关于焊接熔池表面凝固速率测量的方法探究
脉冲激光的焊接熔池形成与凝固行为研究
脉冲激光的焊接熔池形成与凝固行为研究脉冲激光焊接是一种高能量密度的热源焊接技术，广泛应用于航空航天、汽车制造、电子设备等领域。
在脉冲激光焊接过程中，焊接熔池的形成和凝固行为对焊接质量起着至关重要的作用。
本文将探讨脉冲激光焊接中焊接熔池的形成机理和凝固行为。
脉冲激光焊接过程中，高能量密度的激光束瞬间照射在焊接材料上，使其迅速升温并熔化。
在瞬间高温作用下，焊接材料表面形成一个液态熔池。
熔池的形成过程可以分为三个阶段：吸收阶段、传导阶段和受限阶段。
在吸收阶段，激光束首先被焊接材料吸收，激光能量转化为热能。
吸收能量的多少取决于激光的功率密度和材料的吸收率。
当激光束照射到焊接材料表面时，其能量会迅速传递给材料，使其温度迅速升高。
在传导阶段，热能开始通过热传导向材料内部扩散。
传导过程中，热能的传递速度取决于材料的热导率和热扩散系数。
热传导的速度较慢，因此在传导阶段，焊接熔池的形成仍然是一个局部现象。
在受限阶段，当传导的热能达到一定程度时，焊接材料表面的温度已经足够高，使其开始熔化形成液态熔池。
熔池的形成与材料的熔点和热传导速度有关。
当熔池形成后，激光束的照射会维持熔池的温度，使其保持在液态状态。
焊接熔池的凝固行为也是焊接过程中需要关注的重要问题。
在焊接过程中，熔池的凝固速度决定了焊缝的组织和性能。
凝固速度的快慢取决于熔池的冷却速度和材料的凝固温度范围。
当焊接熔池开始凝固时，熔池中的热能会通过热传导向周围环境散失。
如果冷却速度较快，熔池中的金属离子会迅速凝固形成晶体结构。
晶体结构的形成过程中，金属离子会有序排列，形成具有一定晶格结构的晶体。
然而，如果冷却速度较慢，熔池中的金属离子会有更多的时间进行扩散和重排，形成较大的晶体。
这种情况下，焊接熔池中的晶体结构可能会出现缺陷，如晶界偏析、晶界背离等，从而影响焊缝的力学性能。
因此，在脉冲激光焊接过程中，控制焊接熔池的形成和凝固行为对焊接质量至关重要。
通过调整激光的功率密度、照射时间和焊接材料的物理性质，可以实现对焊接熔池形成和凝固行为的控制。
模拟钢的焊接熔池慢速凝固下柱状晶生长的原位观察
模拟钢的焊接熔池慢速凝固下柱状晶生长的原位观察
在本课题研究中工作人员使用超高温激光共聚焦显微镜（HTLSCM）VL2000DX-SVF18SP 实时原位观察系统，利用该装置对模具钢模拟焊接熔池慢速凝固下的柱状晶生长进行了原位跟踪观察与表征。
本次实验的试样规格为直径7毫米，厚度200微米，双面打磨单面抛光，以100℃/min 的升温速率进行加热至试样熔点，控制试样溶出一个熔池并稳定后进行慢速降温。
图1环状凝固技术示意图
a b c
d e f
g h i
图2 慢速凝固
从图2可以得出从试样边缘到熔池中心存在一个温度梯度场，即从中心到边缘温度由高变低。
正是由于这一温度场的存在使得此次模拟焊接熔池凝固实验得以实现，我们才能清楚的观察到柱状晶的真实生长过程。
实验使用的是厚度仅有200微米的薄试样，熔池周围未溶区域的拉力和熔池表面张力三者共同作用导致熔池厚度很薄，使得在凝固过程中只观察到柱状晶的横向生长，未出现纵向生长。
通过此次实验可以清楚的观察到固液界面的界面凝固现象，进一步拓展深入可以验证一些凝固模型，比如经典的CET转变、平面晶向等轴晶的转变、凝固界面失稳准则等，此熔池模型可以应用到其他合金铸造领域研究，比如包晶反应、柱状晶-枝晶转变、凝固裂纹、偏析研究、定向凝固、凝固与固态相变一体化研究等。
焊接冶金原理04熔池凝固与焊缝组织2课件
➢ G.R表征了凝固过程的冷却速率，影 响微观组织的尺度；
➢ 一个G/R值对应着一个结晶形态，随 G/R减小，凝固结晶形态由平面晶顺 序向胞状晶、树枝晶和等轴晶转变；
➢ 一个G.R值对应着一个结构尺度，随 G.R增大，微观组织尺度减小（细 化）。
G和R对凝固显微结晶形ห้องสมุดไป่ตู้和尺度的影响
➢ 焊接线能量恒定条件下，随焊 接速度增大，熔池结晶速率R将 增大、熔池边界温度梯度尤其 是熔池中心线附近边界温度梯 度G趋于减小，G/R值减小，焊 缝中心更容易出现等轴晶；
a
b
焊接速度对纯铝钨极氩弧焊焊缝组织的 影响：(a) 250mm/min；(b) 1000mm/min
4.3.3 焊缝凝固组织的调控
在组织形态上，柱状晶对焊缝性能不利，而等轴晶组织有利于获得 良好的强韧性；在结构尺度上，焊缝的显微组织越细小，焊缝综合性能 越好。为了获得良好的焊缝性能，一般希望焊缝凝固组织为细小的等轴 晶组织。
的显微结构依次为：平面晶、胞状晶、树枝晶； ➢ 所有的显微结晶形态不一定全部存在，有时柱状晶可以一直生长到焊
缝中心，而无等轴晶； ➢ 柱状晶主轴方向是弯曲的。
焊缝组织与熔池凝固行为的关系
T2紫铜埋弧焊接头平面结晶形成 的柱状晶
AISI 304 与 Inconel 600激光焊焊 缝胞状晶
AISI 316L 奥氏体不锈钢埋弧焊 焊缝胞状树枝晶
(a)
(b)
(c)
Ti的添加量对Al-2.5%Mg合金钨极氩弧焊焊缝组织的影响， (a) 0.005% Ti, (b) 0.011%Ti, (c) 0.029%Ti
(a)
(b)
合金元素Zr对7020 Al–Zn–Mg合金钨极氩弧焊焊缝组织的影 响[29]：(a)未做变质处理;(b) 添加0.5% Zr变质处理
焊接熔池凝固范本.ppt
0.0
（3)优化焊接工艺参数 对于不锈钢这类不发生相变重结晶的钢焊接时，
在保持一定的电弧热功率的条件下，增大焊接速度v， 即降低了焊接的线能量，可以便晶粒变细。若线能 量不变，提高焊接速度v，也可以促使晶粒细化。因 为焊接速度的提高，可使熔池在高温下停留时间缩 短，熔池温度较低，焊缝冷却速度也提高了。对于 低合金高强钢这类发生相变重结晶的钢，应尽量采 用较小的线能量，减小熔池尺寸和过热度，同时加 强焊缝的冷却，便可避免出现粗大的柱状晶组织。 但冷却速度也不宜过高，过高会引起焊缝和热影响 区产生淬火组织，在冷却过程中导致裂纹的发生。
焊缝中柱状晶体的选择长大
0.0
2.3 结晶线速度
设液相等温线上任一点A的 晶粒主轴，沿等温线法线方向 （S－S）生长，此方向与X轴的 夹角为。
设结晶速度为R，焊接速度 为V，经过dt时间后，焊接熔池 移动dx，A点便移至B点，A点晶 粒长大至C点。
当dx很小时， ds=dx cos ds/dt =dx/dt × cos 即 R= v cos
大 G×R 小
温度梯度G和结晶速度R对结晶组织形态和大小的影响
0.0
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3.焊缝中的化学不均匀性
合金在凝固过程中发生的化学成分不均匀的现象称为 偏析。
偏析主要是由于合金在凝固过程中溶质再分配和扩散 不充分引起的。
焊缝中的偏析主要有：
显微偏析 区域偏析 层状偏析 偏析会影响焊缝的性能。
R
DL K0
➢ 影响成分过冷度主要因素有：
➢ 工艺因素：R、G ➢ 合金性质C0、mL、K0、DL
➢ C0、R、G三个主要因素的影响 见右图。
0.0
G/ R
焊接过程中的熔池流动规律研究
焊接过程中的熔池流动规律研究1. 简介焊接是将金属材料通过加热熔化并配合填充材料进行连接的一种常用工艺。
在焊接过程中，熔池的流动规律对焊接质量具有重要影响。
本文将就焊接过程中的熔池流动规律进行研究，并探讨其对焊接质量的影响。
2. 熔池流动规律2.1 表面张力和重力熔池流动主要受到两个力的作用：表面张力和重力。
表面张力使熔池呈现球形，而重力则使熔池沿着倾斜方向流动。
当焊接位置处于水平时，表面张力和重力相互平衡，熔池呈现出均匀的形状。
2.2 熔池流动方向焊接过程中，熔池流动通常分为两个方向：垂直方向和水平方向。
2.2.1 垂直方向流动垂直方向的熔池流动是由于重力的作用而产生的。
重力使熔池沿着焊接方向向下流动。
当下游熔池凝固后，上游熔池会填充进去，形成连续的熔池流动。
2.2.2 水平方向流动水平方向的熔池流动是由于表面张力的作用而产生的。
当焊接速度较慢时，熔池的表面张力会引起熔池沿着焊缝的方向流动。
这种流动可以带走焊接过程中产生的杂质和气体，从而提高焊接质量。
3. 熔池流动规律对焊接质量的影响熔池流动规律对焊接质量有着重要影响，主要体现在以下几个方面：3.1 熔池形态熔池的形态直接影响焊接的强度和密封性。
若熔池流动不稳定，则会影响焊接的强度；若熔池形态不满足要求，则可能导致焊接接头的泄漏。
3.2 熔池混合熔池的流动机制会使熔池混合，从而达到杂质分散的效果。
这对于提高焊接缺陷的控制和焊接接头的强度提供了有力支持。
3.3 清除气孔和杂质熔池流动规律的合理控制能够加速熔池中的气孔和杂质的脱离，从而改善焊接接头的品质。
4. 熔池流动的控制方法为了实现理想的焊接质量，需要对熔池流动规律进行控制。
具体的控制方法如下：4.1 控制焊接速度适当的焊接速度可以调整熔池的形态和稳定性。
过快的焊接速度容易造成焊接接头的强度低下，而过慢则容易导致熔池形态不良。
4.2 控制焊接功率焊接功率的大小直接影响到熔池的热量输入和熔化程度。
焊接熔池动态过程传感与控制系统的研究现状
测 到熔池 自身 固有 振 荡 频 率 ， 疑 对 确 切 判 定 熔 池 尺 无 寸进 而进 行反 馈控制 是 有益 的 。熔 池振 荡 将 会造 成
电弧长度 的 变 化 ， 电 弧长 度 和 电弧 电压 与弧 光 光 强 而
实 现连续 行走 ， 是 它却 提 供 了焊 接 过 程 自适 应 控 制 但
的一 种新 方法 和新思 路 ， 有很 大 的应用 前景 。 具 １ ２ 光 电检测 法 ． 光 电检测 法是 利用 半导 体 光 敏元 件从 焊 缝 正面 或
研究表明， 每一确定尺寸 的熔池都具有一个确定 的固有振 荡频 率 ， 熔 池 尺 寸 与熔 池 自身 固有 振 荡 频 而
由经典控制理论 向智能控制理论方 向发展 ， 并指 明将模糊控制 、 人工神经网络和专家系统三者结 合起来 ， 形成综合
的新 型智 能 控 制 系统 ， 焊 接 过 程 智 能 控制 理论 发展 的方 向 。 是
关键词 ： 焊接熔池
传感系统
控制系统
中 图分 类号 ： Ｔ ４ ６ ３ Ｇ ５ ．
能够应用于焊件 固定不动而焊枪移动 的工作场合， 但
是 正 面检测 的相 关 检测 点 位 置却 很 难 确 定 ， 然 从 理 虽 论 上说 正面熔 池周 围任 何 一点 的温度都 是熔 池 特征 参 数 的相 关量 ， 在 实 时 干 扰 条 件 下 寻找 显 函数 形 式 的 但
特征量 即使 从 纯 粹 的 热 传 导 问 题 来 说 也 是 极 为 困难
焊接熔 池传 感 是 焊 接 过程 闭 环控 制 的基 础 ， 于 对 实现 焊接 自动化 具有 重 要 的理 论 及应 用 价值 。随着 传 感技 术 的发 展 ， 究 人 员 开 发 出 了各 种 各 样 的 熔 池 实 研 时检 测方法 。 中有 些 方 法 已经 在 实 际 生 产 中取 得 了 其 成功 应用 Ｊ下 面 对 近 年来 熔 池 传 感 领 域 一 些 主 要 的 ， 研究 成果 作一 简单介 绍 。 １ １ 熔池振 荡 法 ． 、
熔池凝固和焊缝固态相变PPT学习教案
d)G<0时的界面结晶形 态
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（二）．固溶体合金的结晶形态
在任意T，溶质B在液态A是的浓度为
CL`，在固态A中浓度为CS，分配系数
K CS
0
CL
金属结晶，温度过冷，合金的结晶形
态除了温度过冷，还存在成分起伏造
成成分过冷，由于过冷成度不同形成
不同的结晶形态。
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（3）针状铁素体（AF）
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2．成长
原子由液相不断地向固相转移， 晶核的成长是通过二维成核方 式长大，但并不是齐步前进， 长大趋势不同，有的一直向焊 缝中部发展；有的只长大很短 距离就被抑制停止长大。当晶 体最易长大方向与散热最快方 向相一致，最有利长大
晶核的成长是一个原子厚度 第9页/共114页
从液相中吸收原子集团来进行
近缝区的晶界偏析常常会促使在真实固相 线以下产生所谓晶界局部液化现象。
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2）物理不均匀性
近缝区,半熔化区在不平衡加热时,出现 空位和位错,残余应力.因此熔合区组织,性 能不均的,成为焊接接头薄弱环节。
温度对空位数量的影响如下式所示
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空位的平衡浓度与温度成比例。接头冷却过 程中，空位的平衡浓度显然要下降，在不平 衡冷却时，空位必处于过饱和状态，超过平 衡浓度的空位则要向高温部位发生运动，而 半熔化区本身就易于形成较多空位，因此， 熔合线附近将是空位密度最大的部位。这
13
1、晶粒成长的平均线速度是变化的
晶粒成长方向和线速度是变化的，在熔合线处 最小，在焊道中心处最大，为焊速。
焊接熔深检测方法
焊接熔深检测方法焊接是工程中常见的一种连接方式，而焊接熔深则是焊接质量的重要指标之一。
熔深的大小直接影响着焊接接头的强度和稳定性，因此对焊接熔深的检测十分重要。
下面将介绍几种常见的焊接熔深检测方法。
首先，常见的焊接熔深检测方法之一是利用金相显微镜。
金相显微镜是一种专门用于金相组织分析和检测的显微镜，通过金相显微镜可以清晰地观察焊缝表面的组织结构和熔深情况。
这种方法需要取下焊接接头的样品，经过打磨和腐蚀处理后，再进行金相显微镜的观察和分析，可以得到较为准确的焊接熔深数据。
其次，还可以利用超声波检测技术进行焊接熔深检测。
超声波检测技术是一种非破坏性检测方法，通过超声波的传播和反射来获取焊接接头内部的信息，包括熔深情况。
这种方法不需要取样，可以在焊接接头表面直接进行检测，具有操作简便、速度快、无损伤等优点。
另外，还可以利用X射线检测技术进行焊接熔深检测。
X射线检测技术可以穿透焊接接头，获取其内部的结构信息，包括熔深情况。
这种方法对焊接接头的材料有一定的要求，但可以实现对焊接接头的全面、快速的检测。
除了以上介绍的几种方法，还有一些其他的焊接熔深检测方法，如涂覆剥离法、电化学方法等。
这些方法各有特点，可以根据具体的焊接要求和条件选择合适的方法进行检测。
总的来说，焊接熔深的检测对于确保焊接接头质量至关重要。
选择合适的检测方法，进行准确、全面的检测，可以帮助工程人员及时发现焊接接头存在的问题，保证焊接质量，确保工程安全。
希望以上介绍的焊接熔深检测方法能够对大家有所帮助，谢谢！以上就是焊接熔深检测方法的相关内容，希望对大家有所帮助。
熔点熔速测定
熔点熔速测定
熔点熔速测定是一种常见的化学实验方法，广泛应用于材料科学、化学工程、药物研发等领域。
该方法通过测定材料的熔点和熔速，来评估材料的纯度、晶体结构以及熔融性能等特征，为研究材料的性质和应用提供了重要的参考数据。
熔点测定是指在一定的温度条件下，观察样品的熔化现象，确定其熔点。
这种方法通常使用熔点仪进行测定，熔点仪是一种专门用于测定物质熔点的仪器，其工作原理是将样品加热到一定温度，观察样品熔化的变化，并记录下熔点的温度。
熔点的测定可以通过不同的方法实现，例如直接观察熔化现象、探针法、光学法等，具体的方法选择取决于样品的特性以及测量的要求。
熔速测定是指在一定的温度条件下，观察样品从固态到液态的熔化过程，确定其熔速。
熔速又被称为熔化速率，是指样品在熔化过程中单位时间内所熔化的质量或体积。
熔速的测定可以通过不同的方法实现，例如重量法、体积法、光学法等。
熔速的测定对于材料的研究具有重要的意义，可以评估材料的熔融性能、熔化过程的稳定性以及熔化的效率等特征。
熔点熔速测定在材料科学和化学工程领域中有着广泛的应用。
在材料科学中，熔点熔速测定可以用来评估材料的纯度和晶体结构，为材料的合成和应用提供参考；在化学工程中，熔点熔速测定可以用来评估化学反应过程中的熔融性能和熔化速率，为化学工艺的优化提供参考。
总之，熔点熔速测定是一种重要的化学实验方法，具有广泛的应用价值。
通过测定材料的熔点和熔速，可以评估材料的纯度、晶体结构、熔融性能和熔化速率等特征，为研究材料的性质和应用提供了重要的参考数据。
焊接熔池凝固
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4.熔合区的化学不均匀性
熔合区的定义 熔合区是指焊缝金属与母材金属交界的地区。由于这个区域液相与固相并存，所以又称为半熔化区。熔合区是整个焊接接头的薄弱部位。该区域存在严重的化学不均匀性。它常常是冷裂纹、再热裂纹和脆性相的起源地。
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元素在固液界面浓度分布与该元素在固、液相中的扩散系数和分配系数有关。不均匀性程度与母材和填充金属成分及其差异大小有关。异种钢焊接时尤为突出。
成分过冷形成的条件（液相有限扩散）
液相浓度分布
C0
液相线温度
K0<1
TL
TS
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2.5.2成分过冷的因素由“成分过冷”判据公式：影响成分过冷度主要因素有：工艺因素：R、G合金性质C0、mL、K0、DLC0、R、G三个主要因素的影响见右图。
C0、R、G对晶体形貌的综合影响示意图
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1.3 动态下凝固。 处于热源移动方向前端的母材不断熔化，连同过渡到熔池中的焊丝熔滴一起在电弧吹力作用下，对流至熔池后部。随热源的离去，熔池后部的液态金属立即开始凝固，形成焊缝 1.4 对流强烈。 熔池中存在各种作用力，如电弧的机械力、气流吹力、电磁力，以及液态金属中密度差别，使熔池中存在有强烈的搅拌和对流，其方向一般趋于从熔池头部向尾部流动。
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谢谢
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采用奥氏体钢焊条焊接低碳钢时熔合线附近
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增碳层
脱碳层
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5.熔池凝固组织控制
实际焊缝中，由于化学成分、板厚和接头形式不同，不一定具有上述全部的凝固组织形态。特别当焊接操作规范改变时，凝固组织亦将作较大的变化。 当焊接速度增大时，焊缝中心往往容易出现大量等轴晶； 当焊接速度较低时，主要为柱状树枝晶； 焊接电流小时，主要是胞状晶； 焊接电流较大时，则转为极大的树枝晶。
焊接熔池凝固
熔池在结晶过程中晶粒成长的方向与晶粒主轴成 长的线速度及焊接速度等有密切关系。
ds dx cos ds dx cos
dt dt
vc v cos
晶粒成长的平均线速度，在一定焊接速度下，主要决 定于cosθ ， cosθ 决定于焊接规范和被焊金属的 热物理性质。
2
3cos 4
cos2
θ =0°时，EK′=0，现成表面； θ =180°，EK′=EK，只能自发形核； θ =0～180°时， EK′=（0～1）EK
研究表明：θ 角的大小决定于新相晶核与现成表面 之间的表面张力。新核与液相中原有现成表面固体粒 子的晶格结构越相似（点阵类型与晶格常数相似）， 之间的表面张力越小， θ 角越小。
焊接规范对晶粒成长方向及平均线速度均有影响 焊速↑，θ ↑， 晶粒主轴成长方 向越垂直于焊缝 中心线；相反， 主轴方向响非常 明显
实际上，结晶速度与熔池中析出结晶潜热、热源 作用的周期变化、化学成分的不均匀性、元素扩散等 密切相关。
沙马宁的研究指出： 晶粒成长的线速度围绕平 均线速度作波浪式变化， 且波浪起伏越来越小，趋 向平均速度。
结晶的一般规律：晶核形成和晶核长大。 熔池体积小，冷却速度大
熔池冷却速度 4～100℃/s；钢锭冷却速度（3～150）×10-4℃。 易形成淬硬组织；焊缝中柱状组织得到很大发展。 熔池中的液态金属处于过热状态 熔池平均温度可达1770±100℃，熔滴约为2300±200 ℃； 钢锭温度≤1550 ℃。
焊接条件下，熔池中存在的两种现成表面：合金 元素或杂质的悬浮质点；熔合区附近加热到半熔化状 态的基本金属的晶粒表面。
（完整版）焊接熔深测试方法
（完整版）焊接熔深测试方法
焊接熔深测量方法
1. 药水配制
1.1 硝酸5毫升（分析纯）+自来水或者是纯净水100毫升
1.2 淆硝酸毫升+自来水或者是纯净水100毫升
2. 准备原材料开始焊接：
2.1 随钢板的厚度决定焊丝直径大小，钢板
3.0mm以上的用焊丝直径1.2-2.0mm，钢板3.0mm以下的用焊丝直径1.0-0.8mm （注意：针对焊接样品要做好一对一的标识，并记录好相应的焊接工艺参数，如电流、电压、气压、电阻等）
3. 样品切开方法：
3.1 注意让开焊接起伏点和收伏点，找到焊点不怎么饱满的地方，竖切或斜切，切开后表面不能有粗糙不平整，如有粗糙不平整，表面需要打磨抛光等冷却。
4. 准备开始测试焊接熔深：
4.1 当样品放入容器中浸泡2-8分钟，（搅拌或不搅拌自定义）用肉眼判断切开面焊点是否清晰，如清晰可见就马上用气枪吹干，若不清晰就浸泡到清晰后在用气枪吹干，这样就不会生锈有利于保存。
5. 开始测量方法：
5.1 测量工具、直尺、测量焊高、熔深（注：熔深分别有两种1.名义熔深 2 实际熔深）。
焊接熔深检测方法
焊接熔深检测方法焊接熔深检测方法近几年来，随着冶金、机械、石化、电力以及原子能、航天等现代化技术的高速发展，对产品焊接的稳定性性能的要求也越来越高，而焊接的熔深是焊接机械性能的重要标志与外在表现，所以，对焊接熔深的有效检测成为检验焊接效果的重要手段。
以下是小编整理的焊接熔深检测方法，欢迎阅读。
粗切割1、切割前需按照《熔深试验报告》要求在产品上标出需做熔深的焊缝序号（标注时注意避开刀口位置）。
2、切割时尽量少切，提高效率，并考虑下一步精切割的方便性。
切割完后大的毛刺需要打磨一下。
3、焊缝区域切下，体积不宜太大，以免影响后续精密切割，且不能破坏焊缝。
精切割1、一般取焊缝中间位置稍向收弧端靠近一点，且保持与样件焊缝垂直，一条焊缝两端都标记焊缝序号，切割完后优先选取收弧端做熔深。
2、要确保样件夹紧的情况下开始切割，切割时刀片刚接触样件时速度要慢。
遵循：“慢进、快切、慢出”的原则。
3、切割完后，大的毛刺需打磨一下。
粗磨1、尽量把毛刺磨掉，让两板及焊缝处的轮廓凸显出来。
表面需磨平，保证观察熔深的区域是一个平面。
2、样件接触砂纸过程按照下图所示过程操作，防止样件刮破砂纸。
精磨1、研磨时试样应调整一个角度，不与上一号砂纸磨痕一致。
试样研磨时特别注意保证观察熔深的区域是一个平面且表面光亮、无划痕。
2、清水对研磨后的试样进行清洗，将研磨时的灰尘，切割时夹杂在缝隙的沙子等洗掉，以免污染后续步骤中的腐蚀液，影响腐蚀效果。
清洗后将样件置入清水中防止表面生锈。
腐蚀1、用硝酸（浓度65%～68%）与酒精配制成比例为5∶95的溶液，对试样进行腐蚀，配制腐蚀液时一定要注意将硝酸慢慢倒入酒精里，并不断搅拌。
2、把洗干净的试样放入腐蚀液里，泡至10～15秒左右，用镊子夹起，用清水进行冲洗，会发现明显的焊接熔深痕迹。
如一次腐蚀较多样件，后面的样件腐蚀时间可以增长，具体时长根据腐蚀效果来定。
3、样件腐蚀后要放到清水中清洗，并放在清水中保存，防止表面生锈。
焊接熔池表面凝固速率测量的新方法
焊接熔池表面凝固速率测量的新方法
陶汪;陈彦宾;李俐群;吴林
【期刊名称】《金属学报》
【年(卷),期】2008(44)9
【摘要】设计了低碳钢激光点焊工艺,显示了小尺寸液态熔池均匀回缩的凝固过程,以此作为平台,进行了焊接熔池表面温度与凝固速率测量方法的研究.采用红外测温仪从熔池表面直接获取熔池凝固过程温度曲线;利用金属固相与液相表面发射率的差异从熔池凝固温度曲线中提取能准确反映液固转变的特征信息,以此推算了熔池表面的凝固速率;并通过进一步的工艺实验,验证了凝固速率与焊点背面直径之间的良好对应关系.该方法亦适用于其它热加工过程金属凝固速率的测量与分析.
【总页数】5页(P1131-1135)
【关键词】表面温度;凝固速率;红外测温仪;发射率;焊接熔池;低碳钢
【作者】陶汪;陈彦宾;李俐群;吴林
【作者单位】哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TG456.7
【相关文献】
1.Ti-45Al合金焊接熔池凝固过程数值模拟 [J], 张敏;周玉兰;薛覃;李继红
2.TIG电弧活性化焊接现象和机理研究(3)--活性化TIG焊接中的熔池表面张力测定[J], 杨春利;牛尾诚夫;田中学
3.304不锈钢/T2紫铜电子束焊接熔池凝固行为及组织性能研究 [J], 郭顺;彭勇;周琦;王克鸿;崔崇
4.Ti-6Al-4V三元合金焊接熔池凝固组织模拟 [J], 张敏;郭宇飞;黄超;张立胜;张文辉
5.表面活性元素硫对焊接熔池中流体流动方式和熔池深宽比的影响 [J], 赵玉珍;史耀武
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焊缝熔深度测量(ss 0501-2005) .
焊缝熔深度测量（SS 0501-2005）是一项关于焊接质量的工业标准，它规定了焊缝熔深测量的方法和要求。
根据SS 0501-2005，焊缝熔深是指焊接过程中，熔化金属到达母材表面或形成熔池时的深度。
具体测量方法可根据标准规定进行操作：在焊接完成冷却后，用卡尺测量焊缝表面至母材表面的距离。
需要注意的是，在测量过程中，应确保测量面平整、无氧化物等杂质，以保证测量的准确性。
此外，SS 0501-2005还规定了其他一些要求，如测量位置的选择、重复测量、记录和报告等。
这些要求旨在确保测量数据的可靠性和可重复性，从而更好地评估焊缝质量。
总的来说，焊缝熔深度测量是一项重要的质量控制手段，对于保证焊接质量具有重要意义。
执行此项标准有助于提高焊接过程的稳定性和可靠性，从而降低生产成本和减少潜在的焊接缺陷。
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关于焊接熔池表面凝固速率测量的方法探究
摘要：随着我国经济的迅速发展，我国的工业取得了巨大的发展与进步。
而在工业生产与测量中，进行对于焊接熔池表面温度与凝固速率的测量计算是必不可少的。
目前状况下，国内对于其的测算方法基本上都是数值模拟法。
这一方法主要是通过分析测算出相应的值，然而，在实际的情况中，往往出现选择的数学模型与实际的过程不完全符合，有事甚至差距过大。
这样一来，其准确性就会大打折扣。
我们研究的课题是：焊接熔池表面凝固速率测量的新方法分析。
为了完成我们的课题研究，我们组织设计了一项工艺，可以进行低糖钢的激光点焊，可以较为清晰的显示出液态的熔池回缩凝固的整个过程。
凭借这一设计，我们开展对于焊接熔池表面温度与凝固速率的测量计算以及相应的分析。
对于其表面温度的测量，主要运用的是红外辐射测温法。
而对于熔池表面的速率测量，主要是先对信息进行相应的提取与采集，抓住其特征，进行对于凝固速率的推算。
然后进一步的进行工艺实验，验证熔池表面凝固速率与直径之间的相应关系。
关键词：焊接熔池表面温度凝固速率红外测温法低碳钢
1、红外线测温法
由于传统的数值模拟法存在一定的弊端，这一方法主要是通过分析测算出相应的值，然而，在实际的情况中，往往出现选择的数学模型与实际的过程不完全符合，有事甚至差距过大。
因此，在我们的课题研究中，所采用的方法是红外线测温法。
1.1红外测温原理
运用红外线进行温度的测量，是一种非接触测量方法，也就是说测温的对象不会接触到测温的元件，其主要是通过热辐射来进行对于温度的测量的。
要想正确而有效的使用红外测温仪，就必须先对红外测温仪进行一定程度上的了解。
主要了解其工作的原理、相应的技术指标、进行工作时所需要的环境以及条件以及对其的操作以及维修。
红外测温仪的构成其实并不复杂，它主要是由几大部分组成的，分别是光学系统、光电探测器、信号放大器以及信号的处理、显示输出。
各个部分有着不同的分工，进行着不同的工作。
光学系统的主要作用是进行对于相应的红外辐射能量的聚集，而红外测温仪的光学零件以及其放置的位置决定了其视场是否广泛。
当光学系统进行了一定程度上的红外能量聚集时，就会发生相应的能量转换，主要是红外能量转换成了电信号。
而这一信号，就是好温度值的来源，这一信号经过红外测温仪内部的放大器以及相应的信号处理电路的处理，并进行了算法运算以及校正后，就会转化成相应的温度值。
而红外测温仪的使用环境也需要进行考虑，因为温度、污染等都有可能对其正常工作进行一定的干扰，这样就会影响到所测值的精确性。
当物体处于稳定在绝对零度以上的状态时，内部相应的带电粒子发生运动，这样一来，就会向外部发射出能量，而这种能量的发射是以波长各不相同的电磁波形式进行的。
波长一共涉及了三个光区，分别是紫外光区、可见光区以及红外光区。
然而，其大部分还是处于红外光区内。
根据相关的研究表明，物体相应的红外辐射的波长分布与物体表面温度关系密切。
根据这一信息，我们只需要对红外线能量进行捕捉测量，就可以准确地测算出物体的表面温度。
1.2对于材料发射率的标定
关于材料的发射率，它与多个因素存在着密切的联系，主要是与物体的表面
状态以及物体的材质有较大程度上的关联。
一般情况下，对于相关材料发射率的测定，所采用的方法是黑体炉标定法。
具体的操作过程是这样的：首先在板的背面装置热电偶，对于热电偶的放置位置也是有一定的讲究的，它要求与红外测温仪的所测定的区域的中心位置重叠在一起。
进行完这一步工作后，接下来就是进行正面的电弧加热，通过所放置的热电偶与红外测温仪同时进行对于板的背面温度的采集，以此来改变红外测温仪所设定的发射率，并使得两者之间所采集的温度达到一致。
在这种情况下，因为热电偶所采集的温度与相关材料的发射率是没有关系的，所以当两条曲线趋于一致的时候，所设置的相关材料的发射率也就是材料真实的发射率。
2、熔池凝固速率的相关测量方法
对于熔池凝固速率的测量，我们首先呢需要了解一个情况：当红外测温仪所指定的区域中的液态金属开始发生凝固，但所设定的发射率并没有及时的进行改变，这样一来，红外测温仪所输出的温度将会出现一定程度上的偏差，与实际情况不符。
对此情况，我们可以进行对于相应的温度曲线中的相关转变点进行提取与分析，以此来得到相应区域内的金属进行凝固是所需要的时间。
我们先进行一个假设，设红外测温仪在对于温度的测量这一过程中所设定的发射率保持着液态发射率0.40，那么对于红外测温仪的输出温度就是：描述：上述式子中T0表示红外测温仪的输出温度；T表示的是实际温度。
一般情况下，熔池在发生凝固的物理变化时，实际温度T应该是呈现单调递减的趋势。
所以当红外测温仪所指定的区域内的相关金属开始凝固的时候，测温仪所输出的温度T0就会产生一定的偏差，甚至会出现上升的趋势。
而这是S2的增加速率来进行决定的。
而当红外测温仪所指定的区域内的金属完全进行凝固的时候，输出温度T0就会呈现单调下降的趋势。
在测量的过程中，我们发现相关材料的熔点周围，我们所测定分析的红外测温曲线图出现了一个相对稳定的区域，而在这之后红外测温曲线都比热电偶测温曲线的位置高。
对此，我们进行相关的假设，假设运用热电偶所测定的温度值就是熔池表面的实际温度值，这样一来，红外测温仪所输出的相应温度曲线就会符合上述多推导的结果了。
我们对于这一特点进行有效的利用，就可以对红外测温仪所指定的区域内的金属从液态转化为固态所需要的时间进行精确的计算。
3、熔池凝固速率的测量结果
我们首先对相关数值进行整理，当热输入较大的时候，我们所获得的相关的焊点表面熔池的半径是2.85mm；而当热输入较小的时候，焊点表面熔池的半径是2.40mm。
然后我们对熔池的最大半径处进行凝固变化时所需要的时间进行定义，定义为0ms，而我们测定的熔池的中心区域的金属发生凝固变化所消耗的时间为623ms，其平均的凝固速率就是4.6mm/s。
通过对其的探究分析可以知道，熔池表面各个位置的凝固速率是存在着较大差异的。
一般来说，存在着这样的一个规律：以熔池的中心位置为原点，随着逐渐的向外扩散，其凝固速率是由慢变快的。
我们对在不同条件下进行热输入时所测定的结果进行比较，发现当熔池的热输入发生一定程度上的降低时，熔池所在中心位置的凝固时间就会缩减。
然而在这一过程中，熔池表面的直径大小也在进行一定程度上的缩减，因此从总体上来看，其平均速率是不会发生太大的变化的。
4、熔池的中心速率与焊点背面直径的相关关系
一般情况下，在实际的操作中，保护气流量、光斑直径和相应的焊前对其表面进行的处理等因素都会对焊点表面的直径造成一定程度上的影响，这样一来，
就很容易导致焊点表面的直径值发生变化。
所以我们选用焊点背面的直径进行测定，这样一来，就能在很大程度上提高准确性，以便很好的反映出相关的热输入的变化。
经过的研究分析，我们发现：当凝固速率增加时，焊点背面的直径随着其增加而下降，两者之间保持了相对的线性关系，表面直径不能造成对这一线性关系的影响。
所以，我们将测温的位置选择在熔池的中心区域，就可以很大程度上防止焊点表面的直径变化对其造成干扰，这样一来，就可以较为准确而有效的对相关热输入的变化进行判断分析。
5、结语
在工业生产与测量中，进行对于焊接熔池表面温度与凝固速率的测量计算是必不可少的。
目前状况下，国内对于其的测算方法基本上都是数值模拟法。
这一方法主要是通过分析测算出相应的值，然而，在实际的情况中，往往出现选择的数学模型与实际的过程不完全符合，有事甚至差距过大。
这样一来，其准确性就会大打折扣。
我们研究的课题是：焊接熔池表面凝固速率测量的新方法分析。
为了完成我们的课题研究，我们组织设计了一项工艺，可以进行低糖钢的激光点焊，可以较为清晰的显示出液态的熔池回缩凝固的整个过程。
凭借这一设计，我们开展对于焊接熔池表面温度与凝固速率的测量计算以及相应的分析。
对于其表面温度的测量，主要运用的是红外辐射测温法。
而对于熔池表面的速率测量，主要是先对信息进行相应的提取与采集，抓住其特征，进行对于凝固速率的推算。
然后进一步的进行工艺实验，验证熔池表面凝固速率与直径之间的相应关系。
我们所测定分析的红外测温曲线图出现了一个相对稳定的区域，而在这之后红外测温曲线都比热电偶测温曲线的位置高。
对此，我们进行相关的假设，假设运用热电偶所测定的温度值就是熔池表面的实际温度值，这样一来，红外测温仪所输出的相应温度曲线就会符合上述多推导的结果了。
我们对于这一特点进行有效的利用，就可以对红外测温仪所指定的区域内的金属从液态转转化为固态所需要的时间进行精确的计算。
一般来说，存在着这样的一个规律：以熔池的中心位置为原点，随着逐渐的向外扩散，其凝固速率是由慢变快的。
参考文献
[1] 李云红,孙晓刚,原桂彬.光学精密工程.2007,15:1336.
[2]崔志尚.温度计量与测试.北京:中国计量出版社,1998:163.。