焊接电弧与弧焊方法.pptx

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1、2023/2/162023/2/161 1第一节第一节 焊接电弧焊接电弧n n一、焊接电弧物理基础n n二、焊接电弧导电特性n n*三、三、焊接电弧工艺特性焊接电弧工艺特性第第第第1 1页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/162 2一、焊接电弧物理基础一、焊接电弧物理基础（一）（一）（一）（一）电弧电弧电弧电弧及其电场强度分布及其电场强度分布及其电场强度分布及其电场强度分布n n电弧定义：电弧是电弧定义：电弧是一种特殊的一种特殊的气体气体气体气体放放电现象，它是带电电现象，它是带电粒子通过两电极之粒子通过两电极之间气体空间的一种间气体空间的一种导电过程。导电过程。

2、n n实现了将电能转化实现了将电能转化为为机械能机械能、热能热能和和光能。光能。第第第第2 2页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/163 3非自持放电自持放电电流最大、电压最低、温度最高、发光最强n n气体是良好的绝缘体气体是良好的绝缘体 带电粒子密度带电粒子密度10-电弧辐射光电弧辐射光重要结论：重要结论：重要结论：重要结论：当当电电弧弧空空间间存存在在电电离离电电压压（或或激激励励电电压压）不不同同的的多多种种气气体体的的时时候候，在在外外加加能能量量的的作作用用下下，电电离离电电压压（或或激激励励电电压压）低低的的气气体体粒粒子子先先被被电电离离（或或激激励

3、励），若若这这种种气气体体的的足足以以维维持持电电弧弧的的稳稳定定燃燃烧烧，则则整整个个电电弧弧燃燃烧烧所所需需要要的的能能量量主主要要取取决决于于这这个个较较低低的的电电压压。因因而而电弧所要求的外加能量就比较低。电弧所要求的外加能量就比较低。n n*意义：稳弧剂的作用意义：稳弧剂的作用第第第第7 7页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/168 8n n基本规律：温度压力电离电压电离度带电粒子数电弧稳定性返回返回（2 2）电离的种类）电离的种类）电离的种类）电离的种类：热电离（弧柱）热电离（弧柱）场致电离（两极）场致电离（两极）光电离：仅对光电离：仅对K K、Na

4、Na、CaCa、AlAl的金属蒸汽的金属蒸汽碰撞电离（主要途径）第第第第8 8页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/169 9n n电离和阴极电子发射是电弧产生和维持不可缺少的必要条件 阴极发射出的电子，在电场的加速下碰撞电弧空间阴极发射出的电子，在电场的加速下碰撞电弧空间阴极发射出的电子，在电场的加速下碰撞电弧空间阴极发射出的电子，在电场的加速下碰撞电弧空间的中性粒子使之电离，从而是阴极电子发射充当了维的中性粒子使之电离，从而是阴极电子发射充当了维的中性粒子使之电离，从而是阴极电子发射充当了维的中性粒子使之电离，从而是阴极电子发射充当了维持电弧导电的持电弧导电的持

5、电弧导电的持电弧导电的原电子之源原电子之源原电子之源原电子之源。2、阴极电子发射、阴极电子发射第第第第9 9页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/161010n n（1 1）电子发射与逸出功）电子发射与逸出功n n定义：定义：电子发射：阴极中的自由电子受到一定的外加能电子发射：阴极中的自由电子受到一定的外加能量作用，从阴极表面逸出的过程量作用，从阴极表面逸出的过程 逸出功：一个电子从金属表面逸出所需的最低外逸出功：一个电子从金属表面逸出所需的最低外加能量。单位电子伏或者逸出电压加能量。单位电子伏或者逸出电压n n逸出功的大小受电极材料及表面状态的影响。逸出功的大小受

6、电极材料及表面状态的影响。金属表面存在氧化物时逸出功会减小金属表面存在氧化物时逸出功会减小n n表表1-31-3与表与表1-11-1比较比较第第第第1010页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/161111n n*（2）阴极斑点n n定义：阴极表面经常可以看到发出闪烁的区域，这个区域称为n n电子发射最集中的区域n n电流最集中流过的区域n n热阴极：斑点固定 W Cn n冷阴极：斑点不规则移动 Cu Fe Al n n阴极清理作用（阴极破碎）n n在铝合金焊接中作用最为明显第第第第1111页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/16121

7、2n n（3）电子发射的类型热发射热发射场致发射场致发射光发射光发射粒子碰撞发射粒子碰撞发射n n实际焊接过程中常常是几种发射形式共存第第第第1212页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/161313（三）带电粒子的消失（三）带电粒子的消失n n动态平衡：电弧稳定燃烧时，带电粒子的产生与消失处于动态平衡n n主要形式：1 扩散 2 复合第第第第1313页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/161414n n大多数粒子亲和能比较小，不易形成负离子n nF、Cl、O2、OH、NO等离子亲和能比较大，易于形成负离子。n n放热过程，在高温下不易

8、稳定存在n n影响：电子数量减少，导电困难，电弧稳定性降低电子数量减少，导电困难，电弧稳定性降低负离子运动速度慢，不能很好的导电负离子运动速度慢，不能很好的导电易于正离子复合易于正离子复合返回返回3 3 负离子形成负离子形成负离子形成负离子形成第第第第1414页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/161515三、焊接电弧的工艺特性三、焊接电弧的工艺特性n n焊接电弧与热能及机械能有关的工艺特性，主要包括电弧的热能特性、电弧的力学特性和电弧的稳定性等。第第第第1515页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/161616n n（一）电弧的热能特

9、性（一）电弧的热能特性（一）电弧的热能特性（一）电弧的热能特性n n电弧的温度分布电弧的温度分布熔点限制导热条件第第第第1616页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/161717n（二）电弧的力学特性（二）电弧的力学特性n n1 1、电弧力及其作用、电弧力及其作用 电弧力影响着熔深及熔滴的过渡，而且影响到熔电弧力影响着熔深及熔滴的过渡，而且影响到熔池的搅拌、焊缝成形及金属的飞溅等池的搅拌、焊缝成形及金属的飞溅等 *电弧力主要包括：电弧力主要包括：电弧力主要包括：电弧力主要包括：电磁收缩力、等离子流力、斑点电磁收缩力、等离子流力、斑点力等力等（1 1）电磁收缩力电磁收

10、缩力电磁收缩力电磁收缩力电磁力：电流流经距离不远电磁力：电流流经距离不远的两根平行导线时，电流的两根平行导线时，电流同向相吸，异向相斥。他同向相吸，异向相斥。他的大小与流过的电流大小的大小与流过的电流大小成正比，与两根导线之间成正比，与两根导线之间的距离成反比。的距离成反比。力大力小第第第第1717页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/161818n n电磁静压力：电弧轴向推力电磁静压力：电弧轴向推力在电弧横截面上分布不均匀，在电弧横截面上分布不均匀，弧柱轴线处最大，向外逐渐弧柱轴线处最大，向外逐渐减小，在焊件上表现为对熔减小，在焊件上表现为对熔池形成的压力池形成的

11、压力n n结果：结果：碗状熔深碗状熔深焊缝形状。焊缝形状。束缚弧柱直径束缚弧柱直径电磁搅拌（细化晶粒，排出气电磁搅拌（细化晶粒，排出气体及熔渣）体及熔渣）第第第第1818页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/161919n n（2 2）等离子流力：）等离子流力：高高温气流的高速运动，持温气流的高速运动，持续的冲向焊件，对熔池续的冲向焊件，对熔池形成附加压力。也称为形成附加压力。也称为电磁动压力。电磁动压力。n n电弧中等离子气流具有电弧中等离子气流具有很高的速度和加速度，很高的速度和加速度，可达数百米可达数百米/秒。秒。n n电弧中心线上等离子流电弧中心线上等离子流

12、力最大。力最大。n n电流越大，中心线上的电流越大，中心线上的动应力幅值越大，分布动应力幅值越大，分布区域越小。区域越小。第第第第1919页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/162020n n钨极氩弧焊的钨极锥角较小，电流较大，或者熔化极电弧焊采用喷射过渡工艺时，这种电弧的动压力较为显著。n n结果：指状熔深。n n增加电弧挺度，促进过渡，增大熔深，搅拌第第第第2020页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/162121n n（3）斑点力：电极上形成斑点时，由于斑点受到带电粒子的撞击，或金属蒸汽的反作用而对斑点产生的压力，称为，或斑点压力

13、。n n阴极斑点力大于阳极斑点力n n原因：正离子的质量远大于电子的质量 阴极斑点电流密度大，蒸汽反作 用力也大第第第第2121页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/162222n n斑点力阻碍熔滴过渡n n利用阳极斑点压力小的特点，直流焊接时，采用直流反接，直流反接，利于熔滴过渡，减小飞溅第第第第2222页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/162323n n2.电弧力的主要影响因素：焊接电流和电压焊接电流和电压焊丝直径焊丝直径电极极性电极极性气体介质气体介质钨极端部几何形状钨极端部几何形状第第第第2323页页页页/共共共共7878页页

14、页页2023/2/162023/2/162424n n（1）电流和电压的影响n n（2）焊丝直径的影响 焊接电流一定时，焊丝越细，电流密度越大，造成电弧锥形越明显。第第第第2424页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/162525（3）极性的影响斑点力作用，熔滴尺寸不同（4 4）气体介质的影响）气体介质的影响导导热热性性强强或或多多原原子子气气体体消消耗耗的的热热量量多多，引引起起电电弧弧收收缩缩，电电弧弧力力增强。增强。气体流量及电弧空间压力增强，也会引起电弧收缩。气体流量及电弧空间压力增强，也会引起电弧收缩。第第第第2525页页页页/共共共共7878页页页页20

15、23/2/162023/2/162626（三）焊接电弧的稳定性（三）焊接电弧的稳定性n n定义：电弧产生稳定燃烧（不产生断弧、飘移和偏吹等）的程度n n意义：是保证焊接质量的一个重要因素n n影响因素：操作技术、焊接电源特性、焊接材料特性、焊接工艺特性及磁偏吹等第第第第2626页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/1627271.焊接电源的影响：（1 1）焊接电源的特性）焊接电源的特性（2 2）焊接电源的种类）焊接电源的种类（3 3）焊接电源的空载电压）焊接电源的空载电压2.焊接材料药皮成分（稳弧剂、电离能低的成分药皮成分（稳弧剂、电离能低的成分K K、CaCa、N

16、aNa的氧化物）的氧化物）药皮偏心、局部脱落药皮偏心、局部脱落第第第第2727页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/1628283.焊接电流（越大越稳定）电离度、热发射能力增强电离度、热发射能力增强断弧弧长增加断弧弧长增加4.4.磁磁磁磁偏偏偏偏吹吹吹吹：实实际际焊焊接接过过程程中中，由由于于受受到到很很多多因因素素的的影影响响，电电弧弧周周围围磁磁力力线线均均匀匀分分布布的的状状态态被被破破坏坏，使使电电弧弧偏偏离离焊焊丝丝（条条）轴轴线线方方向向，这这种种现现象象称称为为，或或者者电电弧弧偏吹。偏吹。n n结果：影响焊接质量结果：影响焊接质量第第第第2828页页

17、页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/162929n n磁偏吹影响因素导线连接位置导线连接位置电弧附近电磁铁电弧附近电磁铁磁性回路磁性回路焊接位置焊接位置第第第第2929页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/163030n n减少磁偏吹的措施可能时采用交流电源代替直流电源可能时采用交流电源代替直流电源尽量采用短弧进行焊接尽量采用短弧进行焊接对于长和大的工件采用两端接地的方法对于长和大的工件采用两端接地的方法如果工件有剩磁，焊接前应消除如果工件有剩磁，焊接前应消除避免周围铁磁性物质的影响避免周围铁磁性物质的影响用厚药皮焊条代替薄药皮焊条用厚药皮

18、焊条代替薄药皮焊条第第第第3030页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/163131n n5.其他影响稳定性的因素：表面清洁状态表面清洁状态气流气流第第第第3131页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/163232n n焊丝的加热与熔化特性n n熔滴上的作用力n n*熔滴过渡的主要形式及特点熔滴过渡的主要形式及特点第二节第二节 焊丝的熔化与熔滴过渡焊丝的熔化与熔滴过渡第第第第3232页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/163333n n熔化极熔化极熔化极熔化极电弧焊：电弧焊：焊丝的熔化主要依靠焊丝的熔化主要依

19、靠阴极区阴极区阴极区阴极区或者或者阳极区阳极区阳极区阳极区产生的产生的热量以及焊丝伸出长度上热量以及焊丝伸出长度上的的电阻热电阻热电阻热电阻热。弧柱区产生的。弧柱区产生的热量对于焊丝的加热熔化热量对于焊丝的加热熔化作用比较小。作用比较小。n n非熔化极电弧焊：非熔化极电弧焊：非熔化极电弧焊：非熔化极电弧焊：弧柱区弧柱区弧柱区弧柱区产热熔化焊丝产热熔化焊丝产热熔化焊丝产热熔化焊丝一、焊丝的加热与熔化特性一、焊丝的加热与熔化特性（一）焊丝的热源（一）焊丝的热源 1、电弧热、电弧热第第第第3333页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/1634342、电阻热、电阻热n n焊

20、焊丝丝与与导导电电嘴嘴接接触触点点到到焊焊丝丝端端头头的的一一段段焊焊丝丝（即即焊焊焊焊丝丝丝丝伸伸伸伸出出出出长长长长度度度度，用用LsLs表表示示）有有焊焊接接电电流流通通过过，所所产产生生的的电电阻阻热热对对焊焊丝丝有有预预预预热热热热作作作作用用用用，从从而而影影响响焊焊丝丝的的熔熔化化速速度度。特特别别是是焊焊丝丝比比较较细细和和焊焊丝丝的的电电阻阻系系数数比比较较大大时时（如如不不锈锈钢钢），这这种种影影响更加明显。响更加明显。结论：结论：结论：结论：用于加热和熔化焊丝得总热量用于加热和熔化焊丝得总热量PmPm是单位时间内是单位时间内电弧热和电阻电弧热和电阻热热提供的能量。提供的能

21、量。第第第第3434页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/163535（二）焊丝的熔化特性（二）焊丝的熔化特性n n焊丝的熔化特性：焊丝的焊丝的熔化速度熔化速度和焊接和焊接电流之间的关系。其主要与电流之间的关系。其主要与焊丝材料焊丝材料及及焊丝焊丝直径直径有关。有关。材料不同：电阻率、熔化系数不同；材料不同：电阻率、熔化系数不同；焊丝直径：电阻不同、导热能力不同焊丝直径：电阻不同、导热能力不同返回返回返回返回第第第第3535页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/163636二、熔滴上的作用力二、熔滴上的作用力1、重力2、表面张力3、电弧力

22、4、熔滴爆破力5、电弧的气体吹力第第第第3636页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/1637371 1、重力：当、重力：当焊丝焊丝直径较大直径较大而而电流较小电流较小时，在平焊位置时，在平焊位置的情况下，使熔滴脱离焊的情况下，使熔滴脱离焊丝的力主要是重力。丝的力主要是重力。F Fg g=mg=4/3=mg=4/3 g g r r3 3n n重重力力大大于于表表面面张张力力时时，熔熔滴就要脱离焊丝。滴就要脱离焊丝。n n立立焊焊和和仰仰焊焊时时，重重力力阻阻碍碍熔滴过渡。熔滴过渡。第第第第3737页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/16

23、38382、表面张力n n在焊条端头上主要保持熔滴的主要作用力。n nF=2R表面张力系数与材料成分（O、S）、温度、气体介质等因素有关焊丝半径第第第第3838页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/1639393.电弧力：电弧对熔滴和熔池的机械作用力，包括：？电弧力只有在焊接电流较大的时候，才对熔滴过渡起主要作用；电流小时，重力表面张力其主要作用第第第第3939页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/1640404、熔滴爆破力：当熔滴内部因冶金反应而生成气体或者含有易蒸发金属时，在电弧高温的作用下，使气体体积膨胀而产生的内压力，致使熔滴爆破

24、，这一内压力称为，它促进熔滴过渡，但产生飞溅。第第第第4040页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/1641415、电弧的气体吹力造气剂碳元素氧化第第第第4141页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/164242n n熔滴过渡熔滴过渡n n定义：电弧焊时，焊丝的末端在电弧的高温定义：电弧焊时，焊丝的末端在电弧的高温作用下加热熔化，形成熔滴通过电弧空间向作用下加热熔化，形成熔滴通过电弧空间向熔池转移的过程，称为熔池转移的过程，称为 n n焊丝形成的熔滴作为填充金属与熔化的母材焊丝形成的熔滴作为填充金属与熔化的母材共同形成焊缝，因此，焊丝的加

25、热熔化及熔共同形成焊缝，因此，焊丝的加热熔化及熔滴的过渡过程将对焊接过程和焊缝质量产生滴的过渡过程将对焊接过程和焊缝质量产生直接的影响。直接的影响。*三、熔滴过渡的主要形式和三、熔滴过渡的主要形式和特点特点第第第第4242页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/164343（一）（一）自由过渡：熔滴经电弧空间自由飞行，焊丝的端头和熔池不发生直接接触。熔滴经电弧空间自由飞行，焊丝的端头和熔池不发生直接接触。（二）（二）接触过渡：焊丝端部的熔滴与熔池的表面通过接触而过渡。焊丝端部的熔滴与熔池的表面通过接触而过渡。熔化极气体保护焊时，焊丝短路并重复的引燃电弧，称为短熔化极气

26、体保护焊时，焊丝短路并重复的引燃电弧，称为短路过渡路过渡 TIGTIG焊时，焊丝作为填充金属，它与工件之间不引燃电弧，焊时，焊丝作为填充金属，它与工件之间不引燃电弧，搭桥过渡搭桥过渡（三）（三）渣壁过渡：与渣保护有关，发生在埋弧焊时，熔滴从熔渣的空腔壁上流下。与渣保护有关，发生在埋弧焊时，熔滴从熔渣的空腔壁上流下。第第第第4343页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/164444图图熔滴过渡的主要形式熔滴过渡的主要形式粒状过渡喷射过渡爆破过渡短路过渡搭桥过渡渣壁过渡套筒过渡第第第第4444页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/164545

27、（1 1）粗粗滴滴过过渡渡：电电流流比比较较小小和和电电压压比比较较高高时时，弧弧长长较较长长，使使熔熔滴滴不不易易与与熔熔池池短短路路。因因电电流流比比较较小小，弧弧根根面面积积的的直直径径小小于于熔熔滴滴直直径径，熔熔滴滴与与焊焊丝丝之之间间的的电电磁磁力力不不易易使使熔熔滴滴形形成成缩缩颈颈，同同时时斑斑点点压压力力又又阻阻碍碍熔熔滴滴过过渡渡。随随着着焊焊丝丝熔熔化化，颗颗粒粒长长大大，最最后后重重力力克克服服表表面面张张力力作作用用，而形成大的颗粒过渡。而形成大的颗粒过渡。n n电弧稳定性和焊缝质量都比较差。电弧稳定性和焊缝质量都比较差。（一）（一）自由过渡：1、滴状过渡n n电弧电

28、压高，根据电流大小、极性和保护气体种类不同，又可分为粗电弧电压高，根据电流大小、极性和保护气体种类不同，又可分为粗滴过渡和细滴过渡滴过渡和细滴过渡第第第第4545页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/164646（2 2）细细滴滴过过渡渡：电电流流比比较较大大，相相应应的的电电磁磁收收缩缩力力增增大大，表表面面张张力力减减小小，熔熔滴滴存存在在的的时时间间短短，熔熔滴滴细细化化，过过渡渡频频率率增增加加，电电弧弧稳稳定定性性比比较较高，飞溅少，焊缝质量高高，飞溅少，焊缝质量高n n气气体体介介质质或或焊焊接接材材料料不不同同时时，细细滴滴过过渡渡的的特特点点不不同同

29、。CO2CO2和和酸酸性性焊焊条条电电弧弧焊焊，熔熔滴滴非非轴轴向向过过渡渡；铝铝合合金金熔熔化化极极氩氩弧弧焊焊或或大大电电流流活活性性气体保护焊焊钢则轴向过渡气体保护焊焊钢则轴向过渡第第第第4646页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/164747n n易于出现于氩气或者富氩气体保护的焊接方法中。n n过渡时，细小的熔滴从焊丝端部连续不断的高速冲向熔池，过渡频率快，飞溅少，电弧稳定，热量集中，对焊件的穿透能力强，易形成指状熔深，适合焊接较厚的板材（3mm），不适合薄板.2、喷射过渡（射流过渡）第第第第4747页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162

30、023/2/164848n n在在ArAr或者富或者富ArAr保护气体保护气体电流小第第第第4848页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/1649491.短路过渡n n电弧引燃后随着电弧的燃烧，焊丝或者焊条端部形成熔滴并逐渐长大。当电流较小，电弧电压比较低，弧长比较短，熔滴未长成大滴就与熔池接触形成液态金属短路，电弧随之熄灭，金属熔滴过渡到熔池中去。熔滴脱落后，电弧重新引燃，如此交替，这种过渡称为（二）接触过渡（二）接触过渡n n概念：焊丝（或焊条）端部的熔滴与熔池表面通过接触而过渡概念：焊丝（或焊条）端部的熔滴与熔池表面通过接触而过渡的方式的方式n n分类：短路过

31、渡；搭桥过渡分类：短路过渡；搭桥过渡第第第第4949页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/165050n n出现场合：碱性焊条的焊出现场合：碱性焊条的焊条电弧焊条电弧焊 细细丝丝气气体体保保护护电弧焊（电弧焊（1.6mm1.6mm）n n短路过渡由燃弧和熄弧两短路过渡由燃弧和熄弧两个交替的阶段组成，电弧个交替的阶段组成，电弧的燃烧是不连续的。的燃烧是不连续的。n n实质：熔化速度与送丝速度不一致第第第第5050页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/165151n n短路过渡特点：燃弧熄弧交替进行燃弧熄弧交替进行平均电流小，峰值电流大，适合

32、平均电流小，峰值电流大，适合薄板及全薄板及全位置焊接位置焊接小直径焊条或焊丝，电流密度大，产热集小直径焊条或焊丝，电流密度大，产热集中，焊接速度快中，焊接速度快弧长短，焊件加热区小，质量高弧长短，焊件加热区小，质量高第第第第5151页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/1652522.搭桥过渡：非熔化极电弧焊。在表面张力、重力及电弧力的作用下，熔滴进入熔池。第第第第5252页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/165353（三）渣壁过渡：熔滴沿着熔渣壁面流入熔池的一种过渡形式n n出现场合：埋弧焊和焊条电弧焊第第第第5353页页页页/共共

33、共共7878页页页页2023/2/162023/2/165454第三节第三节 母材熔化与焊缝成形母材熔化与焊缝成形n n主要内容：单道焊缝的形成规律与影响因素单道焊缝的形成规律与影响因素缺陷的形成原因及改善措施缺陷的形成原因及改善措施第第第第5454页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/165555n n在在电电弧弧热热的的作作用用下下，焊焊丝丝与与母母材材被被熔熔化化，在在焊焊件件上上形形成成一一个个具具有有一一定定形状和尺寸的液态熔池。形状和尺寸的液态熔池。n n随随着着电电弧弧的的移移动动熔熔池池前前端端的的焊焊件件不不断断的的被被熔熔化化进进入入熔熔池池中中

34、，熔熔池池后后部部则则不不断断的的冷冷却却结结晶晶形形成成焊缝。焊缝。一、焊缝的形成过程一、焊缝的形成过程第第第第5555页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/165656n n温温度度分分布布不不均均匀匀：距距热热源中心距离、散热条件源中心距离、散热条件1.温度场和力对熔池形状的影响温度场和力对熔池形状的影响n n熔熔池池的的体体积积主主要要由由电电弧弧的的热作用热作用决定决定n n熔熔池池的的形形状状主主要要由由电电弧弧对对熔池的熔池的作用力作用力决定：决定：在在电电弧弧压压力力作作用用下下熔池表面出现熔池表面出现凹坑凹坑 熔熔滴滴过过渡渡机机械械冲冲击击力力对

35、对熔熔池池的的表表面面形形状状也也有有影响影响第第第第5656页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/165757n n空间位置不同重力、表面张力对熔池的作用不同n n工艺方法焊接参数也影响熔池的尺寸n n最希望的焊接空间位置n n保证位置的措施（翻转、强迫成型装置）2.工艺参数对熔池形状的影响工艺参数对熔池形状的影响第第第第5757页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/165858n n焊缝的结晶过程与熔池的形状有密切的关系，因而对焊缝的组织和质量有重要的影响。n n焊缝结晶总是从熔池边缘处母材的原始晶粒开始，沿着熔池散热的相反方向进行，

36、直至熔池中心与不同方向结晶而来的晶粒相遇为止。3.结晶过程对熔池形状的影响结晶过程对熔池形状的影响第第第第5858页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/165959n n所有的结晶晶粒的方向都与熔池的池壁相垂直。n n焊缝成形系数：熔池的宽度c与熔池深度之比s。第第第第5959页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/166060n n成形系数小，焊缝的枝晶会在焊缝的中心交叉，易使低熔点的杂质聚集在焊缝中心而形成裂纹、气孔、夹渣等缺陷n n熔池的形状决定了晶粒的交角，尾部越细长，焊缝中心晶粒交角越大，杂质偏析严重，产生裂纹的可能性越大，焊接速

37、度过大易出现这种情况第第第第6060页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/166161焊缝的有效厚度焊缝宽度焊缝余高焊缝余高系数：焊缝宽度/焊缝余高二、焊缝形状与焊缝质量的关系二、焊缝形状与焊缝质量的关系第第第第6161页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/1662621.焊缝厚度s：是焊缝质量优劣的主要指标，焊缝余高和宽度则应与焊缝厚度有合理的比例。n n成形系数小（优缺点）n n在实际焊接过程中，在保证焊透 的前提下焊缝成形系数的大小应该根据焊缝产生裂纹和气孔的敏感性来确定。n n埋弧焊1.25，堆焊=10第第第第6262页页页页/共

38、共共共7878页页页页2023/2/162023/2/1663632.余高（h）问题n n实际焊接中允许存在余高03mm，或余高系数为48 (余高系数余高系数=c/h)=c/h)n n要求严格的场合，可磨平第第第第6363页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/1664643.熔合比：焊缝截面上母材熔化部分所占面积与焊缝全部面积之比n n熔合比越大，焊缝成分越接近母材第第第第6464页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/166565n n焊接参数：对焊接质量影响较大的焊接工艺参数（焊接电流、焊接电压、焊接速度、焊接热输入等）n n工艺因数：

39、其他焊接工艺参数（焊丝直径、电流种类及极性、电极、焊件倾角、保护气体）n n结构因数：坡口形状、间隙、焊件厚度三、焊接三、焊接工艺参数工艺参数对焊缝成形的影响对焊缝成形的影响第第第第6565页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/1666661.焊接参数的影响有效厚度焊缝宽度余高第第第第6666页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/1667672.焊接工艺因数的影响电流种类及极性电流种类及极性焊丝直径和伸出长度焊丝直径和伸出长度电极倾角电极倾角焊件倾角焊件倾角第第第第6767页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/

40、1668683、结构因数：焊件材料和厚度焊件材料和厚度坡口和间隙坡口和间隙第第第第6868页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/1669691.焊缝的成形尺寸不符合要求四、成型缺陷的产生和防止四、成型缺陷的产生和防止第第第第6969页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/1670702.咬边第第第第7070页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/1671713.未焊透和未熔合第第第第7171页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/1672724.焊瘤第第第第7272页页页页/共共共共787

41、8页页页页2023/2/162023/2/1673735.焊穿及塌陷第第第第7373页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/167474导线接线位置引起的磁偏吹导线接线位置引起的磁偏吹 返回返回返回返回第第第第7474页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/167575 平行电弧间的磁偏吹平行电弧间的磁偏吹 第第第第7575页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/167676电弧附近的铁磁性物质引起的磁偏吹电弧附近的铁磁性物质引起的磁偏吹 第第第第7676页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/167777电弧处于工件端部时产生的磁偏吹电弧处于工件端部时产生的磁偏吹 第第第第7777页页页页/共共共共7878页页页页2023/2/162023/2/16闫伟闫伟7878感谢您的观看。感谢您的观看。第第第第7878页页页页/共共共共7878页页页页