金属熔焊原理课件.pptx

第四章金属熔焊原理

1.焊接热过程熔焊时，被焊金属在热源作用下将发生加热和局部熔化过程。2.焊接化学治金过程熔焊时，在熔化金属、熔渣、气相之间进行着一系列的化学冶金反应，如金属的氧化、还原、脱硫等，这些冾金反应将直接影响焊缝金属的化学成分、组织和性能，因此控制治金过程是提高焊接质量的重要措施之一。3.焊接时金属的结晶和相变过程由于焊接条件是快速连续冷却，使焊缝金属的结晶和相变具有各自的特点，并且有可能在这些过程中产生诸如偏析、夾杂、气孔等缺陷。

第一节焊接热过程及冶金过程的特点一、焊接热源和传热（一）焊接热源（二）焊接传热1.导热（热传导）是指直接接触的物体之间热量传递的现象。2.热对流是指流体内部各部分发生相对位移而引起的热量转移现象，熔池内部的传热方式主要是热对流。3.热辐射是由物体表面直接向外发射可见和不可见射线，在空间传递能量的现象。

第一节焊接热过程及冶金过程的特点二、焊接温度场和焊接热循环（一）焊接温度场

第一节焊接热过程及冶金过程的特点(二）焊接热循环1.焊接热循环的基本概念开始焊接前，整个焊件的温度与周围介质的温度相等，焊件与周围介质或焊件内部均处于热平衡状态。2.焊接热循环的基本参数和主要特征（1）加热速度在焊接电弧的高温热源作用下，焊接时的加热速度比其他热加工时要高得多。（2）最高加热温度Tmax最高加执温度是焊接热循环中最重要的参数之一，又称峰值温度。

第一节焊接热过程及冶金过程的特点

第一节焊接热过程及冶金过程的特点(3）相变以上停留时间tH对一般低碳钢、低合金钢来说，在略高于相变温度Ac3并保温一定时间，有利于奥氏体化过程的充分进行，但温度过高则将发生晶粒长大现象。(4）在指定温度下的冷却速度热处理时，确定及控制冷却速度是保证热处理质量的重要条件。三、焊条的加热和焊接熔池（一）焊条加熱1.电阳加热焊接电流通过焊芯所产生的电阳热，使其自身和药皮的温度升高，正常焊接参数的焊条电弧焊时，焊接电流对焊芯的这种预热作用是不大的。2.电弧加热焊接电弧用于加热和熔化焊条的热量，仅是其中的一小部分。（二）焊接熔池

第一节焊接热过程及冶金过程的特点

第一节焊接热过程及冶金过程的特点四、焊接冶金过程的特点（一）焊接时熔化金属受到保护（二）焊接冶金过程分区域连续进行1.药皮反应区在焊接过程中当药皮被加热时，在固态下其各种组成物之间也会发生物理变化和化学反应，主要是水分的蒸发、某些物质的分解和铁合金的氧化。2.熔滴反应区包括熔滴形成、长大，以及过渡到熔池中，这个区有以下特点：(1）温度高钢材焊接时，熔滴上的活性斑点温度接近于焊芯材料的沸点（约为2800°C）,熔滴的平均温度根据不同焊接参数，一般在1800~2400°C范围内。(2）熔滴金属与气体、熔渣的反应接触面积大由于熔滴尺寸很小，单位质量熔滴所占有的表面积很大，因此极易和气体、熔渣发生冶金反应。(3）反应时间短熔滴在焊条末端停留的时间仅有0.01~0.1s。

第一节焊接热过程及冶金过程的特点3．熔池反应区熔池反应区的物理条件与熔滴阶段相比，虽然平均温度低一些、反应时间长一些、单位质量熔滴的表面积稍小一些，但仍具有显著的特点：1）熔池中液态金属的温度梯度大，平均温度在1700°C左右，有利于化学反应的进行。2）熔池体积很小，治金反应时间短，容易导致化学成分的偏析。3）熔池内液态金属搅拌强烈，加快了反应速度，为气体的溶解和熔渣外溢刨造了条件。4）在熔池的前半部是发生金属的熔化和气体的吸热过程，以及Si、Mn的还原反应，而在熔池的后半部分则发生金属的凝固和气体析出过程，以及Si、Mn的氧化反应。

第二节气体对焊缝金属的影响一、焊接区的气体来源1）焊条药皮或焊剂中造气剂产生的气体。2）周围的空气。3）焊芯、焊丝和母材在治炼时残留的气体。4）焊条药皮或焊剂中残留的结晶水在高温下分解成的气体。5）母材表面未清除的铁锈、水分、涂装用涂料等，在电弧作用下分解出的气体。二、氧对焊缝金属的影响

第二节气体对焊缝金属的影响三、氢对焊缝金属的影响四、氮对焊缝金属的影响

第三节熔渣与金属的作用一、焊接熔渣（一）焊接熔渣在焊接过程中的作用1.机械保护在一般情况下，熔渣总是覆盖在熔滴和熔池金属的表面，使之与空气隔开，避免氧、氢等侵入液体金属。2.稳定电弧熔渣中含有一定量的低电离电位的物质，例如长石、碱金属、碱士金属（钾、钠、钙）的化合物等，以保证电弧的稳定燃烧。3.控制或改进焊缝化学成分通过熔渣与熔池间的治金反应，可以脱氧、脱硫、脱磷和渗合金等，从而提高了焊缝的质量。4.调节焊接时受热状态当熔渣在加热时，发生吸热反应，而冷却时又发生放热反应。5.改善焊缝成形由