第三讲焊接温度场

第三讲焊接温度场
第三讲焊接温度场
教学⽬的：理解温度场的概念及表达⽅式；等温线的概念及特征。

了解温度梯度的概念。

掌握影响温度场的因素。

教学重点：温度场、等温线
教学难点：温度场、等温线
教学⽅法：讲述法
课时分配：4课时
教学内容：
热量的传递有传导、对流、辐射三种基本⽅式。

在熔焊过程中，三种⽅式都存在。

其中热量传递到焊件主要是通过对流与辐射；母材与焊丝获得热量后其内部的传导则以传导为主。

⼀、温度场的概念及表达⽅式
1、焊接温度场：指某⼀瞬时焊件上各点的温度分布。

具体说就是焊件上各点温度分布情况。

焊接温度场是某⼀瞬时的温度场。

因为焊件上的温度不仅不均匀，⽽且因热源的运动还将使各点的温度随时间⽽变化。

在焊接进⾏过程中，焊件上温度分布的规律：热源中⼼处温度最⾼，向焊件边缘温度逐渐下降。

2、等温线（⾯）：温度场中相同温度的各点所连成的线（或⾯）。

性质：不同等温线（⾯）绝对不会相交。

等温线的意义和应⽤：
（1）固定加热厚⼤⼯件等温线的情况（如图4-2）
⼯件上各点的温度仅仅与其到热源的距离有关。

等温线的现状是以热源中⼼为圆⼼的半球⾯。

在xoy 平⾯的等温线则为同⼼圆，
温度越低，半径越⼤。

（2）热源运动时等温线的情况
焊接时，由于热源要沿着⼀定的
⽅向运动，热源前后温度分布不再对
称，等温线的形状将发⽣变化。

原因：热源前⾯是未经加热的冷⾦属，温度下降很快，⽽热源后⾯则是刚焊完的焊缝，温差较⼩。

结果：热源前⾯的等温线之间距离缩短，后⾯等温线之间的距离加长，⽽在热源的两侧分布仍然是对称的。

讲述图4-3 （教材107页）
3、温度梯度
等温线可以表⽰温度在空间的变化率，
这个变化率与温差成正⽐，与等温线之间
的距离成反⽐，其⽐值叫做温度梯度。

如图; G =T1-T2/Δs
当T1＞T2，即温度上升时，温度梯度为正；反之为负。

⼆、影响温度场的因素
影响温度场的因素主要有：
（1）热源的性质
（2）焊接参数
焊接参数是焊接时为保证焊接质量⽽选定的各项参数的总称，包括焊接电流、电弧电压、焊接速度、热输⼊（线能量）等。

在热源相同时，焊接参数对温度场有明显的影响，其中影响最⼤的是热源功率P与焊接速度v。

有三种情况：（图4-5）○1P不变⽽改变v的情况，随焊接速度v 的提⾼，加热⾯积减⼩，热源前⽅的等温线更加密集。

○2v不变⽽改变P的情况，P增加时，加热⾯积明显增⼤。

○3P、v同时变化，P/v不变的情况，等温线沿运动⽅向伸长，但宽度变化不明显。

P/v的物理意义：熔焊时，由焊接热源输⼊给单位长度焊缝的能量，单位为J/cm，称为热输⼊。

⼜称为线能量。

（3 ）被焊⾦属的导热能⼒
⽤热导率表⽰，说明⾦属内部传导热量的能⼒。

（4）被焊⾦属的⼏何性质。

三、作业
1、什么是焊接温度场和等温线（⾯）？等温线（⾯）的性质是什么？
2、影响温度场的因素有哪些？。