金屬熔焊原理第1次課

1、金金 屬屬 熔熔 焊焊 原原 理理講解人：韓兆波講解人：韓兆波主要內(nèi)容主要內(nèi)容v焊接熱過(guò)程焊接熱過(guò)程 v焊縫金屬的構(gòu)成焊縫金屬的構(gòu)成 一、焊接基本概念及分類(lèi)一、焊接基本概念及分類(lèi)v 焊接焊接：是通過(guò)加熱或加壓或兩者并用，：是通過(guò)加熱或加壓或兩者并用，用或不用填充材料，使焊件間達(dá)到原子間結(jié)用或不用填充材料，使焊件間達(dá)到原子間結(jié)合的加工工藝方法。合的加工工藝方法。v 按焊接過(guò)程中金屬所處的狀態(tài)不同，焊按焊接過(guò)程中金屬所處的狀態(tài)不同，焊接方法分為接方法分為熔焊熔焊、壓焊壓焊和和釬焊釬焊等三大類(lèi)。等三大類(lèi)。焊接熱過(guò)程焊接熱過(guò)程v 熔焊熔焊：是指在焊接過(guò)程中，將待焊處的：是指在焊接過(guò)程中，將待焊處的母材

2、金屬熔化，但不加壓力形成焊縫的焊接母材金屬熔化，但不加壓力形成焊縫的焊接方法。方法。v 熔焊是金屬焊接中最主要的一種方法，熔焊是金屬焊接中最主要的一種方法， 常用的有：常用的有： 埋弧焊埋弧焊氣焊氣焊氣體保護(hù)焊氣體保護(hù)焊焊條電弧焊焊條電弧焊常用的熔焊方法常用的熔焊方法焊條電弧焊焊條電弧焊COCO2 2氣體保護(hù)焊氣體保護(hù)焊常用的熔焊方法常用的熔焊方法鎢極氣體保護(hù)焊鎢極氣體保護(hù)焊埋弧焊埋弧焊v 壓焊壓焊：就是在焊接過(guò)程中無(wú)論加熱與否，：就是在焊接過(guò)程中無(wú)論加熱與否，必須對(duì)焊件施加一定壓力以完成焊接的焊接必須對(duì)焊件施加一定壓力以完成焊接的焊接方法。方法。 加熱的有：加熱的有： 不加熱的有：不加熱的有

3、：電阻焊電阻焊摩擦焊摩擦焊鍛焊鍛焊冷壓焊冷壓焊爆炸焊爆炸焊v 釬焊釬焊：是采用比母材熔點(diǎn)低的金屬做釬：是采用比母材熔點(diǎn)低的金屬做釬料，將焊件和釬料加熱到高于釬料熔點(diǎn)，但料，將焊件和釬料加熱到高于釬料熔點(diǎn)，但低于母材熔點(diǎn)的溫度，利用液態(tài)釬料濕潤(rùn)母低于母材熔點(diǎn)的溫度，利用液態(tài)釬料濕潤(rùn)母材，填充接頭間隙，并與母材相互擴(kuò)散而實(shí)材，填充接頭間隙，并與母材相互擴(kuò)散而實(shí)現(xiàn)連接焊件的方法?，F(xiàn)連接焊件的方法。 使用釬料的不同可分為：使用釬料的不同可分為：硬釬焊硬釬焊軟釬焊軟釬焊v焊接結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：焊接結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：v 1 1）焊接結(jié)構(gòu)重量輕，節(jié)約材料；）焊接結(jié)構(gòu)重量輕，節(jié)約材料；v 2 2）焊接結(jié)構(gòu)勞動(dòng)量少，生產(chǎn)率

4、高；）焊接結(jié)構(gòu)勞動(dòng)量少，生產(chǎn)率高；v 3 3）焊接結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，密封性好；）焊接結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，密封性好；v 4 4）焊接結(jié)構(gòu)加工方便，有利于實(shí)現(xiàn)機(jī)械）焊接結(jié)構(gòu)加工方便，有利于實(shí)現(xiàn)機(jī)械 化和自動(dòng)化?；妥詣?dòng)化。二、焊接的一般過(guò)程二、焊接的一般過(guò)程v 熔焊是應(yīng)用最廣泛的一類(lèi)金屬焊接方法，熔焊是應(yīng)用最廣泛的一類(lèi)金屬焊接方法，一般焊接部位須經(jīng)歷一般焊接部位須經(jīng)歷加熱加熱熔化熔化冶金反冶金反應(yīng)應(yīng)凝固結(jié)晶凝固結(jié)晶固相相變固相相變形成接頭形成接頭等過(guò)等過(guò)程。程。1 1、焊接熱過(guò)程、焊接熱過(guò)程v 在焊接熱源作用下金屬局部被加熱與在焊接熱源作用下金屬局部被加熱與熔化，同時(shí)出現(xiàn)熱量的傳播和分布的現(xiàn)象，熔化，同時(shí)出現(xiàn)熱

5、量的傳播和分布的現(xiàn)象，而且這種現(xiàn)象貫穿整個(gè)焊接過(guò)程的始終，而且這種現(xiàn)象貫穿整個(gè)焊接過(guò)程的始終，這就是這就是焊接熱過(guò)程焊接熱過(guò)程。2 2、焊接熱過(guò)程的特點(diǎn)焊接熱過(guò)程的特點(diǎn) 1 1）焊接熱量集中作用在焊件連接部位，）焊接熱量集中作用在焊件連接部位，而不是均勻加熱整個(gè)焊件。而不是均勻加熱整個(gè)焊件。 2 2）熱作用的瞬時(shí)性，焊接時(shí)，熱源以）熱作用的瞬時(shí)性，焊接時(shí)，熱源以一定速度移動(dòng)，焊件上任一點(diǎn)受熱的作用一定速度移動(dòng)，焊件上任一點(diǎn)受熱的作用都具瞬時(shí)性，即隨時(shí)間而變。都具瞬時(shí)性，即隨時(shí)間而變。 三、焊接熱過(guò)程對(duì)焊接質(zhì)量的影響三、焊接熱過(guò)程對(duì)焊接質(zhì)量的影響 1 1）焊接熱過(guò)程決定了焊接熔池的溫度和）焊接熱

6、過(guò)程決定了焊接熔池的溫度和存在時(shí)間。存在時(shí)間。 2 2）在焊接熱過(guò)程中，由于熱傳導(dǎo)的作用，）在焊接熱過(guò)程中，由于熱傳導(dǎo)的作用，近縫區(qū)可能產(chǎn)生淬硬、脆化或軟化現(xiàn)象近縫區(qū)可能產(chǎn)生淬硬、脆化或軟化現(xiàn)象 。 3 3）焊接是不均勻加熱和冷卻的過(guò)程）焊接是不均勻加熱和冷卻的過(guò)程 。 4 4）焊接熱過(guò)程對(duì)焊接生產(chǎn)率發(fā)生影響。）焊接熱過(guò)程對(duì)焊接生產(chǎn)率發(fā)生影響。 焊縫金屬的構(gòu)成焊縫金屬的構(gòu)成 電弧焊時(shí)，加熱和熔化焊條（或焊絲）的電弧焊時(shí)，加熱和熔化焊條（或焊絲）的能量有：能量有： 焊接電流通過(guò)焊芯時(shí)所產(chǎn)生的電阻熱，焊接電流通過(guò)焊芯時(shí)所產(chǎn)生的電阻熱， 焊接電弧傳給焊條端部的熱能焊接電弧傳給焊條端部的熱能 ， 焊條

7、藥皮組分之間的化學(xué)反應(yīng)熱，焊條藥皮組分之間的化學(xué)反應(yīng)熱， 占總熱量的占總熱量的1%3%1%3% 。一、一、焊條（焊絲）的加熱與熔化焊條（焊絲）的加熱與熔化1 1、電阻熱、電阻熱Q QR R=I=I2 2RtRt電阻加熱的特點(diǎn)：是從導(dǎo)電接觸點(diǎn)至電弧電阻加熱的特點(diǎn)：是從導(dǎo)電接觸點(diǎn)至電弧之間的焊芯上熱量均勻分布。之間的焊芯上熱量均勻分布。電阻熱過(guò)大時(shí)，引起不良后果：電阻熱過(guò)大時(shí)，引起不良后果：v 1 1）焊芯熔化過(guò)快產(chǎn)生飛濺；）焊芯熔化過(guò)快產(chǎn)生飛濺；v 2 2）藥皮開(kāi)裂并過(guò)早脫落，電弧燃燒不穩(wěn)；）藥皮開(kāi)裂并過(guò)早脫落，電弧燃燒不穩(wěn)；v 3 3）焊縫成形變壞，甚至產(chǎn)生氣孔等缺陷；）焊縫成形變壞，甚至產(chǎn)生

8、氣孔等缺陷；v 4 4）藥皮組成物之間過(guò)早地發(fā)生反應(yīng)，喪失）藥皮組成物之間過(guò)早地發(fā)生反應(yīng)，喪失 其冶金性能；其冶金性能；v 5 5）焊條發(fā)紅變軟，操作困難。）焊條發(fā)紅變軟，操作困難。1 1、電弧加熱、電弧加熱 焊接電弧產(chǎn)生的熱量，大部分用于熔化焊接電弧產(chǎn)生的熱量，大部分用于熔化母材，一小部分用于熔化焊條。焊條端部母材，一小部分用于熔化焊條。焊條端部得到這部分能量后，一部分消耗于熔化端得到這部分能量后，一部分消耗于熔化端部的藥皮和焊芯，另一部分傳導(dǎo)到焊芯的部的藥皮和焊芯，另一部分傳導(dǎo)到焊芯的上部，使焊芯和藥皮的溫度升高。上部，使焊芯和藥皮的溫度升高。電弧對(duì)焊條加熱的特點(diǎn)：電弧對(duì)焊條加熱的特點(diǎn)：

9、熱量非常集中，位于距焊條端部熱量非常集中，位于距焊條端部10mm10mm以?xún)?nèi)，沿焊條長(zhǎng)度和徑向的溫度很快下降，以?xún)?nèi)，沿焊條長(zhǎng)度和徑向的溫度很快下降，藥皮表面的溫度就比焊芯要低得多。藥皮表面的溫度就比焊芯要低得多。二、焊條的熔化速度二、焊條的熔化速度 焊條的熔化速度是標(biāo)志焊接生產(chǎn)率的主焊條的熔化速度是標(biāo)志焊接生產(chǎn)率的主要參數(shù)。要參數(shù)。 焊條的熔化速度焊條的熔化速度：可用單位時(shí)間內(nèi)焊芯熔：可用單位時(shí)間內(nèi)焊芯熔化的長(zhǎng)度或質(zhì)量來(lái)表示?；拈L(zhǎng)度或質(zhì)量來(lái)表示。 試驗(yàn)證明，在正常焊接參數(shù)條件下，焊條試驗(yàn)證明，在正常焊接參數(shù)條件下，焊條的平均熔化速度與焊接電流成正比。的平均熔化速度與焊接電流成正比。三、熔滴過(guò)

10、渡三、熔滴過(guò)渡熔滴過(guò)渡特性對(duì)焊接過(guò)程的影響熔滴過(guò)渡特性對(duì)焊接過(guò)程的影響 ：、熔滴過(guò)渡的速度和熔滴的尺寸影響焊接、熔滴過(guò)渡的速度和熔滴的尺寸影響焊接 過(guò)程的穩(wěn)定性、飛濺程度以及焊縫成形的過(guò)程的穩(wěn)定性、飛濺程度以及焊縫成形的好壞；好壞；、熔滴的尺寸大小和長(zhǎng)大情況決定了熔滴、熔滴的尺寸大小和長(zhǎng)大情況決定了熔滴反應(yīng)的作用時(shí)間從而決定了熔滴反應(yīng)速度反應(yīng)的作用時(shí)間從而決定了熔滴反應(yīng)速度和完全程度；和完全程度；、熔滴過(guò)渡的形式與頻率直接影響焊接生、熔滴過(guò)渡的形式與頻率直接影響焊接生產(chǎn)率；產(chǎn)率；、熔滴過(guò)渡的特性對(duì)焊接熱輸入有一定的、熔滴過(guò)渡的特性對(duì)焊接熱輸入有一定的影響，改變?nèi)鄣芜^(guò)渡的特性可以在一定程影響，改

11、變?nèi)鄣芜^(guò)渡的特性可以在一定程度上調(diào)節(jié)焊接熱輸入，從而改變焊縫的結(jié)度上調(diào)節(jié)焊接熱輸入，從而改變焊縫的結(jié)晶過(guò)程和熱影響區(qū)的尺寸及性能。晶過(guò)程和熱影響區(qū)的尺寸及性能。熔滴過(guò)渡的形式熔滴過(guò)渡的形式1 1、短路過(guò)渡、短路過(guò)渡 金屬熔滴在表面張力和其他力的作用下，金屬熔滴在表面張力和其他力的作用下，開(kāi)始沿著熔池表面流散，并在熔滴和熔池開(kāi)始沿著熔池表面流散，并在熔滴和熔池之間迅速形成縮頸。此時(shí)，電流將急劇升之間迅速形成縮頸。此時(shí)，電流將急劇升高，熔滴被發(fā)生爆炸脫離焊絲到熔池內(nèi)，高，熔滴被發(fā)生爆炸脫離焊絲到熔池內(nèi)，然后電弧又重新點(diǎn)燃。然后電弧又重新點(diǎn)燃。 特點(diǎn)特點(diǎn)：在：在CO2CO2焊接的小電流，低電壓區(qū)焊接

12、的小電流，低電壓區(qū)焊接時(shí)尤為顯著，電弧穩(wěn)定，飛濺小，常焊接時(shí)尤為顯著，電弧穩(wěn)定，飛濺小，常被應(yīng)用于熔深較淺的薄板焊接。被應(yīng)用于熔深較淺的薄板焊接。2 2、顆粒狀過(guò)渡、顆粒狀過(guò)渡 熔滴呈粗大顆粒狀向熔池自由過(guò)渡的形熔滴呈粗大顆粒狀向熔池自由過(guò)渡的形式。式。 特點(diǎn)：滴狀過(guò)渡會(huì)影響電弧的穩(wěn)定性，特點(diǎn)：滴狀過(guò)渡會(huì)影響電弧的穩(wěn)定性，焊縫成形不好。焊縫成形不好。3 3、渣壁過(guò)渡、渣壁過(guò)渡 只出現(xiàn)在焊條電弧焊和埋弧焊中只出現(xiàn)在焊條電弧焊和埋弧焊中4 4、噴射過(guò)渡、噴射過(guò)渡 熔滴呈細(xì)小顆粒，并以噴射狀態(tài)快速通熔滴呈細(xì)小顆粒，并以噴射狀態(tài)快速通過(guò)電弧空間向熔池過(guò)渡的形式。常用于惰過(guò)電弧空間向熔池過(guò)渡的形式。常用

13、于惰性氣體焊接時(shí)。性氣體焊接時(shí)。 特點(diǎn)：噴射過(guò)渡具有熔滴細(xì)、過(guò)渡頻率特點(diǎn)：噴射過(guò)渡具有熔滴細(xì)、過(guò)渡頻率高、電弧穩(wěn)定、焊縫成形美觀及生產(chǎn)效率高、電弧穩(wěn)定、焊縫成形美觀及生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)。高等優(yōu)點(diǎn)。熔滴過(guò)渡示意圖熔滴過(guò)渡示意圖四、母材的熔化與熔池的形成四、母材的熔化與熔池的形成 熔焊時(shí)，在熱源的作用下，與焊條金屬熔化熔焊時(shí)，在熱源的作用下，與焊條金屬熔化的同時(shí)，被焊金屬母材也發(fā)生局部熔化。的同時(shí)，被焊金屬母材也發(fā)生局部熔化。在在母材上由熔化的焊條金屬和母材組成的具有一母材上由熔化的焊條金屬和母材組成的具有一定幾何形狀的液體金屬叫定幾何形狀的液體金屬叫熔池熔池。不加填充材料焊接時(shí)，熔池由熔化的母材組成；不加填充材料焊接時(shí)，熔池由熔化的母材組成；在加填充材料焊接時(shí)，熔池則由熔化的母材和在加填充材料焊接時(shí)，熔池則由熔化的母材和填充材料共同組成。填充材料共同組成。 母材的熔化與焊縫的形成母材的熔化與焊縫的形成母材的熔化與焊縫的形成母材的熔化與焊縫