【免费下载】焊接冶金学(基本原理)

绪论

一、焊接过程的物理本质

1.焊接：被焊工件的材质(同种或异种)，通过加热或加压或二者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子问的结合而形成永久性连接的工艺过程称为焊接。

物理本质：1）宏观：焊接接头破坏需要外加能量和焊接的的不可拆卸性（永久性）

2）微观：焊接是在焊件之间实现原子间结合。

2.怎样才能实现焊接，应有什么外界条件？

从理论来讲，就是当两个被焊好的固体金属表面接近到相距原子平衡距离时，就可以在接触表面上进行扩散、再结晶等物理化学过程，从而形成金属键，达到焊接的目的。然而，这只是理论上的条件，事实上即使是经过精细加工的表面，在微观上也会存在凹凸不平之处，更何况在一般金属的表面上还常常带有氮化膜、油污和水分等吸附层。这样，就会阻碍金属表面的紧密接触。

为了克服阻碍金属表面紧密接触的各种因素，在焊接工艺上采取以下两种措施：

1)对被焊接的材质施加压力 目的是破坏接触表面的氧化膜，使结合处增加有效的接触面积，从而达到紧密接触。

2)对被焊材料加热(局部或整体) 对金属来讲，使结合处达到塑性或熔化状态，此时接触面的氧化膜迅速破坏，降低金属变形的阻力，加热也会增加原于的振动能，促进扩散、再结晶、化学反应和结晶过程的进行。

二、焊接热源的种类及其特征

1） 电弧热：利用气体介质放电过程所产生的热能作为焊接热源。

2） 化学热：利用可燃和助燃气体或铝、镁热剂进行化学反应时所产生的热能作为热源。

3） 电阻热：利用电流通过导体时产生的电阻热作为热源。

4） 高频感应热：对于有磁性的金属 材料可利用高频感应所产生的二次电流作为热源，在局部集中加热，实现高速焊接。如高频焊管等。

5） 摩擦热：由机械摩擦而产生的热能作为热源。

6） 等离子焰：电弧放电或高频放电产生高度电离的离子流，它本身携带大量的热能和动能，利用这种能量进行焊接。

7） 电子束：利用高压高速运动的电子在真空中猛烈轰击金属局部表面，使这种动能转化为热能作为热源。

8） 激光束：通过受激辐射而使放射增强的光即激光，经过聚焦产生能量高度集中的激光束作为热源。

三、熔焊加热特点及焊接接头的形成

（一）焊件上加热区的能量分布

热源把热能传给焊件是通过焊件上一定的作用面积进行的。对于电弧焊来讲，这个作用面积称为加热区，加热区又可分为加热斑点区和活性斑点区；

1)活性斑点区 活性斑点区是带电质点(电子和离于)集中轰击的部位，并把电能转为热能；

2)加热斑点区 在加热斑点区焊件受热是通过电弧的辐射和周围介质的对流进行的。在该区内热量的分布是不均匀的，中心高，边缘低，如同立体高斯锥体.

（二）焊接接头的形成：

熔焊时焊接接头的形成，一般都要经历加热、熔化、冶金反应、凝固结晶、固态相变，直至形成焊接接头。

（l ）焊接热过程 ： 熔焊时被焊金属在热源作用下发生局部受热和熔化，使整个焊接过程自始至终都是在焊接热过程中发生和发展的。它与冶金反应、凝固结晶和固态相变、焊接温度场和应力变形等均有密切的关系。、管路敷设技术通过管线敷设技术，不仅可以解决吊顶层配置不规范问题，而且可保障各类管路习题到位。在管路敷设过程中，要加强看护关于管路高中资料试卷连接管口处理高中资料试卷弯扁度固定盒位置保护层防腐跨接地线弯曲半径标高等，要求技术交底。管线敷设技术中包含线槽、管架等多项方式，为解决高中语文电气课件中管壁薄、接口不严等问题，合理利用管线敷设技术。线缆敷设原则：在分线盒处，当不同电压回路交叉时，应采用金属隔板进行隔开处理；同一线槽内，强电回路须同时切断习题电源，线缆敷设完毕，要进行检查和检测处理。、电气课件中调试对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料试卷相互作用与相互关系，根据生产工艺高中资料试卷要求，对电气设备进行空载与带负荷下高中资料试卷调控试验；对设备进行调整使其在正常工况下与过度工作下都可以正常工作；对于继电保护进行整核对定值，审核与校对图纸，编写复杂设备与装置高中资料试卷调试方案，编写重要设备高中资料试卷试验方案以及系统启动方案；对整套启动过程中高中资料试卷电气设备进行调试工作并且进行过关运行高中资料试卷技术指导。对于调试过程中高中资料试卷技术问题，作为调试人员，需要在事前掌握图纸资料、设备制造厂家出具高中资料试卷试验报告与相关技术资料，并且了解现场设备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。

、电气设备调试高中资料试卷技术电力保护装置调试技术，电力保护高中资料试卷配置技术是指机组在进行继电保护高中资料试卷总体配置时，需要在最大限度内来确保机组高中资料试卷安全，并且尽可能地缩小故障高中资料试卷破坏范围，或者对某些异常高中资料试卷工况进行自动处理，尤其要避免错误高中资料试卷保护装置动作，并且拒绝动作，来避免不必要高中资料试卷突然停机。因此，电力高中资料试卷保护装置调试技术，要求电力保护装置做到准确灵活。对于差动保护装置高中资料试卷调试技术是指发电机一变压器组在发生内部故障时，需要进行外部电源高中资料试卷切除从而采用高中资料试卷主要保护装置。

（2）焊接化学冶金过程： 熔焊时，金属、熔渣与气相之间进行一系列的化学冶金反应，如金属氧化、还原、脱硫、脱磷、掺合金等。这些冶金反应可直接影响到焊缝的成分、组织和性能。（提高焊缝的强韧性：1 通过焊接材料向焊缝中加入微量合金元素（如 Ti 、Mo 、Nb 、V 、Zr 、B 和稀土等）进行变质处理，从而提高焊缝的韧性；2 适当降低焊缝中的碳，并最大限度排除焊缝中的硫、磷、氧、氮、氢等杂质进行净化焊缝，也可提高焊缝的韧性）（3）焊接时的金属凝固结晶和相变过程： 随着热源离开，经过化学冶金反应的熔池金属就开始凝固结晶，金属原子由近程有序排列转变为远程有序排列，即由液态转变为固态。对于具有同素异构转变的金属，随温度下降，将发生固态相变。因焊接条件下是快速连续冷却，并受局部拘束应力的作用，因此，可能产生偏析、夹杂、气孔、热裂纹、冷裂纹、脆化等缺陷。故而控制和调整焊缝金属的凝固和相变过程，就成为保证焊接质量的关键。由此看来，焊接接头是由两部分所组成，即焊缝和热影响区，其间有过渡区，称为熔合区。焊接时除必须保证焊缝金属的性能之外，还必须保证焊接热影响区的性能。四、焊接温度场：（一）焊接传热的基本形式：在熔焊的条件下，由热源传热给焊件的热量，主要是以辐射和对流为主，而母材和焊条（焊丝）获得热能之后，热的传播则是以热传导为主。焊接传热过程所研究的内容主要是焊件上的温度分布及其随时间的温度变化何题，因研究焊接温度场，是以热传导为主，适当考虑辐射和对流的作用。（二）焊接温度场的一般特征：焊接时焊件上各点的温度每一瞬时都在变化，而且是有规律地变化。焊件上（包括内部）某瞬时的温度分布称为“温度场。焊接温度场的分布情况可以用等温线或等温面表示。所谓等温线或等温面，就是把焊件上瞬时温度相同的各点连接在一起，成为一条线或一个面。各个等温线或等温面彼此之间不能相交，而存在一定的温度差，这个温度差的大小可以用温度梯度来表示。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。在绝大多数情况下，焊件上各点的温度是随时间变动的，因此焊接温度场应属非稳定温度场。恒定热功率的热源固定作用在焊件上时（相当于补焊缺陷的情况），开始一段时间内，温度是非稳定的．但经过一段时间之后便达到了饱和状态，形成了暂时稳定的温度场（即各点的温度不随时间而变），把这种情况称为准稳定温度场。对于正常焊接条件下的移动热源，经过一定时间之后，焊件上同样会形成准稳定温度场，这时焊件上各点温度虽然随时间而变化，但各点以固定的温度跟随热源一起移动，也就是说，这个温度场与热源以同样的速度跟踪。如果采用移动坐标系，坐标原点与热源中心重合，则焊件上各点的温度只取决于这个系统的空间坐标，而与热源的移动距离和速度无关。（三）影响温度场的因素： （l ）热源的性质: 一般电弧焊的条件下， 25mm 以上的钢板就可以认为是点状热源，而 100mm 以上的厚钢板电渣焊时却是线状热源。电子束和激光焊接时，热能极其集中，所以温度场的范围很小；而气焊时，热源作用的面积较大，因此温度场的范围也大。

（2）焊接线能量 （3）被焊金属的热物理性质（ l 热导率：表示金属导热的能力，它的物理意义是在单位时间内，沿法线方向单位距离相差 l ℃ 时经过单位面积所传递的热能。2 比热容： 1克物质每升高1℃所需的热谓之比热容。3 容积比热容:单位体积物质每升高 1 ℃ 所需的热量称为容积比热容，用 c ρ 表示。 4 ）热扩散率：热扩散率是表示温度传播的速度。 5 热焓（ H ）单位物质所具有的全部热能，它与温度有关。 6 表面散热系数：表面散热系数的物理意义是散热体表面与周围介质每相差 1 ℃ 时，在单位时间内单、管路敷设技术通过管线敷设技术，不仅可以解决吊顶层配置不规范问题，而且可保障各类管路习题到位。在管路敷设过程中，要加强看护关于管路高中资料试卷连接管口处理高中资料试卷弯扁度固定盒位置保护层防腐跨接地线弯曲半径标高等，要求技术交底。管线敷设技术中包含线槽、管架等多项方式，为解决高中语文电气课件中管壁薄、接口不严等问题，合理利用管线敷设技术。线缆敷设原则：在分线盒处，当不同电压回路交叉时，应采用金属隔板进行隔开处理；同一线槽内，强电回路须同时切断习题电源，线缆敷设完毕，要进行检查和检测处理。、电气课件中调试对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料试卷相互作用与相互关系，根据生产工艺高中资料试卷要求，对电气设备进行空载与带负荷下高中资料试卷调控试验；对设备进行调整使其在正常工况下与过度工作下都可以正常工作；对于继电保护进行整核对定值，审核与校对图纸，编写复杂设备与装置高中资料试卷调试方案，编写重要设备高中资料试卷试验方案以及系统启动方案；对整套启动过程中高中资料试卷电气设备进行调试工作并且进行过关运行高中资料试卷技术指导。对于调试过程中高中资料试卷技术问题，作为调试人员，需要在事前掌握图纸资料、设备制造厂家出具高中资料试卷试验报告与相关技术资料，并且了解现场设备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。、电气设备调试高中资料试卷技术电力保护装置调试技术，电力保护高中资料试卷配置技术是指机组在进行继电保护高中资料试卷总体配置时，需要在最大限度内来确保机组高中资料试卷安全，并且尽可能地缩小故障高中资料试卷破坏范围，或者对某些异常高中资料试卷工况进行自动处理，尤其要避免错误高中资料试卷保护装置动作，并且拒绝动作，来避免不必要高中资料试卷突然停机。因此，电力高中资料试卷保护装置调试技术，要求电力保护装置做到准确灵活。对于差动保护装置高中资料试卷调试技术是指发电机一变压器组在发生内部故障时，需要进行外部电源高中资料试卷切除从而采用高中资料试卷主要保护装置。