焊接基本原理

焊接基本原理

焊接：被焊工件的材质（同种或异种），通过加热或加压或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子间的结合而形成永久性连接的工艺。

比热流：单位时间内通过单位面积传入焊件的热能。

焊接温度场：焊件上包括内部某瞬时的温度分布称为温度场。

稳定温度场：焊接温度场各点的温度不随时间而变动时，称为稳定温度场；随时间而变动时，称为非稳定温度场。

准稳定温度场：经过一段时间后达到饱和状态，形成暂时稳定的温度场。

焊接线能量：电弧在单位焊缝长度上所释放的能量。

熔滴比表面积：熔滴的表面积与其质量之比 .

R V

A ρρ

/ 3/

S

=

=

短渣：随温度升高粘度急剧下降，随温度下降粘度急剧上升。（适用

所有焊）

长渣：随温度升高粘度下降缓慢的熔渣。

联生结晶：焊接过程中，焊缝区在冷却过程中以熔合线上局部半融

化的晶粒为核心

向

内生长，生长方向为散热最快方向，最终长成柱状晶粒。晶粒前沿伸展到焊缝中心，呈柱状铸态组织，此种结晶方式为联生结晶。

竞争生长：晶粒长大具有一定结晶位向，当晶粒最大结晶位向与散热最快方向一致，最有利于晶粒长大，晶粒优先得到生长，当这两个

方向不一致时，晶粒长大停止。

短段多层焊：多层焊时每道焊缝长度在50至400mm，在这种情况下，前层焊缝冷却到较低温度才开始焊接下一道焊缝。

长段多层焊：多层焊时每道焊缝长度在1m以上，在这种情况下，前层焊缝冷却到较低温度才开始焊接下一道焊缝。

焊接热循环：焊接过程中热源沿焊件移动时，焊件上某点温度由低而高，达到最高值后，又由高而低随时间的变化称为焊接热循环。碳当量：把钢中合金元素按其对淬硬的影响程度折合成碳的相当含量。

焊接热影响区：在焊接热循环作用下，焊缝两侧处于固态的母材发生明显的组织和性能变化的区域，称为焊接热影响区。

焊接拘束度：R单位长度焊缝，在根部间隙产生单位长度的弹性位移所需要的力。

焊接拘束应力：热应力、组织应力、结构自身拘束条件所造成的应力，三种应力的综合作用统称为拘束应力。

焊接的优点：成形方便、生产成本低、适应性强

1、节省材料，减轻结构重量，经济效益好；

2、生产周期短、效率高；

3、结构强度高，接头密封性好；

4、易实现机械化和自动化。

1、CO2气体保护焊接低合金钢应采用何种焊丝？为什么？

答：CO2保护可防N，但不能去O。根据硅锰联合脱氧原则应采用Si,Mn高的焊丝或药芯焊丝，以利于脱氧。

2、焊接化学冶金过程的特点是什么？

答：1、焊条熔化及熔池形成；（焊条的加热及熔化、熔池的形成）

2、焊接过程中对金属的保护；（保护的必要性、保护的方式和效果）

3、焊接化学冶金反应区及其反应条件；（药皮、熔滴和熔池反应区）

4、焊接工艺条件与化学冶金反应的关系；（熔合比与熔滴过渡特性的影响）

5、焊接化学冶金系统及其不平衡性；

3、低氢型焊条为什么对于铁锈、油污、水份很敏感？

答：低氢焊条的特点是焊缝金属含氢量极低，焊缝的塑性、韧性较高，适用于各种重要焊接结构和大多数低合金钢。由于这类焊条的熔渣不具有氧化性，一旦有氢侵入熔池将很难脱出。

4、焊接时为什么要进行保护，常用措施有哪些？

答：无保护的危害：

1、焊接工艺性能变差、

2、焊缝成分显著变化（有益合金元素减少、有害杂质增加）

3、焊缝力学性能降低、

措施：1)、气体保护（惰性气体、CO2、混合气体）

2)、熔渣保护（埋弧焊、电渣焊、不含造气成分的焊条和药芯焊丝焊接）

3)、渣气联合保护

4)、真空保护

5)、自保护

5、熔池的形状和尺寸和焊接工艺参数的关系？

答：

6、熔渣的作用

1)、机械保护作用；

2)、改善焊接工艺性能作用；

3)、冶金处理作用

7、选择脱氧剂的原则

1)、脱氧剂在焊接温度下对氧的亲和力应比被焊金属对氧的亲和力大；

2)、脱氧的产物应不溶于液态金属，其密度也应小于液态金属密度；

3)、必须考虑脱氧剂对焊缝成分、性能以及焊接工艺性能的影响8、焊接时金属氧化的途径有哪些？焊条电弧焊时熔滴过渡特性焊接区气体的来源？

答：金属氧化途径：

1、自由氧对金属的氧化、

2、CO2对金属的氧化、

3、水蒸气对金属的氧化、

4、混合气体对金属的氧化

焊接区气体的来源：

1、焊接材料、

2、热源周围空气、

3、焊条和焊件表面存在铁锈、油漆和吸附水等

4、母材和填充金属自身因冶炼而残留的气体

9、为什么不锈钢焊条的长度较短？

答：不锈钢电阻较大，焊接过程中产生的电阻热较高，导致焊条药皮发红乃至脱落，焊接区得不到保护，导致焊接工艺性能、冶金性能和机械性能变差。

10、为什么酸性焊条用Mn脱氧而碱性焊条用Si、Mn、Ti联合脱氧？

答：酸性焊条含SiO2多，与MnO2形成复合氧化物降低氧含量，使渣中MnO2含量降低，浓度降低，从而使熔敷金属中的氧化物向渣中过度，达到脱氧目的。

在碱性渣中MnO的活度系数较大，不利于Mn脱氧，而碱性渣中Si的脱氧效果较好，Si的脱氧能力比Mn大，但生成的SiO2熔点高，不易聚合为大的质点，不易从钢中分离易造成夹杂，Mn和Si按适当比例加入金属中进行联合脱氧时可以得到较好的脱氧效果。

11、S、P对焊接质量的危害？控制措施？为什么碱性渣有利于脱S、P。

答：

S的危害：降低冲击韧性和抗腐蚀性、产生结晶裂纹倾向更大。

措施：1)、限制焊接材料含S量：母材、焊丝、药皮或焊剂