母材熔化与熔池形态PPT学习教案.pptx

会计学1母材熔化母材熔化(rnghu)与熔池形态与熔池形态第一页，共16页。二、熔池形状和尺寸二、熔池形状和尺寸：半椭球体：半椭球体 1.宽度、深度和长度宽度、深度和长度焊接电流焊接电流(dinli)的增加，熔池的最大深度的增加，熔池的最大深度Hmax增大；增大；熔池的最大宽度熔池的最大宽度Bmax相对减小；相对减小；随电弧电压升高，随电弧电压升高，Hmax减小，减小，Bmax增加。增加。熔池的长度与电弧能量成正比，近似估算：熔池的长度与电弧能量成正比，近似估算：L=P2q=P2UI 第1页/共16页第二页，共16页。n n2 2 熔池的质量和存在时间熔池的质量和存在时间熔池的质量和存在时间熔池的质量和存在时间n n熔熔熔熔池池池池的的的的质质质质量量量量很很很很小小小小：手手手手工工工工电电电电弧弧弧弧焊焊焊焊时时时时，0.6-16g0.6-16g，多多多多数数数数情情情情况况况况下下下下为为为为5g5g以以以以下下下下；自自自自动动动动理理理理弧弧弧弧焊时，熔池的质量较大焊时，熔池的质量较大焊时，熔池的质量较大焊时，熔池的质量较大(jio d)(jio d)，但通常也小于，但通常也小于，但通常也小于，但通常也小于100g100g。n n熔池存在的时间很短，一般只有几秒至几十秒。熔池存在的时间很短，一般只有几秒至几十秒。熔池存在的时间很短，一般只有几秒至几十秒。熔池存在的时间很短，一般只有几秒至几十秒。n n熔池中冶金反应时间是很短暂的，但比熔滴阶段存在的时间长。熔池中冶金反应时间是很短暂的，但比熔滴阶段存在的时间长。熔池中冶金反应时间是很短暂的，但比熔滴阶段存在的时间长。熔池中冶金反应时间是很短暂的，但比熔滴阶段存在的时间长。熔池最大存在时间熔池最大存在时间(shjin)（熔池长度决定）：（熔池长度决定）：第2页/共16页第三页，共16页。三、熔池的温度三、熔池的温度三、熔池的温度三、熔池的温度熔池各处的温度不均匀。熔池各处的温度不均匀。熔池各处的温度不均匀。熔池各处的温度不均匀。熔池前部，母材就不断地熔化熔池前部，母材就不断地熔化熔池前部，母材就不断地熔化熔池前部，母材就不断地熔化熔熔熔熔池池池池中中中中部部部部(zhn(zhn b)b)电电电电弧弧弧弧下下下下面面面面熔熔熔熔池的表面池的表面池的表面池的表面 具有最高的温度。具有最高的温度。具有最高的温度。具有最高的温度。熔池后部的温度逐渐降低。熔池后部的温度逐渐降低。熔池后部的温度逐渐降低。熔池后部的温度逐渐降低。低低低低碳碳碳碳钢钢钢钢熔熔熔熔池池池池的的的的平平平平均均均均温温温温度度度度约约约约为为为为1770100 1770100。熔池的温度分布熔池的温度分布1-中部中部(zhn b)2-前部前部 3-后部后部第3页/共16页第四页，共16页。四、熔池中金属的流动四、熔池中金属的流动四、熔池中金属的流动四、熔池中金属的流动熔熔熔熔池池池池中中中中液液液液体体体体金金金金属属属属发发发发生生生生强强强强烈烈烈烈(qin(qin li)li)运运运运动动动动，使使使使熔熔熔熔池池池池中中中中热量和质量传输过程得以进行。热量和质量传输过程得以进行。热量和质量传输过程得以进行。热量和质量传输过程得以进行。1 1 运动方向：运动方向：运动方向：运动方向：熔熔熔熔化化化化的的的的母母母母材材材材由由由由熔熔熔熔池池池池前前前前部部部部，沿沿沿沿结结结结晶晶晶晶前前前前沿沿沿沿的的的的弯弯弯弯曲曲曲曲表表表表面面面面向向向向熔池的后部运动；熔池的后部运动；熔池的后部运动；熔池的后部运动；熔池的表面上，液态金属由熔池的后部向中心运动。熔池的表面上，液态金属由熔池的后部向中心运动。熔池的表面上，液态金属由熔池的后部向中心运动。熔池的表面上，液态金属由熔池的后部向中心运动。2 2 运动作用：运动作用：运动作用：运动作用：a)a)使使使使母母母母材材材材和和和和焊焊焊焊条条条条金金金金属属属属充充充充分分分分混混混混合合合合，形形形形成成成成成成成成分分分分均均均均匀匀匀匀的的的的焊焊焊焊缝金属。缝金属。缝金属。缝金属。b)b)有有有有利利利利于于于于气气气气体体体体和和和和非非非非金金金金属属属属夹夹夹夹杂杂杂杂物物物物外外外外逸逸逸逸，加加加加速速速速冶冶冶冶金金金金反反反反应应应应，消除焊接缺陷消除焊接缺陷消除焊接缺陷消除焊接缺陷(如气孔如气孔如气孔如气孔)，提高焊接质量。，提高焊接质量。，提高焊接质量。，提高焊接质量。图图1-5 TIG1-5 TIG焊焊钛合金时熔池钛合金时熔池中金属中金属(jnsh)(jnsh)的流的流向向 第4页/共16页第五页，共16页。第四节第四节 焊缝焊缝(hn fn)成形成形 一、焊缝形成过程一、焊缝形成过程 电弧焊中，母材金属和焊丝金属受电弧热作用被电弧焊中，母材金属和焊丝金属受电弧热作用被熔化熔化(rnghu)熔滴过渡熔滴过渡形成熔池形成熔池先后先后结晶形成焊缝，直至焊接过程结束。结晶形成焊缝，直至焊接过程结束。因熔池中各部分与电弧热源(ryun)中心距离不同及周围散热条件不同等原因使熔池的温度分布不均匀，这种不均匀决定了熔池的凝固有先后之分。处于电弧正下方的熔池前部温度高，而离电弧稍远的尾部温度低。第5页/共16页第六页，共16页。二、焊缝形状尺寸二、焊缝形状尺寸焊焊缝缝形形状状一一般般指指焊焊缝缝截截面面形形状状，以以熔熔深深H、熔宽、熔宽B和余高和余高h表示。表示。熔熔深深是是指指母母材材熔熔化化的的深深度度，熔熔宽宽是是指指两两焊焊趾趾之之间间的的距距离离，焊焊缝缝余余高高是是指指焊焊缝缝截截面面上上两两焊焊趾趾连连线线之之上上的的那那部部分焊缝金属分焊缝金属(jnsh)的最大高度。的最大高度。焊焊缝缝成成形形系系数数 =B/H 余余高高系系数数B/h 第6页/共16页第七页，共16页。三、焊缝三、焊缝(hn fn)金属的熔合比金属的熔合比 表表征征缝缝截截面面形形状状特特征征参参数数，局局部部熔熔化化的的母母材材在在焊焊缝缝(hn fn)金金属属中中所所占占的百分比叫做熔合比的百分比叫做熔合比 第7页/共16页第八页，共16页。四四、焊焊接接参参数数和和工工艺艺(gngy)因因素素对对焊缝成形的影响焊缝成形的影响 1.焊接参数的影响焊接参数的影响(1)焊焊接接电电流流 电电流流增增大大，焊焊缝缝熔熔深深和和余余高高都都增增加加，而而熔熔宽宽则则几几乎乎(jh)不不变变或或略略有有增增加加。焊焊缝缝成成形形系系数数因因熔熔深增大而碱小，熔合比也有所增加。深增大而碱小，熔合比也有所增加。(2)电弧电压 电弧电压即电弧长度(chngd)增大，焊缝熔宽显著增加而熔深和余高略有减小，熔合比稍有增加。(3)焊接速度 当其他条件一定，焊接速度提高时，单位长度焊缝上的热输入及焊丝金属的熔敷量均减小，熔深、熔宽和余高均会减小，而熔合比几乎不变。从提高焊接生产率来考虑，焊速越快越好。但要保证合理的焊缝尺寸，必须在提高焊速的同时，相应地提高焊接电流和电弧电压。第8页/共16页第九页，共16页。2工艺因素的影响工艺因素的影响 (1)电流的种类电流的种类(zhngli)和极性和极性 (2)钨极端部形状、焊丝直径和伸出长度钨极端部形状、焊丝直径和伸出长度 (3)电极倾角电极倾角 (4)焊件倾角焊件倾角 (5)坡口和间隙坡口和间隙 (6)保护条件保护条件 (7)焊件材料和厚度焊件材料和厚度 为获得良好的焊缝成形，必须根据焊件的材料和厚度、接头形式、焊缝的空间位置以及工作条件对接头性能及焊缝的尺寸要求等合理地选择焊件方法和焊接(hnji)参数。第9页/共16页第十页，共16页。五、焊缝成形缺陷及产生原因五、焊缝成形缺陷及产生原因五、焊缝成形缺陷及产生原因五、焊缝成形缺陷及产生原因(yunyn)(yunyn)1 1焊缝尺寸不符合要求焊缝尺寸不符合要求焊缝尺寸不符合要求焊缝尺寸不符合要求 影响：表面高低不平、影响：表面高低不平、波形粗劣、宽度不均波形粗劣、宽度不均匀，除造成焊缝成形匀，除造成焊缝成形不美观外，还影响焊不美观外，还影响焊缝与母材金属的结合缝与母材金属的结合强度。余高过高，则强度。余高过高，则易形成应力集中；余易形成应力集中；余高太低，则不能得到高太低，则不能得到足够的接头强度。足够的接头强度。原因：由焊件坡口原因：由焊件坡口角度不当角度不当(b dn)、装配间隙不均匀或、装配间隙不均匀或焊接参数不当焊接参数不当(b dn)等因素所致。等因素所致。第10页/共16页第十一页，共16页。2咬边咬边 概念：电弧将焊缝边缘熔化后，没有得到填充金属的概念：电弧将焊缝边缘熔化后，没有得到填充金属的补充而留下缺口补充而留下缺口(quku)的现象叫咬边。的现象叫咬边。影响：减弱了焊件的有效截面，使焊接接头强度降低；影响：减弱了焊件的有效截面，使焊接接头强度降低；造成应力集中，焊缝承载后可能在咬边处产生裂纹。造成应力集中，焊缝承载后可能在咬边处产生裂纹。产生原因：大电流高速焊接时，焊缝两侧熔化不良，产生原因：大电流高速焊接时，焊缝两侧熔化不良，可能产生咬边。横焊及角焊缝焊接时，如果一次焊接可能产生咬边。横焊及角焊缝焊接时，如果一次焊接的焊脚过大、电压过高或焊枪角度不当，也可能造成的焊脚过大、电压过高或焊枪角度不当，也可能造成咬边。咬边。第11页/共16页第十二页，共16页。3未熔透与未熔合未熔透与未熔合 概念：焊接接头根部未概念：焊接接头根部未熔透称为未焊透；在焊熔透称为未焊透；在焊道与母材之间、焊道与道与母材之间、焊道与焊道之间未能完全熔化焊道之间未能完全熔化(rnghu)结合的部分称结合的部分称为未融合为未融合。影响：未熔透与未熔合常伴有夹渣，同时易引起应影响：未熔透与未熔合常伴有夹渣，同时易引起应力集中，这些都使捍接接头的力学性能降低。力集中，这些都使捍接接头的力学性能降低。产生原因产生原因(yunyn)：焊接电流太小、焊速过快、坡：焊接电流太小、焊速过快、坡口尺寸不合理、焊枪未对准焊缝中心或磁犏吹使电口尺寸不合理、焊枪未对准焊缝中心或磁犏吹使电孤煸离焊缝中心等。焊件清理不良，杂质阻碍母材孤煸离焊缝中心等。焊件清理不良，杂质阻碍母材边缘与根部之间以及焊层之间的熔合，也易引起未边缘与根部之间以及焊层之间的熔合，也易引起未焊透。焊透。第12页/共16页第十三页，共16页。4焊瘤焊瘤概念：焊接时，熔化概念：焊接时，熔化(rnghu)金属流到焊缝金属流到焊缝以外未熔化以外未熔化(rnghu)的的母材上形成金属瘤的现象母材上形成金属瘤的现象叫焊瘤，也称满溢叫焊瘤，也称满溢。影响：焊瘤部位往往还存在夹渣与未熔透。影响：焊瘤部位往往还存在夹渣与未熔透。产生原因：主要原因是填充金属产生原因：主要原因是填充金属(jnsh)量过多，如焊丝伸量过多，如焊丝伸出长度过长、坡口过小、焊速太慢、电弧电压过低、焊丝未出长度过长、坡口过小、焊速太慢、电弧电压过低、焊丝未对准焊缝等均可能产生焊瘤。对准焊缝等均可能产生焊瘤。第13页/共16页第十四页，共16页。5弧坑弧坑概念：焊焊缝收尾概念：焊焊缝收尾(shuwi)处熔池冷却收处熔池冷却收缩形成的下陷现象称为缩形成的下陷现象称为弧坑弧坑。影响：弧坑可减少焊接接头的有效工作截面，并易产生影响：弧坑可减少焊接接头的有效工作截面，并易产生弧坑裂纹。弧坑裂纹。产生原因：熄弧过快，填充金属不足及熄弧时电流过大产生原因：熄弧过快，填充金属不足及熄弧时电流过大等。等。防止措施：焊条电弧焊的收弧过程中注意使焊枪在收尾防止措施：焊条电弧焊的收弧过程中注意使焊枪在收尾(shuwi)处作短时间停留渐渐拉开电弧。使填充金处作短时间停留渐渐拉开电弧。使填充金属填满熔池。焊接薄件时，电流不宜过大。在埋弧焊收属填满熔池。焊接薄件时，电流不宜过大。在埋弧焊收尾尾(shuwi)时应分两步时应分两步“停止停止”，不可一下突然熄弧。，不可一下突然熄弧。另外，若在焊接设备上设置电流衰减装置另外，若在焊接设备上设置电流衰减装置 第14页/共16页第十五页，共16页。6焊穿及塌陷焊穿及塌陷(txin)概念：在焊缝上形成穿孔，概念：在焊缝上形成穿孔，称为焊穿。若液体金属从称为焊穿。若液体金属从焊缝背面漏出凝成疙瘩，焊缝背面漏出凝成疙瘩，正面正面(zhngmin)下陷，下陷，称为塌陷称为塌陷。影响：焊穿和塌陷均严重破坏焊缝成形，是不允许存在的焊影响：焊穿和塌陷均严重破坏焊缝成形，是不允许存在的焊接缺陷。接缺陷。产生原因：电流过大、焊速过慢及坡口间隙过大等都可能产生原因：电流过大、焊速过慢及坡口间隙过大等都可能(knng)造成上述缺陷。气体保护焊时，保护气体流量过大造成上述缺陷。气体保护焊时，保护气体流量过大也是形成焊穿的原因之一。也是形成焊穿的原因之一。第15页/共16页第十六页，共16页。