì)算焊縫不規(guī)則區(qū)域的面積。就能簡(jiǎn)便的準(zhǔn)確的計(jì)算出焊縫熔合比。在計(jì)算出熔合比后，已知各焊接工藝參數(shù)、焊絲型號(hào)、母材型號(hào)后，就能應(yīng)用如下公式計(jì)算出焊縫中各化學(xué)成分的含量： （式1-3）-焊縫中某合金化元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)-母材中該合金化元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)-焊縫熔敷金屬中該合金化元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)通過上述公式就能通過已知的母材鋼號(hào)和焊絲型號(hào)得到較為準(zhǔn)確的焊縫成分。在計(jì)算或者測(cè)定焊縫化學(xué)成分及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)，也可以使用電子探針的實(shí)驗(yàn)手段。電子探針的全稱為電子探針X射線顯微分析，它是電子光學(xué)和x射線光譜的結(jié)合產(chǎn)物?，F(xiàn)代的電子探針

30、是掃描型電子探針，通過電子束在樣品表面進(jìn)行光柵掃描，并利用色散的特征X射線信號(hào)調(diào)制陰極射線管的亮度，這樣得到的掃描圖像可顯示表面得讓分布狀態(tài)。電子探針是無機(jī)材料和有材料微區(qū)成分分析的工具，廣泛用于冶金、地質(zhì)、礦物、生物、醫(yī)學(xué)和考古等領(lǐng)域。電子探針的分析物質(zhì)元素的基本原理：由電子槍發(fā)射的電子被加速、聚焦后, 具有一定的能量, 當(dāng)其照射到樣品上后，使樣品的電子層受到激發(fā), 從而產(chǎn)生特征X射線。不同的元素, 其特征X射線的波長(zhǎng)不一樣, 根據(jù)這些特征X射線的波長(zhǎng)便可知道樣品中含有那些元素, 這就是定性分析。樣品中某種元素的含量越多, 所產(chǎn)生的特征X射線的強(qiáng)度也就越大.因此, 根據(jù)某元素的特征X射線強(qiáng)度

31、的大小, 也就可以計(jì)算出某元素的含量, 這就是定量分析。電子束照射到洋品上以后, 除了產(chǎn)生特征X射線外, 還產(chǎn)生二次電子、背散射電子、吸收電子等物理信息。利用這些物理信息就可以進(jìn)行掃描圖像的觀察, 主要有二次電子像、背散射電子像、吸收電子像,這就是掃措電子顯微鏡的功能和電子探針分析物質(zhì)元素的基本原理。電子探針分析的優(yōu)點(diǎn)：（1）.所需樣品少：電子探針分析是微束分析的一種，只要樣品直徑大于1微米就可進(jìn)行分析，因而所需的數(shù)量很少，這對(duì)很小的礦物顆粒或者較小的實(shí)驗(yàn)試塊提供了有利的研究手段。（2）.不破壞樣品：經(jīng)過電子探針分析的樣品，并不受到任何破壞，還可以進(jìn)行其他方面的測(cè)定，這對(duì)稀少珍貴的樣品，電子探

32、針提供了最為理想的研究手段。（3）.直觀：電子探針除了能進(jìn)行點(diǎn)分析外，還可以進(jìn)行掃描和面分析，這對(duì)了解樣品中元素的分布規(guī)律、共生關(guān)系和賦存狀態(tài)等提供了大量基礎(chǔ)資料。（4）.快速：因?yàn)殡娮犹结樢话愣加腥了牡雷V儀同時(shí)對(duì)不同元素進(jìn)行分析，并且這都是由計(jì)算機(jī)自動(dòng)操作和修正計(jì)算的，因面分析速度快，成本也較低。尤其是附帶有能譜儀后，更加快了分析速度。如上所述，電子探針能為本次課題研究帶來更為準(zhǔn)確的更為詳盡的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，但是電子探針同時(shí)也具備缺點(diǎn)，例如，1.對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備有很高的要求，在使用電子探針時(shí)需要電子探針和能譜儀的結(jié)合，這對(duì)實(shí)驗(yàn)成本的要求無疑增加了，2.在使用電子探針對(duì)本次需要研究的焊縫成分進(jìn)

33、行探測(cè)時(shí)，需要焊縫橫截面仔細(xì)的拋光，因?yàn)槿绻麙伖獠缓?，就?huì)嚴(yán)重的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，3.電子探針雖然能得到更為準(zhǔn)確的結(jié)果，但從上述介紹中就可以看出，在使用電子探針時(shí)，操作是很復(fù)雜繁瑣的。在權(quán)衡考慮后，決定使用第一種計(jì)算焊縫成分的方法也就是通過熔合比計(jì)算焊縫化學(xué)成分的方法，因?yàn)檫@種方法不僅僅在成本上有較大的節(jié)約作用，在實(shí)際操作上也很便利簡(jiǎn)單，并且可以得到較為準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。上述兩種方法均可得到的焊縫化學(xué)成分，通過計(jì)算焊縫的化學(xué)成分達(dá)到預(yù)測(cè)焊縫的質(zhì)量、焊縫的力學(xué)性能的目的，從而能在根源上優(yōu)化焊接工藝參數(shù)，并在焊后進(jìn)行一系列的焊后熱處理，在最大程度上改善焊縫的質(zhì)量，提高焊接效率，這樣就為在大量的

34、工業(yè)生產(chǎn)中得到了便利，減少了不必要得浪費(fèi)，從而達(dá)到了學(xué)以致用，將理論應(yīng)用到實(shí)踐中。1.3 研究?jī)?nèi)容和意義CO2氣體保護(hù)焊和手工電弧焊是兩種重要的金屬連接工藝手段。CO2氣體保護(hù)焊是一種先進(jìn)的焊接方法,它具有焊接質(zhì)量好、效率高、成本低、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。手工電弧焊是焊接生產(chǎn)的主要方法之一，手工電弧焊是將電能轉(zhuǎn)換為熱能的一種焊接方法。它們?cè)诠I(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。而其中焊縫成形的好壞直接影響著焊縫質(zhì)量的好壞。通過本課題研究焊縫成形的變化規(guī)律，來改善焊縫的質(zhì)量、減少材料的浪費(fèi)以及提高焊接工作效率。本課題研CO2氣體保護(hù)焊和手工電弧焊焊縫成形的特點(diǎn)及其影響因素。具體研究?jī)?nèi)容如下：（1）選擇不同的焊接工

35、藝參數(shù)，進(jìn)行CO2氣保焊和手工電弧焊焊接，分析焊接參數(shù)對(duì)焊縫熔深、熔寬、余高以及焊縫成形系數(shù)和焊縫熔合比的影響。（2）研究用軟件計(jì)算熔合比，并利用熔合比數(shù)據(jù)來計(jì)算焊縫的合金成分，分析如何通過控制焊接工藝參數(shù)來得到合適的熔合比，并以此來控制焊縫的化學(xué)成分。（3）研究和探討如何合理匹配焊接工藝參數(shù)來得到焊縫成形美觀、熔合良好、焊縫成形系數(shù)和焊縫熔合比合理的焊接接頭。焊縫成分對(duì)接頭的組織和性能有決定性的影響。因此，在焊接成分中必須盡量降低氮、氧、硫和磷等有害元素的含量，同時(shí)向焊縫添加有益的合金元素，實(shí)現(xiàn)焊縫金屬的凈化和合金化，達(dá)到提高接頭性能的目的。另外，在焊縫中，母材金屬熔合比的增加，意味著熔池中

36、母材金屬所占的比例增大、填充金屬元素被稀釋， 從而改變焊縫的成分、組織性能以及形貌。特別對(duì)于異種金屬或復(fù)合板的焊接，由于母材與填充金屬成分差別較大，母材的熔化對(duì)焊縫的成分、組織和性能的影響更大。為了獲得合適的焊縫成分、組織和性能， 需將母材的熔合比控制在特定的范圍內(nèi)。因而，測(cè)定對(duì)接焊縫熔合比的大小可以為異種材料或復(fù)合板焊接時(shí)焊接工藝參數(shù)、焊接材料的選擇提供一定的依據(jù)，具有重要的意義。所以，在焊接中熔合比與焊縫化學(xué)成分有著密不可分的關(guān)系，通過熔合比可以達(dá)到控制焊縫化學(xué)成分的目的，從而能夠盡量的減少焊縫中氮、氧、硫和磷等有害化學(xué)元素的含量，提高對(duì)焊縫有益的合金元素，達(dá)到最大限度上的提高焊縫質(zhì)量的目

37、的。本次課題主要是對(duì)焊接熔合比及焊縫化學(xué)成分進(jìn)行研究，深入的探尋熔合比對(duì)焊縫化學(xué)成分的影響，并通過計(jì)算焊縫熔合比，預(yù)測(cè)焊縫的化學(xué)成分，了解兩者的相互關(guān)系，希望能通過控制焊縫熔合比控制焊縫的化學(xué)成分，以減少對(duì)焊縫有害的的化學(xué)元素，增加對(duì)焊縫有益的化學(xué)元素，達(dá)到提高焊縫質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率及經(jīng)濟(jì)效益。2 堆焊接頭熔合比計(jì)算與焊縫成分預(yù)測(cè) 堆焊是在工件的任意部位焊敷一層特殊的合金面，在工件的表面或邊緣進(jìn)行熔敷一層耐磨、耐蝕、耐熱等性能金屬層的焊接工藝7，其目的是提高工作面的耐磨損，耐腐蝕和耐熱等性能，以降低成本，提高綜合性能和使用壽命，堆焊也常用于修歸利廢。堆焊對(duì)提高零件的使用壽命，合理使用材料，提高

38、產(chǎn)品性能，降低成本有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。不同的工件和堆焊焊條要采用不同的堆焊工藝 ，才能獲得滿意的堆焊效果。在近些年，堆焊作為材料表面改性的一種經(jīng)濟(jì)而快速的工藝方法，越來越廣泛地應(yīng)用于各個(gè)工業(yè)部門零件的制造修復(fù)中。為了最有效地發(fā)揮堆焊層的作用，希望采用的堆焊方法有較小的母材稀釋、較高的熔敷速度和優(yōu)良的堆焊層性能，即優(yōu)質(zhì)、高效、低稀釋率的堆焊技術(shù)8。在現(xiàn)代堆焊中，主要分為：埋弧堆焊、等離子弧堆焊、熔化極氣體保護(hù)電弧堆焊等焊接方法。2.1試驗(yàn)條件熔合比的大小與電弧形態(tài)、電弧長(zhǎng)度、電弧功率、工件上的熱輸入功率q 、工件上的比熱流q( r ) 、電弧氣氛、電弧力、熔滴過渡類型等多種因素有關(guān)。試驗(yàn)采取了固定

39、影響焊縫成形系數(shù)的主要因素, 如: 保護(hù)氣體及流量、電弧能量參數(shù)(I a 、Ua ) 、焊接速度、干伸長(zhǎng)、鋼號(hào)與試件尺寸、試件初始溫度等, 并在試件表面進(jìn)行單道水平位置自動(dòng)堆焊。電源為NBC-400 型硅整流平特性直流電源, 弧長(zhǎng)自調(diào)節(jié)方式為等速送絲配恒壓源系統(tǒng)9。表2-1、圖2-1和圖2-4的其它試驗(yàn)條件均為: 干伸長(zhǎng)15 mm, CO2 氣體流量20 L/ min, 試件尺寸170 mm100mm 16 mm , 鋼號(hào)16Mn; 實(shí)芯焊絲( 鍍銅) H08Mn2Si/ 1.2 mm, 藥芯焊絲( 鍍銅) FT -50/1.2 mm。表2-1FCAW 與CO2 焊接的焊縫幾何尺寸組號(hào)焊接電流

40、( A)/ 電弧電壓(V)焊接速度( mm/ s)焊縫尺寸( 實(shí)芯) ( mm)焊縫尺寸( 藥芯) (mm)WhrahSWWhrahFC1100/ 213.48.30.952.93.852.168.840.92.363.262.712150/ 233.410.42.414.16.511.611.521.092.823.912.943200/ 253.413.623.194.137.321.8614.621.113.024.133.544250/ 293.416.65.434.149.571.7316.761.293.785.073.315300/ 333.417.97.815.213.011.

41、3820.182.424.026.443.13備注：asw-實(shí)芯焊絲余高（mm）；hsw：實(shí)芯焊絲熔深（mm）；藥芯焊絲熔深（mm）注:W 熔寬hr 熔深a余高h(yuǎn)焊縫厚度( h= hr + a) , SW實(shí)芯焊絲的焊縫形狀系數(shù), FC藥芯焊絲的焊縫形狀系數(shù) 在對(duì)焊縫進(jìn)行焊接后，對(duì)焊縫截面進(jìn)行處理時(shí)，使用編號(hào)逐級(jí)遞增的砂紙?jiān)谒C(jī)上打磨，直到表面光亮。再用Cr2O3水溶液在細(xì)布上磨損（打磨時(shí)間不宜過長(zhǎng)）。洗凈后，晾干。再用硝酸溶液在試塊表面擦拭，直至顯示融合區(qū)，再用無水酒精擦拭。再拿到金相顯微鏡下觀察各實(shí)驗(yàn)組的焊接截面的宏觀金相。觀察后并對(duì)焊縫截面照相保存，得到各組的焊縫截面金相圖，如下：a1a

42、5: 實(shí)芯焊絲；b1b5: 藥芯焊絲；Vw = 3. 4 mm/ s圖2-1各組焊縫的宏觀金相( 照片)具體應(yīng)用計(jì)算機(jī)繪圖軟件Potoshop CS4軟件，在此以圖9中的c實(shí)驗(yàn)組焊縫的金相圖為例，詳細(xì)的敘述。先對(duì)手工電弧焊4塊試樣的焊縫橫截圖片進(jìn)行處理：選取目標(biāo)區(qū)域：利用工具欄中的“套索”工具對(duì)焊縫橫截圖片中的焊縫輪廓進(jìn)行選取10，在焊縫區(qū)選取兩個(gè)部分分別為圖2-1中的Am區(qū)域和Ah區(qū)域。“套索”還有“多邊形套索”和“磁性套索”，對(duì)于焊縫輪廓較清晰的圖片可直接用“磁性套索”工具進(jìn)行選取，用鼠標(biāo)沿目標(biāo)焊縫區(qū)域邊界點(diǎn)擊一下后沿邊界移動(dòng)，則會(huì)選擇出目標(biāo)邊界；對(duì)于焊縫輪廓較為模糊的圖片可使用“多邊形套

43、索”進(jìn)行選取，用鼠標(biāo)沿目標(biāo)焊縫區(qū)域邊界拉動(dòng)并不斷點(diǎn)擊左鍵，則會(huì)選擇出目標(biāo)區(qū)域。填充：在選取出焊縫目標(biāo)區(qū)域Am或Ah后，對(duì)選取的目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行填充。Am區(qū)域和Ah區(qū)域分別用不同的且與背景圖片顏色有較大反差的顏色進(jìn)行填充。這樣有利于下一步對(duì)兩個(gè)目標(biāo)區(qū)域面積的計(jì)算。如圖2-2所示，c圖為上述試塊a焊縫橫截圖片焊縫區(qū)域填充后的效果圖，其中Am區(qū)域?yàn)樗{(lán)色部分，Ah區(qū)域?yàn)榧t色部分。然后再執(zhí)行“窗口直方圖”的命令，點(diǎn)擊“直方圖”面板右上的小箭頭，勾選“擴(kuò)展視圖”和“顯示統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)”，記下“像素”的數(shù)據(jù)。如圖2-3所示，這里的“像素”為1864，即所選區(qū)域包含18224個(gè)像素。然后取消選擇，發(fā)現(xiàn)“像素”變?yōu)?82

44、24，這就是這個(gè)圖片的像素?cái)?shù)，如圖2-2所示。 圖2-2 圖片像素 圖2-3目標(biāo)區(qū)域像素圖2-1中試塊焊縫橫截圖均由等邊長(zhǎng)的矩形截取，故4張圖片的像素均相等為18224。由于圖片為矩形，所以很容易計(jì)算其面積，再根據(jù)像素?cái)?shù)的比例，我們就能求出紅色區(qū)域的面積了。我們按實(shí)際像素測(cè)量出圖片的長(zhǎng)和寬分別為127mm和53mm，圖片中母材的厚度測(cè)得為32mm而母材的實(shí)際厚度為7mm，所以比例系數(shù)x32/7。故圖片的實(shí)際長(zhǎng)為127/x27.78mm，實(shí)際寬度為53/x11.59mm。于是所選取的紅色目標(biāo)區(qū)域Ah的面積為：27.7811.5918641822432.93mm2。用同樣的方法可以求出藍(lán)色目標(biāo)區(qū)域

45、Am的面積，在軟件Potoshop中，Am區(qū)域的像素為1674，故Am的面積為27.7811.59167418224=29.58 mm2因此，由式1-2樣c合比r為：Am/(AmAh)0.52上述過程就為本次實(shí)驗(yàn)計(jì)算熔合比的方法。在以下各實(shí)驗(yàn)中凡是涉及到計(jì)算熔合比的，都是應(yīng)用的此方法，在下文中不再贅述。在計(jì)算出熔合比后，已知各焊接工藝參數(shù)、焊絲型號(hào)、母材型號(hào)后，就能應(yīng)用上述公式計(jì)算出焊縫中各化學(xué)成分的含量。應(yīng)用計(jì)算機(jī)繪圖軟件Potoshop CS4，對(duì)上圖中的各焊縫金相圖片進(jìn)行染色處理，將Am區(qū)域用藍(lán)色染色，Ah區(qū)域用紅色進(jìn)行染色，這樣便于區(qū)分，從而得到下圖： 依次為：a、b、c、d、e、f、

46、g、h、i、j圖2-4 染色處理后的焊縫金相圖然后利用計(jì)算機(jī)繪圖軟件Potoshop CS4，對(duì)上圖各染色部分面積進(jìn)行計(jì)算，最后應(yīng)用上述式1-2，對(duì)染色后的焊縫金相組織進(jìn)行熔合比計(jì)算，得到如下表：表2-2 各組焊縫的熔合比組別abcdefghij0.430.520.540.600.410.510.530.520.540.55母材的鋼號(hào)為16Mn，具體化學(xué)成分如下表：表2-3 16Mn的化學(xué)成分及質(zhì)量分?jǐn)?shù)11牌號(hào)化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（%）C Mn SiPSCr16Mn0.10.21.21.60.20.60.030.03上述實(shí)芯焊絲的牌號(hào)為H08Mn2Si，具體的化學(xué)成分如下：表2-4 實(shí)芯焊絲H

47、08Mn2Si的化學(xué)成分12牌號(hào)化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（%）CMnSiCrSPH08Mn2Si0.111.702.100.650.950.20.0350.035現(xiàn)在已知實(shí)芯焊絲的化學(xué)成分和母材的鋼號(hào)，如前文所述，可以根據(jù)公式（1-3），計(jì)算在利用實(shí)芯絲焊接時(shí)焊縫的化學(xué)成分，具體化學(xué)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)，如下表：表2-5 實(shí)芯焊絲H08Mn2Si焊接時(shí)焊縫化學(xué)成分組別化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（%）CSiMnPSa0.0520.1490.4590.8001.4851.8850.0330.033b0.0620.1570.4160.7681.4401.8400.0320.032c0.0650.1590.4070.7

48、611.4301.8300.0320.032d0.0720.1640.3800.7401.4001.6000.0320.032e0.4920.1470.4660.0811.4951.8950.0330.033上述藥芯焊絲的牌號(hào)為FT -50，具體的化學(xué)成分如下表：表2-6 藥芯焊絲( 鍍銅) FT -50的化學(xué)成分13牌號(hào)化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（%）CMnSiCrMoCuSPFT -500.051.200.40現(xiàn)在已知實(shí)芯焊絲的化學(xué)成分和母材的鋼號(hào)，如前文所述，可以根據(jù)公式（1-3），計(jì)算在利用實(shí)芯絲焊接時(shí)焊縫的化學(xué)成分，具體化學(xué)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)。根據(jù)上述的方法計(jì)算藥芯焊絲( 鍍銅) FT -50焊

49、接焊縫，得到：表2-7藥芯焊絲( 鍍銅) FT -50焊接時(shí)焊縫化學(xué)成分組別化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（%）CSiMnPSf0.0860.1270.2980.5021.201.4160.0150.015g0.0870.1300.2940.5061.201.4120.0160.016h0.0860.1280.2960.5041.201.4080.0160.016i0.0880.1310.2920.5081.201.4160.0160.016j0.0890.1330.2900.05101.201.4200.0170.0172.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)論在表2-1中可以看到在實(shí)芯焊絲實(shí)驗(yàn)組中，a到e是隨著焊接電流和焊接

50、電壓不斷增加的，焊接速度保持不變，所以從a到e焊接線能量是在不斷的升高的，從而在焊接過程的角度，焊接時(shí)焊接線能量在不斷的增加所以在焊接過程中熔化的母材越來越多，熔合比自然也會(huì)逐漸增加，因?yàn)槟覆恼颊麄€(gè)熔化金屬的比例增加。反觀表2-2，可以發(fā)現(xiàn)從a到e的焊縫熔合比在統(tǒng)計(jì)學(xué)角度有增大的趨勢(shì)，沒有很直觀的表現(xiàn)出來是因?yàn)樵谠囼?yàn)中做的實(shí)驗(yàn)組較少，如果增加實(shí)驗(yàn)組，肯定能較為明顯的反應(yīng)這一事實(shí)，同樣在表2-2中，觀察藥芯焊絲的實(shí)驗(yàn)組，即f到j(luò)，就可以看出，同樣是在焊接電壓電流的增加的條件下，該組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)明顯呈逐漸增大的事態(tài)，上述結(jié)論在這組實(shí)驗(yàn)中得到良好的體現(xiàn)。另外，對(duì)表2-5和表2-7進(jìn)行對(duì)照研究，發(fā)現(xiàn)，雖

51、然在表7中各有害的化學(xué)元素比表8中的要低一些，在表2-5中，可以觀察到，從ae實(shí)驗(yàn)組中波動(dòng)較大，在不同焊接工藝參數(shù)下，焊縫中各化學(xué)成分存在很大的區(qū)別，但是表2-7中可以看到從fj的各組焊縫中化學(xué)成分較為穩(wěn)定，波動(dòng)小，對(duì)焊縫成形起到較好的促進(jìn)作用，這一點(diǎn)從圖2-1中的焊縫金相圖中也可以明顯的變現(xiàn)。3 平板對(duì)焊接頭熔合比計(jì)算與焊縫成分預(yù)測(cè)3.1 對(duì)接接頭的特點(diǎn)將同一平面上的兩個(gè)被焊工件的邊緣相對(duì)焊接起來而形成的接頭稱為對(duì)接接頭。換言之，對(duì)接接頭是將兩塊鋼板的邊緣相對(duì)配置，并使其表面成一直線而結(jié)合的接頭。對(duì)接接頭是各種焊接結(jié)構(gòu)中采用最多、也是最完善的一種焊接形式，具有受力好、強(qiáng)度大和節(jié)省金屬材料的特

52、點(diǎn)。因?yàn)槿绱?，?duì)接接頭成為了焊接結(jié)構(gòu)中最常用的接頭形式。但是兩焊件對(duì)接連接，被連接件邊緣加工及裝配要求則較高。在焊接生產(chǎn)中，通常使對(duì)接接頭的焊縫略高于母材板面。由于余高的存在造成構(gòu)件表面的不光滑，在焊縫與母材的國(guó)度處會(huì)引起應(yīng)力集中。具體形式如下圖：圖3-1 對(duì)接接頭 在對(duì)接接頭焊縫中分為四種主要類型，相應(yīng)為：1B、2B、3B和4B。 根據(jù)坡口和組裝形式，每種B型焊縫又可以細(xì)分為幾種形式具體如表8所示:表3-1 對(duì)接接頭焊縫的主要形式焊縫的定義對(duì)接焊縫（B型）1B無封底焊道，無墊板V型坡口 I型坡口2B有封底焊道，且焊縫應(yīng)焊透V型坡 I型坡口3B有或沒有封底焊道，焊縫可不焊透4B使用臨時(shí)性或永久性墊板本節(jié)著重研究對(duì)接接頭中I型接頭的熔合比及焊縫具體成分。3.2實(shí)驗(yàn)組一的相關(guān)計(jì)算3.2.1對(duì)接接頭的熔合比計(jì)算本次用來計(jì)算熔合比的焊縫，是由兩塊厚度為4mm，鋼號(hào)為WCX355的母材，采用直流反接的CO2氣體保護(hù)焊的焊接方法14，并選擇的是實(shí)芯焊絲( 鍍銅) H08Mn2Si/ 1.0 mm。兩組實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)中，焊接工藝參數(shù)各有不同，具體指標(biāo)如下表：表3-2 兩組實(shí)驗(yàn)的焊接工藝參數(shù)焊縫編號(hào)焊接電流（I/A）焊接電壓（U/V）焊接速度v/（mm/s）焊接熱輸入量E（KJ/cm）坡口間隙尺寸（mm）1# 210 22 8.47 4.36 32# 20