母材的熔化與焊縫成形

1、重點 熱輸入、線能量、熔深、熔寬、 成形系數(shù)、余高、熔合比等基本概念； 標征熔池及焊縫形狀尺寸的參數(shù)； 焊接參數(shù)對焊縫形狀尺寸的影響。母材熔化和焊縫成形基本要求熟練掌握標征熔池及焊縫形狀尺寸的幾個參數(shù)。熟練掌握熱輸入、線能量、熔深、熔寬、成形 系數(shù)、余高、熔合比等基本概念。 了解作用于熔池上的力。熟練掌握焊接參數(shù)對焊縫形狀尺寸的影響。了解各種焊縫缺陷形成的原因及預(yù)防措施。一、電弧的熱輸入（一）熱輸入： 輸入至工件的熱功率或單位時間內(nèi)輸入至工件的熱量。q = 0.24 Ua Ia 式中-電弧加熱工件的熱效率。3.1 電弧熱與熔池形狀尺寸的關(guān)系（二）電弧加熱工件的熱效率 電弧熱損失：1）幅射，對流

2、散熱2）加熱W極，焊條頭的熱量3）加熱焊劑，焊條頭4）飛濺熱損失 影響的因素：1）焊接方法： TIG、 CO2 、 MIGSAW的不同。2）焊接規(guī)范： 熔池的形狀尺寸（三）熔池的形狀及表征參數(shù) 1、熔池的基本概念由母材上熔化的金屬（焊絲、工件）組成的、具有一定幾何形狀的液態(tài)屬屬叫熔池。引弧后。經(jīng)過一過渡期后，熔池穩(wěn)定，形狀不再發(fā)生變化。熔池的形狀為一半橢球形。yzHl1l2x2、熔池的表征參數(shù)： 熔寬B； 熔深； 前部長度L1； 尾部長度L2 在做出一些假設(shè)的基礎(chǔ)上，可推導(dǎo)出上述幾個尺寸與焊速s，熱輸入q之間的關(guān)系： ； ； ； 。B = 2H式中：Tm材料的熔點； 導(dǎo)熱系數(shù)； a熱擴散率；

3、c比熱； 密度。 （四）工件上的比熱流 1、基本概念 (1) 比熱流：通過單位面積輸入至工件的熱功率。式中：q(r)離中心距離為r的某點的比熱流；qm中心處的比熱流；k電弧集中系數(shù)。 由 可推導(dǎo)出： 式中 為加熱斑點的半徑:(2)加熱斑點： 熱源傳遞給工件的熱量是通過一定的面積進行的，該面積叫加熱斑點。加熱斑點內(nèi)的每一點處的比熱流是不相同的。 q(r)在加熱斑點內(nèi)呈正態(tài)分布，即：qm0.005qm2、電弧參數(shù)對比熱流的影響 1) Ua： Ua增大，r k qm 2) Ia： Ia增大， r稍有增大，k下降，q增大，qm增大。 3) 鎢極尖角及直徑： dw增大或w增大，qm減小。 3、比熱流對熔

4、池尺寸的影響 K則HB K則HB（焊速大時） B（焊速小時） 一、使熔池凹陷的作用力 1、電弧靜壓力及動壓力： Fp、Fc均指向熔池，使之洼凹陷，熱源下移，有利 于增大H。 MIG焊時的Fp易于導(dǎo)致指狀熔深。 2、細熔滴的沖擊力： 使熔凹陷，增大H，易于導(dǎo)致指狀熔深 3、熔池金屬的重力： 其大小正比于熔池體積，其作用與空間位置有關(guān)。 (1) 立、仰、橫焊時，重力使熔池不穩(wěn)，易于使熔池下墜。 (2) 平焊時，穩(wěn)定 3-2 作用于熔池上的力及力對熔池的影響電弧力細熔滴的沖擊力FP及FC二、影響熔池對流的力 1、TIG焊時的等離子流力 等離子流挺度較小，碰到熔池后，沿著熔池向外走。因此，表面：從中心

5、向四周流；中心：從下至上；熔池淺而寬。 2、浮力中心：從下至上；熔池淺而寬。 3、電磁力 熔池上形成斑點時，電流進入熔池后發(fā)散，形成向下的推力，導(dǎo)致渦流換熱。增大熔深。4、表面張力 在F的作用下，液金從小的地方向大原地方流。 5、驅(qū)動力：體系表面自由能的減少。 影響換熱及潤濕角，從而影響焊縫的形狀及表面輪廓。1)如 , 則表面液態(tài)金屬由中心向四周流，熔池淺而寬。 2)如 , 則表面液金從四周向中心流，使熔池深而窄。 表面從中心向四周流；中心從下至上；熔池淺而寬。 2)含O、S、Bi 正好與前面相反討論： 1)不含O、S等表面活性物質(zhì):熔池表面熔池表面及內(nèi)部一、焊縫形狀參數(shù)及其與焊縫質(zhì)量的關(guān)系(

6、一) 基本參數(shù)：H、B、a 1、熔深H：Hweld=Hpool，直接影響承載能力。 2、熔寬B：Bweld=Bpool3-3 焊縫形狀參數(shù)及工藝因素對它的影響FHFmFmFHBHaFmHBFHFmaHBFHFm 3、 = B/H ，被稱為焊縫成形系數(shù)。意義： 1) 影響氣孔敏感性 2) 影響結(jié)晶方向 3) 影響中心偏析 大時較有利，一般應(yīng)大于1.25 4、余高a：一般規(guī)定：a=03mm或B/a48 1) 防止因疑固收縮而造成的缺陷 2) 增大承受靜載的能力 3) 造成應(yīng)力集中 4) 疲勞壽命下降5、熔合比：母材金屬在焊縫中的含量 調(diào)整熔合比可調(diào)整焊縫化學(xué)成分，改善性能。 一般通過開坡口來實現(xiàn)。

7、二、影響焊縫形狀尺寸的因素（一）焊接電流Ia Ia增大，H增大，a增大，B基本不變 1、Ia，F(xiàn)a 熱源下移H q= IU H H=km I 2、Ia增大，電弧分布半徑 增大但潛入工件深度大， 限制r有效增大，B基本不變。 減小。 3、Ia，焊絲熔化量增加，B不變， a。（二）電弧電壓 Ua，q增加不多， 增大，qm減小，因此， B、 增大，H、a 減小。 通常，Ia選定后，Ua也基本上定下來了?？?是根據(jù)板厚選Ia，再由Ia選定Ua。 （三）焊接速度 將q/w 定義為線能量，即單位長度的焊縫上輸入的熱量。 w增大時，q/w減小，H、B、a等均減小 為了促進生產(chǎn)率，應(yīng)提高w ，但為了保證焊透，

8、應(yīng)同時提高Ia，即采用大電流高速焊，這種方法易引起咬邊。通常采用雙弧焊或多弧焊來提高焊接速度。 （四）電流的種類及極性 TIG： MIG、CO2、SAW等：PAPK ，BDCSPBACBDCRPHDCSPHACBACBDCRPHDCSPHACHDCRPPAPK ，(五)電極形狀、尺寸、伸出長度 MIG焊： ds減小 qm 、H、a 、 B Ls減小 qm、H、a TIG焊： dw qm、H w qm 、B變化不大 (六)坡口、間隙 1、用于增大H，調(diào)整熔合比，改善結(jié)晶條件。 2、坡口、間隙越大，a。(七)電極傾角 1、前傾：電弧下液態(tài)金屬厚，電弧潛入深度小， 所以HBa。 2、后傾：相反。(八

9、)工件傾角 1、下坡焊：重力阻止液金后排，電弧潛入深度減小， HaB易于導(dǎo)致滿溢，未焊透等。 2、上坡焊：相 反。A過大、咬邊等缺陷。（九）工件材料 1、比熱容C：C，Vm，則H及B 2、密度：則H 3、板厚：當H0.6時，無影響（十）焊劑、藥皮及氣體 焊劑：穩(wěn)弧性差EB H 大壓力大EH 顆粒度小壓力大EH 氣體：導(dǎo)熱性高、解離嚴重 弧柱收縮EH3-4 焊縫缺陷 主要有：氣孔、裂紋、夾渣、未焊透、未熔合、燒穿、咬邊、焊瘤。一、未焊透 熔焊時，接頭根部未完全焊透的現(xiàn)象。最易發(fā)生在短路過渡CO2焊中。 原因：Ia太??； w太大； 坡口尺寸不合適。二、未熔合 熔焊時，焊道與焊道間或焊道與母材間未完

10、全熔化結(jié)合的部分叫未熔合。 原因：高速大電流焊；上坡焊。三、燒穿 熔焊時熔化金屬自焊縫背面流出，形成穿孔的現(xiàn)象叫燒穿。 原因： Ia過大；焊接速度過??；坡口尺寸過大。四、咬邊 沿焊趾的母材部位燒熔成凹陷或溝槽的現(xiàn)象叫咬邊。 原因：大電流高速焊；角焊縫、焊腳過大或Ua過大。五、焊瘤 熔焊時熔化金屬流淌到焊縫以外未熔合的母材上形成金屬瘤的現(xiàn)象叫焊瘤。 原因： 坡口尺寸??； Ua過?。桓缮扉L度太大。六、凹坑 焊縫表面低于母材表面的部分叫凹坑。 原因： Ia太大；坡口尺寸太大。七、塌陷 焊縫表面塌陷，背面凸起的現(xiàn)象。 原因： Ia太大；焊接速度太小。 良好焊縫成形的標準：無缺陷；表面過度圓滑。基礎(chǔ)：首先要保持住熔池一、平面內(nèi)直縫的焊接 1、平焊： 最容易成形。 薄板用單面單道焊。 厚板用單面多道焊、雙