西安工大焊接冶金学基本原理-第1章-焊接热过程.ppt

焊接冶金学-根本原理;内容：

1.1焊接热源及加热

焊接热源的种类及特点

熔焊加热的特点

焊接接头形成

1.2焊接温度场

1.3焊接热循环;1.1焊接热源及加热;焊接热源的种类：

电弧热：利用气体介质中的电弧放电过程所产生的热能作为热源〔电弧焊、氩弧焊、埋弧焊等〕

化学热：利用可燃气体〔液化气、乙炔〕或铝、镁热剂与氧或氧化物发生强烈反响时所产生的热能作为热源〔气焊、热剂焊〕

电阻热：利用电流通过源〔手工导体及其界面时所产生的电阻热作为焊接热源〔电阻焊和电渣焊〕

摩擦热：由机械高速摩擦所产生的热能作为热源〔摩擦焊、搅拌摩擦焊〕

电子束：在真空中利用高压下高速运动的电子猛烈轰击金数局部外表，使动能转换为热能〔电子束焊〕

激光束：利用受激辐射而增强的光，经聚焦产生能量高度集中的激光束作为热源〔激光焊接与切割〕;各种(熔化焊)热源的特性;焊接热源及焊接方法例如一

(熔化极气体保护焊);焊接热源及焊接方法例如二

双丝焊〔熔化极气体保护焊〕;焊接热源及焊接方法实例三

搅拌摩擦焊FrictionStirWelding〔FSW〕;搅拌摩擦焊原理ThePrincipleofFrictionStirWelding;焊接过程纵剖面示意;焊接过程顶示图(PlanviewofFSW)

;焊缝顶视图;电弧+激光焊;面热源假设

〔1〕活性斑点dA

〔2〕加热斑点dH;q(r)--A点的比热流〔w/m2〕;

qm—加热斑点中心的最大比热流〔w/m2〕;

K—热能集中系数(m-2);

r—A点距加热斑点的距离〔m〕。;(1-2);直流TIG焊时的热能集中系数与焊接电流的关系;2焊接热效率;焊接热效率;以熔化焊为例，焊接过程经过了加热—熔化—冶金反响—结晶—固态相变—接头。;焊接热过程的特点

焊接热过程的局部集中性－局部加热到熔化状态；

焊接热过程的瞬时性－加热速度极快、冷却速度极快；

焊接热源的运动性－边焊接边加热边冷却，准稳态过程。

;Fe-Fe3C相图;焊接热过程的作用

热量大小和分布状态决定了熔池的形状和尺寸(圆？椭圆？)

决定了焊接熔池进行冶金反响的程度

影响熔池金属凝固、相变过程

不均匀的加热和冷却，造成不均匀的应力状态

冶金、应力和被焊金属组织的共同影响，可能产生各种焊接裂纹和其他缺陷

影响热影响区金属的组织的转变和性能的变化

决定母材和焊材的熔化速度，因而影响焊接生产率;2、焊接化学冶金过程

熔化金属、熔渣、气相进行系列的化学冶金反响。

3、焊接时金属凝固结晶和相变〔包括焊缝及HAZ)过程

4、焊接接头的特征

接头的质量包括焊缝、热影响区与熔合区。;内容：

1.1焊接热源及加热

1.2焊接温度场

1.2.1焊接传热根本方式

、焊接温度场的一般特征

、影响温度场的因素

1.3焊接热循环;1.2.1焊接传热根本方式;、焊接温度场的一般特征;等温线或等温面：就是把焊件上瞬时温度相同的各点连在一起成为一条线或一个面。焊接温度场可用等温线或等温面表示，各个等温线或等温面彼此不相交，其间存在温度差，用温度梯度表示。

;;稳定温度场：当焊件上温度场各点的温度不随时间而变化。

不稳定温度场：当焊件上温度场各点的温度随时间而变化。

准稳定温度场：当一个具有恒定功率的焊接热源固定作用在焊件上，开始一段时间内，温度场是不稳定的，但经过相当一段时间后，便到达了饱和状态，形成暂时稳定的温度场。;根据焊件厚度和尺寸形状，温度场方式分为：

三维温度场，三维传热－厚大焊件、点热源〔x,y,z〕

二维温度场，二维传热－薄板焊件、线热源〔x,y〕

一维温度场，一维传热－细棒对接、面热源〔x〕;X-Y方向温度场分布/全图;三维温度场分布;、影响温度场的因素

主要因素有：热源种类、焊接标准〔线能量〕、材质热物理性质、焊件形态。;2、焊接标准〔焊接线能量〕;热源移动速度v=常数，

热输入量q对温度场的影响;热源移动速度v

热源功率q增加;3、被焊材质热物理性质;;2〕比热容〔c〕

一克物质每升高1℃所需的热能称为比热容。

3〕容积比热容〔cρ〕

单位体积的物质每升高1℃所需的热能称为容积比热容。

4〕热扩散率〔a〕

表示温度传播的速度，与导热系数λ成正比，与容积比热容cρ成反比，即a=λ/cρ。

5〕比热焓〔s〕

一克物质从0℃加热到T℃时所吸收的热能。

6〕外表散热系数〔a〕

散热体外表与周围介质每相差1℃时，通过单位面积在单位时间内所散失的热能。;;在相同热功