焊接化学冶金过程共需8学时.pptVIP

第2章 焊接化学冶金 内容： 2.1焊接化学冶金过程特点 2.2气相对金属的作用 2.3熔渣及其对金属的作用 2.4焊缝金属的净化及合金过渡 2.1焊接化学冶金过程特点 2.1.1焊条熔化及熔池形成 2.1.2焊接过程中对熔融金属的保护 2.1.3 焊接化学冶金反应区及其反应条件 2.1.4 焊接工艺条件与化学冶金反应的关系 焊接化学冶金过程：熔化焊时，焊接区内各种物质之间在高温下相互作用的过程。 要点：各种物质包括气体、液态金属、固态金属、熔渣。 对焊缝金属的成分、性能，某些焊接缺陷（气孔、结晶裂纹）等有很大的影响。 本章以 焊条电弧焊 焊接低碳钢/低合金钢 冶金问题为研究对象。 2.1.1焊条熔化及熔池形成 1、焊条的加热及熔化 （1）焊条的加热 电阻热：焊接电流通过焊芯时产生的电阻热。（600～650oC) 电弧热：焊接电弧传给焊条端部的热量。（部分） 化学反应热：药皮部分化学物质化学反应时产生的热量（极少） （2） 焊条金属的熔化速度 焊条金属的平均熔化速度： 单位时间内熔化的焊芯质量或长度称为～,与焊接电流成正比 焊条金属平均熔敷速度： 单位时间内真正进入焊缝金属的那一部分金属的质量称～ 熔滴：在电弧热的作用下，焊条端部熔化形成的滴状液态金属。熔滴过渡：…… （3） 焊条金属熔滴及过渡特性 a）熔滴的过渡形式 b) 熔滴的比表面积和 与周围介质相互作用时间 c）熔滴温度 ? 实测手工电弧焊碳钢焊条: 熔滴平均温度： 1800-2400℃ 熔渣平均温度： 1600℃ 熔池平均温度： 1770±100℃ 电流越大温度越高，焊丝直径越细温度越高。 2 熔池的形成 （1）熔池的形状和尺寸 熔池为半椭球，几何尺寸：Hmax(深度）, Bmax（宽度）, L（长度） P2——比例系数，取决于焊接方法和规范 2.4-5.5 I——焊接电流 U——焊接电压 该式适用于点状热源 。 比表面积： 熔池 (0.3~13)×10cm2/kg （2）熔池的质量和存在时间 质量：手弧焊：0.6~16g，一般小于5g 埋弧焊：最大100g。 最大存在时间：几秒-几十秒 比熔滴长。  tmax=L/v v：焊速 平均存在时间：   mp：熔池的质量 ρ：熔池液态金属的密度 Aw：焊缝的横截面积 （3）熔池温度 熔池中部温度最高，头部次之，其次是尾部。 （4）熔池运动状态 a）液态金属密度差引起自由对流运动 b）表面张力差引起强迫对流运动 c） 熔池中各种机械力搅拌 d）对焊接质量的影响 2.1.2焊接过程中对熔融金属的保护 1、 保护的必要性及目的 现象：氧氮显著提高 减少有害杂质 保护合金元素烧损 目的：减少和防止空气（氧、氮）进入焊接区，避免合金元素烧损，降低焊缝的性能。焊接化学冶金首要任务。 2、保护方式和效果 真空：电子束焊(小于0.0133Pa） 气体：TIG焊, CO2, MIG 熔渣：埋弧焊 气-渣：手工焊、药芯焊 自保护：焊丝含脱氧剂，脱氮剂（非机械隔离空气） 即便有保护（隔离空气），因药皮或保护气体的双刃特性，还需进行冶金处理，获得合适焊缝成分和性能，如合金过渡（焊接化学冶金的第二个任务） 3、焊条的组成（补充内容） （1）焊芯-焊丝 作用：导电、填充金属。 （2）药皮 作用：①机械保护作用 ②冶金处理作用 药皮组成 ①稳弧剂 :改善引弧性能和提高电弧燃烧的稳定性，原材料为易电离或电离势低的物质。如：K2CO3、CaCO3大理石、长石、钾水玻璃 ②造渣剂:造成具有一定物理性能、化学性能的熔渣，起到保护作用和改善焊缝成型。 如：钛铁矿、金红石、萤石、长石（硅酸盐）等。 ③造气剂:造气保护 ,有机物、碳酸盐.有机物如：木粉、淀粉、析出气体CO2、H，碳酸盐析出气体CO2，高温时产生CO。 ④脱氧剂:降低药皮中或熔渣的氧化性和脱除金属中的氧。