工程焊接冶金学-熔焊原理的课件.pdf

第一章焊接热源及熔池 在现代科学技术条件下，实现焊接过程所采用的能源主要是热能与机械 能。对于熔焊，主要采用热源。 本章主要讨论焊接热源的种类、特征，焊接温度场及熔池的形成过程等。 这些方面对于焊接化学冶金、熔池凝固、焊接热影响区的组织与性能，以及 焊接应力与变形、焊接缺陷的产生与防止都有重要的影响。 第一节 i旱接热源 熔焊的发展过程反应出所使用的焊接热源的发展变化过程。从19世纪80 年代开发电弧以来，焊接热源得到了不断的更新与完善。例如，19世纪末的 碳弧电焊、金属极电弧焊；本世纪初的气焊及薄皮焊条电弧焊；20年代的厚 皮焊条电弧焊及氢原子焊、氦气保护焊；40年代的电阻焊和自动埋弧焊；50 年代出现的电渣焊和气体保护焊；60年代的电子束焊、等离子弧焊；70年代 开发激光焊；80年代开始探索新的焊接热源，如太阳能、微波和离子束等。 为了满足工程建设的需求，因此就需要不断地开发与探索新的焊接热源和新 的焊接工艺方法。 一、 焊接热源的种类及特征 根据焊接生产实践以及对焊接热源的基本要求，满足焊接条件的热源有以 下几种： ( 1 ) 电弧热利用气体介质在放电过程中所产生的作为焊接热源。这是目前 应用最为广泛的焊接热源。例如，厚皮焊条的手工电弧焊、自动埋弧焊、惰 性气体保护焊 （ 米格战斗机）、 二氧化碳气体保护焊等 TIG carbon dioxide 。 ( 2 ) 化学热利用氧、乙炔等可燃性气体或铝、镁热剂燃烧所产生的热量作 为焊接热源。例如，氧乙炔气焊、热剂焊等。 ( 3) 化学热利用电流通过导体时产生的电阻热作为焊接热源。例如，电阻 焊和电渣焊。采用这种热源的焊接工艺，都具有高度的机械化和自动化水 平，生产率高，耗电量大。 ( 4 ) 高频热源利用高频感应产生的二次电流作为热源，对具有磁性的金属 材料进行局部集中加热。其实质属于电阻加热的另一种形式。例如，管材高 频焊。 ( 5) 摩擦热利用由机械摩擦而产生的热能作为焊接热源。例如，摩擦焊。 ( 6 ) 等离子弧利用等离子焊炬，将阴极和阳极之间的自由电弧压缩成高 温、高电离度及高能量密度的电弧 等离子弧焊就是利用等离子弧作为焊接 。 热源的熔焊方法。 ( 7) 电子束利用加速和聚焦的电子束轰击置于真空或非真空中的焊件所产 生的热能作为热源。例如，电子束焊。 ( 8) 激光束通过受激辐射而使放射增强的光称为激光，利用经过聚焦产生 能量高度集中的激光束作为焊接热源。例如，激光焊接。 总之，每种热源都有各自的特点，在生产中都有不同程度的应用。 二焊接过程的热效率 由热源提供的热量，再焊接过程中并不是被全部利用，而是有一不分热量 损失于周围介质和飞溅等。所以，真正用于焊接的热量只是热源提供热量的 部分。 1 热效率的定义 设由热源提供的热量为Q0, 用于加热焊件的有效热量为Q ，那么热效率的 定义为： = / ( 1) r| Q QO 1— n称为热效率或加热功率的有效系数。在一定条件n下是常数，它主要取 决于热源的性质、焊接工艺方法、焊接材料的种类、母材的种类及焊件的形 状、尺寸等因素。 2 各种焊接方法的焊接热效率 ( 1 ) 电弧焊的热效率如果认为电弧在电路中是无感的，则全部电能转变为 热能，电弧的功率为： QO=UI ( 1—2 ) 试中 Q0 （ ) ——电弧功率，既电弧再单位时间内所分析出的能量 W ; U 电弧电压 （ )