母材的熔化和焊缝成形.pptxVIP

第三章 母材的熔化和焊缝成形;3.1 焊缝形成过程及焊缝形状尺寸 ;图3-1 熔池内沿焊缝纵向轴线上的温度分布示意图 1－熔池前部 2－熔池尾部;图3-2熔池结晶过程示意图; 焊缝的形状一般是指焊缝横截面的形状。 焊缝的表示参数： 焊缝熔深H：指母材熔化的深度； 焊缝熔宽B：两焊趾之间的距离 焊缝余高h： 焊缝成形系数φ：φ＝B/H 余高系数Ψ：Ψ＝B/h ;图3-3 对接接头和角接接头焊缝形状和尺寸 H－焊缝熔深，B－焊缝熔宽，h－焊缝余高， Ah－填充金属熔化面积，AM－母材熔化面积;熔合比γ：指单道焊时，在焊缝横截面上熔化的母材所占的面积与焊缝的总面积之比。 熔合比γ用下式计算： γ= AM/( AM+ Ah) （3－1） AM：熔化的母材在焊缝横截面积中所占的面积； Ah：填充金属在焊缝横截面中所占的面积。;; 电弧的热量使工件受热熔化，但电弧的热量中输入工件的只是一部分。因此，要先知道电弧的热输入、热效率及工件上温度分布，才能知道熔池形状尺寸。;3.2.1 焊接电弧的热输入功率;;表3-1 各种弧焊方法的热效率η;3.2.2 焊接温度场;1. 焊接温度场的解析计算; 对于作用在半无限物体表面上以v速移动点热源, 焊件上任意一点A点的温度解析表达式： T:点A的加热温度； r:点A到动坐标系原点O的空间距离； x:是运动坐标系中点A在轴上的坐标； v:是点热源的运动速度； ;图3-4 熔池形状示意图;2.焊接熔池的特征参数;;3. 实际焊接条件与解析计算的假设条件的差异 ;;3.2.3 焊件比热流与焊接参数的关系;图3-5 正态分布比热流;2. 比热流分布与电弧参数之间的关系;2) 电弧电流对比热流的影响 电流增加，qm增加， 分布半径ra增大 ;3) 钨极端部角度和端部直径对比热流的影响 随着钨极磨尖角度和端部直径的增大，比热流的分布从正态分布过渡到近似于直角分布，同时qm变小。 ;3.2.4 熔池尺寸与比热流分布的关系;3.3 熔池受到的力及其对焊缝成形的影响;3.3.1. 熔池金属的重力 ;3.3.2. 表面张力;3.3.3.焊接电弧力 ;图3-11 电弧静压力对焊缝成形的影响;3.3.4. 熔滴冲击力 ;3.4 焊接参数和工艺因素对焊缝成形的影响;2. 电??电压对焊缝成形的影响;;3. 焊接速度对焊缝成形的影响; 焊接速度是评价焊接生产率的一项重要指标。 为了提高焊接生产率，应该提高焊接速度，但为了保证焊缝尺寸，在提高焊接速度的同时要相应提高焊接电流和电弧电压，这三个量是相互联系的。 还应考虑采用大功率焊接电弧、高焊接速度焊接时，有可能在焊件熔化形成熔池过程中及熔池凝固过程中产生焊接缺陷，如咬边、裂纹等，所以提高焊接速度是有限度的。;3.4.2 焊接电流种类和极性、电极尺寸对焊缝成形的影响; （1）钨极氩弧焊时，直流正接时形成的焊缝熔深最大，直流反接时的熔深最小，交流居于两者之间。 钨极氩弧焊焊接钢、钛等金属材料时应该采用直流正接。 钨极氩弧焊焊接铝、镁及其合金时，需要利用电弧的阴极清理作用清理母材表面的氧化膜，采用交流为好，由于方波交流的波形参数可调，则焊接效果更好。;（2）熔化极电弧焊时，直流反接时的焊缝熔深和熔宽都要大于直流正接的情况，交流焊接的熔深和熔宽居于两者之间。 埋弧焊时，多采用直流反接；而埋弧堆焊时则采用直流正接以减小熔深。 熔化极气体保护电弧焊时，由于直流反接时不仅熔深大，而且焊接电弧和熔滴过渡过程都较直流正接和交流时稳定，而且具有阴极清理作用，因此被广泛采用，而直流正接和交流则一般不被采用。;2. 钨极端部形状、焊丝直径和伸出长度的影响; ③焊丝伸出长度 焊丝伸出长度L↑→焊缝余高h↑.而熔深略有下降. ①L↑→PR→熔丝熔化加快→h↑ ②焊丝熔化快→熔池中液态金属增多.稍有妨碍基本金属的继续熔化.故熔深略有下降. 焊丝直径愈细和材料电阻率愈大时,这种影响愈明显.故细焊丝不锈钢熔化极电弧焊时.必须注意控制焊丝干伸长度的稳定.;3.4.3 其它工艺因素对焊缝成形的影响;图3-13 间隙和坡口对焊缝成形的影响;2. 电极（焊丝）倾角;图3-14 焊丝倾角对焊缝成形的影响;3. 焊件倾角; 上坡焊时：熔深大，熔宽窄，余高大。 熔池内液体金属受重力和电弧力的作用流向熔池尾部.电弧能