塑性成型原理6

1、第三章 金屬材料焊接成型 3.1 焊接基本原理思考（1）什么是焊接、什么是釬焊、什么是粘接？（2）什么是焊接熱效率、焊接熱輸入？（3）什么是焊接溫度場(chǎng)，焊接熱循環(huán)？（4）焊接接頭的組成和形成過(guò)程？1焊接基本原理（1）焊接過(guò)程的物理本質(zhì)焊接的定義：被焊工件的材質(zhì)（同種或異種），通過(guò)加熱或加壓或二者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材質(zhì)達(dá)到原子間的結(jié)合而形成永久性連接的工藝過(guò)程。焊接、釬焊和粘接的區(qū)別： 焊接：兩個(gè)被焊材料之間形成了共同的晶粒； 釬焊：只是釬料熔化，而母材不熔化，一般不易形成共同的晶粒，只是在釬料和母材之間形成有相互原子滲透的機(jī)械結(jié)合； 粘接：是靠粘結(jié)劑和母材之間的粘合作用，一般

2、沒(méi)有原子間的相互滲透和擴(kuò)散。2焊接方法分類焊接成型熔化焊接固相焊接釬焊電弧焊電阻焊激光焊電子束焊摩擦焊爆炸焊擴(kuò)散焊火焰、真空氣焊3各種焊接熱源的主要特性4焊接基本原理幾個(gè)重要概念： 電弧焊的熱效率電弧的功率：q=UIq電弧功率，WU焊接電弧電壓，VI焊接電流，A有效熱功率：qe=UI-功率有效系數(shù)或熱效率5典型電弧焊的熱量分配6焊接基本原理幾個(gè)重要概念： 焊接熱輸入Q焊接熱輸入：Q=UI/V熱效率，U焊接電弧電壓，VI焊接電流，AV焊接速度7焊接基本原理（2）焊接溫度場(chǎng)焊接傳熱的基本形式： 熱源傳熱給焊件主要是輻射和對(duì)流； 母材和焊條獲得熱能后熱的傳播以熱傳導(dǎo)為主。 熱的傳遞： 傳導(dǎo)、對(duì)流和輻

3、射8焊接基本原理焊件上（包括內(nèi)部）某瞬時(shí)的溫度分布成為“溫度場(chǎng)”，可以用數(shù)學(xué)的關(guān)系表示如下： T = f (x,y,z)其中 T焊件上某點(diǎn)的瞬時(shí)溫度； x,y,z焊件某點(diǎn)的空間坐標(biāo)； t時(shí)間。焊接溫度場(chǎng)的一般特征9焊接基本原理 把焊件上瞬時(shí)溫度相同的各點(diǎn)連接在一起，成為一條線或一個(gè)面。等溫線/等溫面等溫線和溫度梯度不同方向的溫度梯度10焊接基本原理 在焊接熱源的作用下，焊件上某點(diǎn)的溫度隨時(shí)間的變化過(guò)程稱為焊接熱循環(huán)。焊接熱循環(huán)低碳鋼堆焊焊縫臨近各點(diǎn)的焊接熱循環(huán)11焊接基本原理（3）熔焊焊接接頭的形成熔焊時(shí)焊接接頭經(jīng)歷三個(gè)過(guò)程： 焊接熱過(guò)程 焊接化學(xué)冶金過(guò)程 金屬凝固結(jié)晶和相變過(guò)程12焊接基本原

4、理焊接接頭的組成： 焊縫（1） 熔合區(qū)（2） 熱影響區(qū)（3） 母材（4）焊接接頭示意圖13高斯面熱源旋轉(zhuǎn)高斯體熱源模型q(0,0)xz(0,0,H)y應(yīng)用舉例焊接基本原理激光-電弧復(fù)合熱源數(shù)值模擬14復(fù)合熱源焊接激光電弧相互增強(qiáng)因素的影響模型的建立焊接基本原理15焊接過(guò)程穩(wěn)態(tài)時(shí)的溫度場(chǎng)分布云圖溫度場(chǎng)云圖焊接基本原理16溫度場(chǎng)對(duì)比分析復(fù)合熱源焊接TIG焊接焊接基本原理17實(shí)測(cè)：鎂合金焊接溫度場(chǎng)紅外測(cè)溫鎂合金復(fù)合焊接紅外測(cè)溫原理圖SAT6000A焊接基本原理18鎂合金復(fù)合熱源焊接溫度場(chǎng)特征鎂合金復(fù)合焊接溫度場(chǎng)與TIG焊接溫度場(chǎng)對(duì)比焊接基本原理19紅外測(cè)溫校正實(shí)際溫度與測(cè)量溫度擬和曲線 鎂合金焊接溫

5、度場(chǎng)紅外測(cè)溫焊接基本原理20紅外實(shí)際測(cè)量與數(shù)值模擬復(fù)合焊接溫度場(chǎng)結(jié)果B 數(shù)值模擬背面溫度場(chǎng)A 校正后背面紅外溫度場(chǎng)T (K)T (K)(mm)(mm)鎂合金焊接溫度場(chǎng)實(shí)測(cè)與模擬比較(mm)(mm)焊接基本原理21I=110A, V=1500mm/min(Others such as P=400W, Dla=1.5mm, Z=-1mm are the same)模擬結(jié)果實(shí)測(cè)焊縫復(fù)合熱源對(duì)接焊焊縫形狀的模擬焊接基本原理22焊接熱循環(huán)曲線數(shù)值模擬結(jié)果實(shí)際測(cè)量結(jié)果焊接基本原理23高速攝像試驗(yàn)裝置示意圖高速攝像機(jī)：CPL-MS25K采集速度：1072幀/秒實(shí)測(cè)：電弧圖像采集焊接基本原理24交流柔性輸入方式TIG電弧交流正半波區(qū)間交流負(fù)半波區(qū)間過(guò)零位置電流I/A時(shí)間T/ms實(shí)測(cè)鎂合金電