塑性成型原理6.pptVIP

第三章 金属材料焊接成型 3.1 焊接基本原理 （1）焊接过程的物理本质 焊接方法分类 （2）焊接温度场 （3）熔焊焊接接头的形成 实测：镁合金焊接温度场红外测温 镁合金复合热源焊接温度场特征 红外测温校正 复合热源对接焊焊缝形状的模拟 焊接热循环曲线 实测：电弧图像采集 * * 思考 （1）什么是焊接、什么是钎焊、什么是粘接？ （2）什么是焊接热效率、焊接热输入？ （3）什么是焊接温度场，焊接热循环？ （4）焊接接头的组成和形成过程？ 焊接基本原理 焊接的定义： 被焊工件的材质（同种或异种），通过加热或加压或二者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子间的结合而形成永久性连接的工艺过程。 焊接、钎焊和粘接的区别： 焊接：两个被焊材料之间形成了共同的晶粒； 钎焊：只是钎料熔化，而母材不熔化，一般不易形成共同的晶粒，只是在钎料和母材之间形成有相互原子渗透的机械结合； 粘接：是靠粘结剂和母材之间的粘合作用，一般没有原子间的相互渗透和扩散。 焊接成型 熔化焊接 固相焊接 钎焊 电弧焊 电阻焊 激光焊 电子束焊 摩擦焊 爆炸焊 扩散焊 火焰、真空 气焊 各种焊接热源的主要特性 焊接基本原理 几个重要概念： 电弧焊的热效率η 电弧的功率：q=UI q—电弧功率，W U—焊接电弧电压，V I—焊接电流，A 有效热功率：qe=ηUI η-功率有效系数或热效率 典型电弧焊的热量分配 焊接基本原理 几个重要概念： 焊接热输入Q 焊接热输入：Q=ηUI/V η—热效率， U—焊接电弧电压，V I—焊接电流，A V—焊接速度 焊接基本原理 焊接传热的基本形式： 热源传热给焊件主要是辐射和对流； 母材和焊条获得热能后热的传播以热传导为主。 热的传递： 传导、对流和辐射 焊接基本原理 焊件上（包括内部）某瞬时的温度分布成为“温度场”，可以用数学的关系表示如下： T = f (x,y,z) 其中 T—焊件上某点的瞬时温度； x,y,z—焊件某点的空间坐标； t—时间。 焊接温度场的一般特征 焊接基本原理 把焊件上瞬时温度相同的各点连接在一起，成为一条线或一个面。 等温线/等温面 等温线和温度梯度 不同方向的温度梯度 焊接基本原理 在焊接热源的作用下，焊件上某点的温度随时间的变化过程称为焊接热循环。 焊接热循环 低碳钢堆焊焊缝临近各点的焊接热循环 焊接基本原理 熔焊时焊接接头经历三个过程： 焊接热过程 焊接化学冶金过程 金属凝固结晶和相变过程 焊接基本原理 焊接接头的组成： 焊缝（1） 熔合区（2） 热影响区（3） 母材（4） 焊接接头示意图 高斯面热源 旋转高斯体热源模型 q(0,0) x z (0,0,H) y 应用举例 焊接基本原理 激光-电弧复合热源数值模拟 复合热源焊接激光电弧相互增强因素的影响 模型的建立 焊接基本原理 焊接过程稳态时的温度场分布云图 温度场云图 焊接基本原理 温度场对比分析 复合热源焊接 TIG焊接 焊接基本原理 镁合金复合焊接红外测温原理图 SAT6000A 焊接基本原理 镁合金复合焊接温度场与TIG焊接温度场对比 焊接基本原理 实际温度与测量温度拟和曲线 镁合金焊接温度场红外测温 焊接基本原理 红外实际测量与数值模拟复合焊接温度场结果 B 数值模拟背面温度场 A 校正后背面红外温度场 T (K) T (K) (mm) (mm) 镁合金焊接温度场实测与模拟比较 (mm) (mm) 焊接基本原理 I=110A, V=1500mm/min (Others such as P=400W, Dla=1.5mm, Z=-1mm are the same) 模拟结果 实测焊缝 焊接基本原理 数值模拟结果 实际测量结果 焊接基本原理 高速摄像试验装置示意图 高速摄像机：CPL-MS25K 采集速度：1072帧/秒 焊接基本原理