熔焊原理1-2章
第一节熔焊原理及过程2
（4）激光 机理：单色、单波长光束聚焦于金属 表面。 特点：能量密度高。 缺点：价格昂贵。
2、熔池保护
作用：隔离空气对高温焊缝金属的不良影响； 调整焊缝金属成分。 （1）渣保护（药皮或焊剂熔渣） 隔离空气防止金属氧化、吸气，向熔池过渡 合金元素，改善焊缝性能；稳定电弧。
（2）气保护（惰性气体或低氧化，不溶 于液态金属的气体） 氩气：不溶于金属，不与金属反应； 特点：保护效果好，焊缝金属杂质少； 价格较高。 CO2：高温有氧化性， 特点：焊接过程中需脱氧反应；价格 低廉。
第一节 熔焊原理及过程2
熔焊三要素： 热源 熔池保护 焊缝填充金属
1、热源
（1）电弧： 弧柱：6000～8000K， 两级：2400～2600K； （2）等离子弧（压缩电弧24000～50000K） 产生原因：机械压缩； 热压缩； 电磁压缩。
（3）电子束 机理：电子被加速装击金属表面。 特点：能量密度是电弧的1000倍； 穿透能力强。 缺点：需真空环境，有辐射。
（3）渣-气联合保护 药皮：稳弧、隔离空气、冶金反应、形成熔 渣保护焊缝。
药芯焊丝：药皮成分包裹在焊丝芯部
； 向焊缝过渡合金元素。 要求： 杂质含量少，根据焊缝成分需要含有相 应合金元素。
金属熔焊原理及材料焊接第一章-焊接热源及其作用
焊接热源
焊接的发展趋势：焊接技术逐步向高效率、高质量、低 成本、降低劳动强度、降低能耗的方向发展。
热源的性能不仅影响焊接质量，而且对焊接生产率有着 决定性作用。
作为焊接热源应当是：能量高度集中、快速实现焊接过 程，并保证得到致密而强韧的焊缝和最小的热影响区。
焊接热源
满足焊接条件的热源：
电弧热：利用气体介质中放电过程所产生的热能
• 焊接温度场：某一瞬时焊件上各点的温度分布
等温线或等温面：把焊件上瞬时温度相同的各点 连接在一起。 各等温线或等温面彼此间不能相交，存在一定的 温度差。
焊接温度场的类型： • 稳定温度场：焊接温度场各点的温度不随时间变动。 • 非稳定温度场：各点温度随时间而变动。 • 准稳定温度场：功率恒定的热源在工件上作匀速直线运
• 思考：调整焊接热循环的方法有哪些？
本章结束
源的典型焊接方法有哪些？
焊接热循环：在焊接热源作用下，焊件上某一点的温度随
时间的变化过程。
焊接热循环是描述焊接过程中热源对被焊金属的热作用。距焊缝不同 距离的各点，所经历的热循环不同。距焊缝越近的点，加热的最高温度 越高；越远的点，加热的最高温度越低。
焊接热循环的主要参数：
• 加热速度ωH
晶粒
• 最高加热温度Ｔm 大小
化学热：助燃和可燃气体（氧、乙炔）的燃烧火焰或铝、镁 热剂进行化学反应 电阻热：电流通过导体时产生的电阻热 摩擦热：机械摩擦而产生的热能作为焊接热源
等离子弧焊：电弧放电或高频放电产生高度电离的离子流 电子束焊：高压高速运动的电子在真空中猛烈轰击金属局 部表面，动能转化为热能
激光焊：受激辐射而使放射增强的光，经聚焦产生能量高 度集中的激光束。
电阻焊接过程
熔焊原理-第一章
第一章一、焊接化学冶金分为哪几个反应区，各区有何特点？1、药皮反应区：指焊条受热后，直到焊条药皮熔点前发生的一些反应。
(100-1200℃)1) 水分蒸发：100 ℃吸附水的蒸发，200－400 ℃结晶水的去除，化合水在更高温度下析出2) 某些物质分解:形成Co，CO2，H2O，O2等气体3) 铁合金氧化：先期氧化，降低气相的氧化性2、熔滴反应区：指熔滴形成、长大、脱离焊条、过渡到整个熔池1) 温度高：1800－2400℃2) 与气体、熔渣的接触面积大：1000－10000 cm2/kg3) 时间短速度快：0.01-0.1s；0.0001-0.001s4) 熔渣和熔滴金属进行强烈的搅拌,混合.3、熔池反应区1) 反应速度低熔池T 1600~1900℃低于熔滴T ；比表面积，接触面积小300~1300cm2/kg；时间长，手工焊3~8秒埋弧焊6~25s2) 熔池温度不均匀的突出特点熔池前斗部分发生金属熔化和气体的吸收,利于吸热反应熔池后斗部分发生金属凝固和气体的析出,利于放热反应3) 具有一定的搅拌作用促进焊缝成分的均匀化，有助于加快反应速度，有益于气体和夹渣物的排除。
然而，没有熔滴阶段激烈。
二、焊接区内有那些气体？它们是怎样产生的？1、种类：金属及熔渣蒸气2、来源：1) 焊接材料2) 气体介质3) 焊丝和母材表面上的油锈等杂质4) 金属和熔渣的蒸发产生的气体3、供给途径：一部分是直接输入或侵入的原始气体；另一部分是通过物化反应所生成的气体。
1) 有机物的分解和燃烧:纤维素的氧化分解2) 碳酸盐和高价氧化物的分解三、为什么电弧焊时熔化金属的含氮量高于它的正常溶解度？电弧中受激的氮分子，特别是氮原子的溶解速度比没受激的氮分子要快得多；电弧中的氮离子N+在氧化性电弧气氛中形成NO，遇到温度较低的液态金属它分解为N和O，N迅速溶于金属。
四、氮对焊接质量有哪些影响？控制焊缝含氮量的主要措施是什么？1、影响：1) 促进焊缝中气孔的形成，金属凝固时氮气来不及逸出；2) 改变焊缝的力学性能，氮能提高焊缝的强度和硬度，但会使焊缝的塑性和韧性降低；3) 时效脆化，针状氮化物Fe4N，造成塑性和韧性下降。
焊接第2章
第二章 熔焊的基本原理第二章 熔焊的基本原理2.1 焊接电弧 弧焊电源是一种二次电源，所谓二次电源就是在一次电源〔电力网)和 负载之间的电能变换器。
二次电源的作用就是从一次电源获得电能，并 转化为负载所需要的形式和参数。
弧焊电源的供电特性必须满足焊接电 弧的用电特性。
电弧把弧焊电源输送的电能转换成热能和机械能，它是 电弧焊方法的能源。
2.1.1 焊接电弧的基本电特性 1. 等离子体与电弧现象电弧内部就是一个充满等离子体的导电区域。
2010.09.11船舶与海洋工程的焊接2010.09.11船舶与海洋工程的焊接2.1.1 焊接电弧的基本电特性2. 焊接电弧的伏安特性（电弧静特性）对电源的设计和选择时，负载的 伏安特性是最为重要的，所谓负 载的伏安特性就是负载两端的电 压与流过负载的电流之间的关 系，通常在以电流为横坐标，电 压为纵坐标的直角坐标系里表示 负载的伏安特性，称伏安特性曲 线。
电弧的伏安特性曲线是非线 性关系，如图2-2所示。
负阻特性 恒压特性 类似于普通 电阻的特性2.1.1 焊接电弧的基本电特性3. 焊接电弧的导电机理 电弧既是一种气体导电现象，又是一种自持放电现象。
电弧的导电性是 依靠电弧中的气体介质的电离和电极的电子发射两个物理过程产生的。
为了说明焊接电弧的导电机理，首先分析在两个电极之间产生电弧时.沿 电弧民度方向的电压分布，如图2-3所示。
阳极区和阴极区在电弧中长度很 小，分别约为10-4cm和10-6cm 因此在两极附近有很大的电位梯 度，或者说很高的电场强度。
在 阴极区，高电场强度是为电子发 射提供能最所必需的。
在阳极区 高电场强度是接受电子所形成的。
不同气体和电极材料下的电离条 件不同，因此电弧伏安曲线是不 同的，但是总体变化趋势相似。
钢焊条焊接钢材时的焊接电弧2010.09.11船舶与海洋工程的焊接2010.09.11船舶与海洋工程的焊接2.1.1 焊接电弧的基本电特性在焊接电弧中，阴极区的电子发射 主要有热发射和电场发射两种形式: 电极表面受热达到很高温度后，电 极表面的电子获得足够的能量而逸 出的过程称热发射。
第2章熔焊基本原理
（2）磁偏吹产生的原因：
电弧两侧磁力线分布不均匀（可由接线不当、电弧两侧铁磁物质分布 不均引起）。
（1）导线接线位置不当：
焊接时不只是通过焊条的电流会在电弧空间产生磁场而且通过工件的 电流也会在电弧空间产生磁场，如果接线位置不当如图2-7（c）、（d）那 样接线，由于电流通路在电弧处相互垂直，则在电弧左侧（c图）或右侧 （d图）的空间为两段电流导体（电弧和工件）产生的同方向的磁力线相互 迭加从而提高了该处的磁力线密度，而电弧另一侧的空间只有电弧本身产 生的磁力线，因此电弧俩侧的磁力线分布不均匀，故磁力线密度大的一侧 对电弧产生的推力大，磁力线密度小的一侧对电弧产生的推力小，由此使 电弧偏离焊条轴线。
第二章 熔焊基本原理
§2-1 §2-2 §2-3 §2-4 §2-5 §2-6
焊接电弧 焊接热过程 焊接冶金 焊接裂纹 焊接接头的金相组织和机械性能 焊缝及焊接接头的形式和特点
§2-1 焊接电弧
实现焊接过程必需由外界提供相应的 能量，对于熔化焊来讲，采用的能源主要 是热能源，而焊接电弧就是热能源中应用 最为广泛的一种。
焊接电弧的稳定性是指电弧电 压和焊接电流能否保持相对稳定， 同时保持一定的弧长不偏吹、不摇摆、 不熄灭 。
影响电弧稳定性的因素
1、弧焊电源 2、焊条药皮 3、气流 4、焊接处不清洁 5、电弧的磁偏吹
1、弧焊电源：
弧焊电源的种类和极性都影响电弧的稳定性。 直流电源的电弧要比交流电源的电弧稳定； 空载电压较高的弧焊电源其电弧较空载电压低的 稳定； 有良好动特性的弧焊电源容易保证电弧稳定； 采用直流电源焊接时，如果用碱性焊条则必须采 用直流反接才能使电弧稳定燃烧，而不能用直流 正接。
熔焊原理及金属材料的焊接 第2章
第一节熔池的凝固
一、熔池凝固的条件和特点
1）体积小 2）温度分布不均匀：中间高、边缘低、体积 小温度梯度大决定了焊缝凝固时冷却速度 极高。 3）熔池在运动状态下凝固
4）焊接熔池凝固以熔化母材为基础：非自发
形核
2.熔池的凝固过程
1）形核：非自发形核
2）沿散热的反方向（等温线的反方向），以
中心，这时极易形成热裂纹。
对于宽而浅的焊缝（如图 b），杂质聚集在焊缝的上 部，，这种焊缝具有较强的抗热裂纹能力。
因此，可利用这一特点来降低焊缝产生热裂纹的可能。 如同样厚度钢板，用多层多道焊比一次深熔焊产生热裂 纹的倾向小得多。
二、宏观偏析
• 2、层状偏析 层状偏析——焊缝金属截面经浸蚀，可看到颜色深浅不同 的分层结构。这些颜色不同的分层是由化学成份不均匀引 起的，因此称为层状偏析。 层状偏析对焊缝质量的影响：
一区较宽，浸蚀后颜色较暗。 ◎结尾区为溶质贫化区，在此区中溶质浓度低于平均浓度， 浸蚀后呈现浅淡颜色。结尾区也较宽且与下一结晶层的 初始区相衔接
二、宏观偏析
• 层状偏析产生原因：
这种偏析是由于晶粒成长速度发生周期性变化而引起的
结晶潜热和熔滴过渡时热输入周期性变化引起冷却速度 的周期性变化
熔池结晶时，结晶前沿液态金属中溶质浓度高，当冷速 慢时，溶质通过扩散均匀化以减少偏析
柱状晶形式向前凝固
注：
熔池凝固主要是以半熔化的母材晶粒为 晶核并长大 联生结晶（依附于母材半熔化晶粒开始长 大的结晶方式）是焊接的重要特征，而纤 焊和粘接都不是联生结晶
熔池结晶的特点：
1）联生结晶
2）择优生长：晶体最易长大方向
沿散热的反方向
3）弯曲生长
第一章 熔化焊连接原理1.3下
本节结束
谢谢观看
1.3 熔化焊接头的组织与性能
1.3 熔化焊接头的组织与性能
1.3 熔化焊接头的组织与性能
16Mn钢的CCT图
1.3 熔化焊接头的组织与性能
1.3 熔化焊接头的组织与性能 影响CCT图的因素有 (一)母材化学成分 根本决定CCT曲线的形状 (二)冷却速度 碳化物或氮化物并未溶解于A中，快冷会降低奥氏体的稳定 性，使奥氏体提前转变 ，M片增多 (三)峰值温度 使过冷A的稳定性加大，也促使A晶粒粗化 (四)晶粒粗化 近缝区由于强烈地过热而使晶粒发生严重的长大，产生裂纹 (五)应力应变 应力和应变会增加A的内能，加速扩散过程
第一章 熔化焊连接原理
1.1熔化焊热过程及接头形成 1.2熔化焊接化学冶金 1.3熔化焊接头的组织和性能 1.4焊接冶金缺陷
1.3 熔化焊接头的组织与性能 焊接热过程,焊接化学冶金,焊接物理冶金 获得良好接头的条件: 合适的热源,良好的熔池保护,焊缝填充金属
一．焊缝金属的组织 二．焊缝金属性能的控制
1.3 熔化焊接头的组织与性能 ２.加热速度对Ａ均质化影响 加速速度快和相变以上停留时间短，不利于扩散均匀，均质化 的程度很差 ３.近缝区的晶粒长大
近缝区由于强烈过热（1100 ℃ ）,使晶粒发生严重长大,影 响焊接接头塑性,韧性, 产生热裂纹,冷裂纹.
1.3 熔化焊接头的组织与性能 （三）连续冷却时的金属组织转变特点 根据焊接热循环的特点建立焊接条件下的组织转变理论。 研究焊接热影响区的熔合线附近的情况,这一区域是焊接接 头的薄弱地带。 以45钢、40Cr为例,比较焊接条件下和热处理条件下,在相同 的冷却速度下组织转变的差异. 不平衡的热力学过程，V增加，各相变点和温度线均向下偏移
1.3 熔化焊接头的组织与性能
第一章 熔化焊连接原理1.3上
1.3 熔化焊接头的组织与性能 残余应力的形成
存在化学不均匀性，
物理性质(导热系数和膨胀系数)的不均匀性， 力学(屈服强度和弹性模量)的不均匀性，
都在熔合区引起较大的残余应力。
1.3 熔化焊接头的组织与性能 焊接热过程,焊接化学冶金,焊接物理冶金 获得良好接头的条件: 合适的热源,良好的熔池保护,焊缝填充金属
焊缝金属的组织 焊缝金属性能的控制 焊接热影响区的组织 焊接热影响区的性能 焊接热模拟技术
1.3 熔化焊接头的组织与性能
熔池凝固和焊缝固态相变
焊缝金属性能的控制 焊接热影响区的组织 性能 焊缝中的气孔和夹杂 裂纹
1.3 熔化焊接头的组织与性能 3) 浓度过冷对结晶形态的影响
① 平面结晶 产生条件：过冷度＝0，无成分过冷 特征：平面晶（G正温度梯度很大时） 平面结晶形态发生在结晶前沿没有浓度过冷的情 况下。
只有通过固相不断散热而使界面前沿熔体温度进一步降低，晶 体才能得以生长，而界面本身则始终处于(T0-ΔTk)的等温状态 下。这种界面生长方式称为平面生长（planar growth）。生 长中，每个晶体逆着热流平行向内伸展成一个个柱状晶，
1.3 熔化焊接头的组织与性能 凝固过渡层的形成 由于凝固过程中母材与焊条熔敷金属未能很好混合而形成未混合 区(或不完全混合区)，焊后可以立即发现。 这是一种表现化学不均匀性的过渡层，由于与凝固过程有关，称 为“凝固过渡层”。
1.3 熔化焊接头的组织与性能 碳迁移过渡层的形成 是α类钢(体心立方的珠光体 钢)与γ类钢(面心立方的奥氏 体钢)焊接时出现的一种熔合 区碳迁移现象。
《熔化焊连接原理》PPT课件
（化学冶金、熔池凝固、固态相变、缺陷）以及接头性能 具有重要的影响。
1）熔池的形状和尺寸 熔池为半椭球，几何尺寸为：L=q2IU 其中，q2是比例系数，取决于焊接方法和焊接电流。 I是焊接电流，U是焊接电压， 焊接电流I焊接电压U与熔池宽度B和熔池深度H的关系： I↑，H↑，B↓；U↑，H↓，B↑。
1.1 熔化焊热过程及接头形成
2）熔池质量 手工电弧焊:熔池质量5克以下, 埋弧自动焊:熔池的质量小于100克 3）熔池的存在时间 熔池在液态存在的最大时间：tmax=L/v 几秒到几十秒 熔池平均存在时间：tcp=Gp/ρvＦW ＦW：焊缝的横截面积。
（3） 焊接时金属结晶和相变过程 焊接热过程---焊接化学冶金过程---熔池凝固和相变过程
1.1 熔化焊热过程及接头形成
（1）焊接接头的特征 焊接接头包括焊缝、热影响区和熔合区。
接头的质量包括焊缝、热影响区、熔合区。 焊接接头是指整个焊接区，不仅包括结合区，也包括其周围区域。
结合区即是焊缝（WM），熔池凝固并发生固态相变的区域 结合区邻近区即是母材中发生固态相变的区域，称为热影响区（HAZ）。 过渡区是指母材与焊缝交界处，也称为熔合区。
药皮焊条焊接时,三种形式
碱性焊条：短路过渡和大颗粒过渡； 酸性焊条：细颗粒过渡和附壁过渡。 1）熔滴的比表面积S：
S=Ag/ρVg=4πR2/(4/3πR3ρ)=3/Rρ • I↑,R↓,S↑，利于冶金反应进行。 • 熔滴的比表面积是相当大的，S=1000—
10000Cm2/kg
熔滴过渡 短路过渡 颗粒过渡 附壁过渡
第一节熔焊原理及过程
第一节熔焊原理及过程熔焊是一种常见的连接金属零件的方法，它通过在零件之间施加热量，使其部分或全部熔化，然后冷却固化，形成连接。
熔焊原理及过程可以分为以下几个步骤。
1.熔化：熔焊的第一步是将金属材料加热到其熔点以上，以使其熔化。
这可以通过使用火焰、电弧或激光等热源来实现。
不同的热源有不同的应用场景，但原理都是相同的-提供足够的能量来熔化金属。
2.温度控制：控制加热过程中的温度非常重要，以确保金属达到适当的熔点。
过高的温度可能导致金属氧化或破坏，而过低的温度则无法使金属熔化。
因此，必须使用合适的热源和监测设备来确保温度在合适的范围内。
3.熔焊剂：熔焊剂是一种添加到焊缝中的材料，用于保护熔融金属免受氧化和其他污染物的影响。
它可以提高焊接质量并减少缺陷的产生。
熔焊剂还可以提高熔化金属的流动性，使其更容易填充焊缝。
4.熔焊接触：在金属达到熔点并形成液态时，需要将待焊零件正确地接触在一起。
这样可以确保液态金属在冷却过程中均匀地填充空隙，形成一个持久且可靠的连接。
同时，也需要考虑焊接位置和焊接角度，以确保焊接的强度和稳定性。
5.冷却固化：在焊接完成后，液态金属开始冷却，并逐渐固化。
冷却过程中的温度变化很重要，因为它会影响到焊接接头的质量。
如果冷却过快，焊接接头可能会变脆并产生应力点，从而降低焊接接头的强度。
因此，通常需要采取措施来确保焊接接头在冷却过程中得到适当的处理。
熔焊的过程相对简单，但是要获得高质量的焊接接头还需要很多经验和技巧。
以下是一些常见的注意事项：1.材料选择：不同的金属材料具有不同的焊接性质，因此在选择材料时应考虑其焊接特点。
有些材料难以焊接，而有些材料则更容易焊接。
选择合适的材料可以提高焊接接头的质量。
2.预处理：在进行熔焊之前，需要进行一些预处理，以确保待焊零件表面的干净和光滑。
这通常包括去除表面的氧化物、油脂和其他污染物。
只有干净的表面才能确保焊接接头的质量。
3.熔焊参数：熔焊时需要注意参数的控制，例如温度、压力和时间。
第一章 熔化焊连接原理12
１.按制造方法分类
(１)熔炼焊剂：将原料按配方比例配成炉料，放在电炉或火焰 炉中熔炼，这种焊剂叫熔炼焊剂。
(２)非熔炼焊剂：依烘熔温度不同分为粘结焊剂和烧结焊剂。
2.按焊剂化学成分分类
(1)按氧化物性质分 (3)按MnO含量分
(2)按SiO2含量分 (4)按CaF2含量分
1.2 熔化焊接化学冶金
按SiO2含量分类 a. 高硅焊剂：焊剂含SiO2 >30% b. 中硅焊剂：焊剂含SiO2 10～30％ c. 低硅焊剂：焊剂含SiO2 <10%
2、焊条
1.2 熔化焊接化学冶金
1.2 熔化焊接化学冶金
焊条的组成
（１） 焊芯—焊丝 作用：导电、填充金属
焊芯材料有选择性:用量最多的是H08、H08A，还有 H08E。
（2） 药皮 作用：①机械保护作用
②冶金处理作用 ③工艺性能良好 药皮的组成？
1.2 熔化焊接化学冶金
药皮的组成？
①稳弧剂 :改善引弧性能和提高电弧燃烧的稳定性，原材料为 易电离或电离势低的物质。
塑性或滑润性物质。 如云母、白泥、滑石等。
1.2 熔化焊接化学冶金
（3）焊条的分类和性能 1）用途和化学成分
焊条牌号
焊条型号
序 号
焊条分类 （按用途分类）
代号
焊条分类
汉字（字母） （按化学成分分类）
代号
国家标准
结构钢焊条
1 2
钼及铬钼耐热钢 焊条
3 低温钢焊条
不锈钢焊条：
4
1.铬不锈钢焊条 2.铬镍不锈钢焊
并可采用直流反接焊接
表示焊条适用于全位 置焊接
表示熔敷金属抗拉强度的 最小值
E5015(J 507) 焊条为例
熔焊方法及设备复习资料.docx
绪论焊接定义：焊接物理本质焊接方法的分类：分类（族系法）：熔焊压焊钎焊第一章焊接电弧1.电弧的物理本质：焊接电弧是由焊接电源供给能屋，在具冇一定电压的两级之间或者电极与母材之间的气体介质中产生的强烈而持久的气体放电现象。
2.两电极间气体导电条件：①两电极Z间冇带电粒子；②两电极Z间冇电场。
3.电弧中带电粒子的产生途径：①气体介质的电离②电极电了发射4.气体的电离（1）电离与激励：定义（2）电离种类（根据外加能量来源分为）：热电离、场致电离、光电离（各H的定义）5.电子发射：阴极表面接受一定外加能罐作用时，使其内部的电子冲破电极表面的束缚而E到电弧空间的现象。
电子发射的类型：热发射、场致发射、光发射、粒子碰撞发射（各H的定义）6.阴极斑点：是阴极农面发出烁亮的区域，是发射电子最集中（电流最集中流过）的区域。
阴极分类：热阴极、冷阴极（各自的定义）阴极斑点有淸除氧化物的作用阴极清理：7.电弧的构造：阴极区、阳极区、弧柱区。
>阳极区的主耍作川：①接受弧柱中送来的电子流；②同时向弧柱提供所需要的正离子流阳极区导电形式：阳极不能发射正离子，弧柱所盂要的正离子流是山阳极区的电离提供的。
导电机构：场致电离和热电离>阴极区的作用：①向弧柱区提供电弧导电所需的电m；②接受山弧柱传来的」E离子流。
导电机构：1.热发射型2.电场发射型3.等离子型>弧柱区的导电特性：弧柱中的电流山向阴极运动的正离子流和向阳极运动的电子流组成。
弧柱中的电流主耍ii电子流构成。
8.最小电压原理：9.电弧静特性：10.电弧轴向温度：阴极区和阳极区的温度较低，弧柱温度较高。
原因：11.电弧力主要包括：电磁收缩力、等离子流力、斑点力等A:电磁收缩力：定义：由两个导体电流方向相同而产生的吸引力称为电磁收缩力作用：电磁收缩力形成的轴向推力可在熔化极电弧焊中促使熔滴过渡，并可束缚弧柱的扩展，使弧柱能量更集中，电弧更具挺垃性。
（电弧的挺直性:电弧作为柔性导体具冇抵抗外界干扰、力求保持焊接电流沿电极轴线方向流动的性能。
熔焊原理的课件
T=f(x,y,z,t) 式中 T——某瞬时焊件上某点的温度；
x，y，z——焊件上某点的空间坐标 t——时间 把焊件上瞬时温度相同的各点连接在一起，或为一条线或一个面就称为等 温线或等温面。
焊接条件下选取的平均值
低碳钢、低合金 不锈钢
铝
钢
λ
W/（㎝.℃） 0.378-0.504
0.168-0.336 2.65
C
J/（g.℃）
0.625-0.756
0.42-0.50 1.0
cρ
J/（㎝3.℃） 4.83-5.46
3.36-4.2
2.63
α＝λ/ cρ ㎝2/s
0.07-0.10
0.05-0.07 1.001 温度梯度 在不同的方向上有着不同的温度变化率。但是，只有在法线nn的方向上，
温度变化率最大。所以，在法线方向上的温度变化率就是温度梯度。温度梯 度是一个向量，它的方向是在法线上，指向温度增加的方向。 2 温度场的分类
按照焊件上各点温度与时间的关系来分 ： 1）稳定温度场 焊件上各点的温度不随时间而变化。即温度场只与焊件各 点的位置有关。其表达试为： T=f (x,y,z ) 2） 非稳定温度场 焊件上各点的温度随时间而变化。前面所分析的焊接温 度场就属于此类。 3）准稳定温度场 当热源温度不变，焊接过程进行了一个阶段以后，焊件传 热达到了饱和状态，形成了暂时稳定的温度场。例如固定热源在补焊缺陷时 就会出现这种情况。对于正常焊接条件的移动热源，在经过一定时间以后， 焊件也会形成准稳定温度场。这时焊件上各点的温度虽然随时间而变化，但 各个点温度能跟随热源一起移动，也就是这个温度场与热源以同样的速度向 前移动着。 按照焊件尺寸和热源性质来分 1）一维温度场 对焊条或焊丝加热，细棒的电阻焊对接，温度场均属于一 维的。 2）三维温度场 对于厚大焊件表面上的堆焊，可以把热源看成一个点，热 的传播是在空间的三个方向上。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第一章3、焊接化学冶金与炼钢相比,在原材料和反应条件主要有哪些不同？，（1）原材料不同：普通冶金材料的原材料主要是矿石、废钢铁和焦炭等；而焊接化学冶金的原材料主要是焊条、焊丝和焊剂等.（2）反应条件不同：普通化学冶金是对金属熔炼加工过程,是在放牧特定的炉中进行的；而焊接化学冶金过程是金属在焊接条件下,再熔炼的过程,焊接时焊缝相当于高炉.①焊条熔化和过渡特性以及熔池的物理参数，不仅对焊接工艺和生产率有很大影响，而且对焊接冶金也有显著影响，同时在冶炼方面给焊接冶金带来许多特点。
②焊接过程中必须对焊接区内的金属进行保护，这是焊接化学冶金的特点。
③焊接化学冶金过程是分区域（或阶段）连续进行的，且各区的反应条件也有较大的差异，因而也就影响到各区反应进行的可能性、方向、速度和限度。
④焊接化学冶金过程与焊接工艺条件有密切的关系。
改变焊接工艺条件必然引起冶金反应条件的变化，因而就影响到冶金反应的过程。
⑤焊接化学冶金系统是一个复杂的高温多相反应系统。
根据焊接方法不同，组成系统的相也不同。
焊接化学冶金系统的不平衡性是焊接化学冶金过程的又一特点。
4、调控焊缝化学成分有哪两种手段?它们怎样影响焊缝化学成分?（1）对熔化金属进行冶金处理（2）改变融合比.怎样影响焊缝化学成分：（1）对熔化金属进行冶金处理,也就是说,通过调整焊接材料的成分和性能,控制冶金反应的发展,来获得预期要求的焊接成分；（2）在焊接金属中局部熔化的母材所占的比例称为熔合比,改变熔合比可以改变焊缝金属的化学成分.5、焊接区内气体的主要来源是什么？它们是怎样产生的？答：焊接区内气体的主要来源是焊接材料，同时还有热源周围的空气，焊丝表面上和母材坡口附近的铁皮、铁锈、油污、油漆和吸附水等，在焊接时也会析出气体。
产生：①、直接输送和侵入焊接区内的气体。
②、有机物的分解和燃烧。
③、碳酸盐和高价氧化物的分解。
④、材料的蒸发。
⑤、气体（包括简单气体和复杂气体）的分解。
10、氮对焊缝质量有哪些影响？控制焊缝含氮量的主要措施是什么？答：氮对焊接质量的影响：a在碳钢焊缝中氮是有害的杂质，是促使焊缝产生气孔的主要原因之一。
b氮是提高低碳钢和低合金钢焊缝金属强度、降低塑性和韧性的元素。
c氮是促进焊缝金属时效脆化的元素。
控制焊缝含氮量的主要措施：a、控制氮的主要措施是加强保护，防止空气与金属作用；b、在药皮中加入造气剂（如碳酸盐、有机物等），形成气渣联合保护，可使焊缝含氮量下降到0.02%以下；c、采用短弧焊（即减小电弧电压）、增大焊接电流、采用直流反接均可降低焊缝含氮量；d、增加焊丝或药皮中的含碳量，可降低焊缝中的含氮量。
12、焊接冶金学氢对焊接质量有哪些影响1）、形成气孔熔池凝固结晶时，氢的溶解度突然下降，使氢处于过饱状态，就促使发生如下反应：2H→H2，反应生成的分子氢在液态金属中形成气泡。
当气泡向外逸出的速度小于熔池的凝固速度时，就在焊缝中形成气孔。
2）产生冷裂纹焊接接头冷却到较低温度（对于钢来说在Ms温度以下）时才产生的焊接裂纹称为冷裂纹。
3）造成氢脆氢在室温附近使钢塑性严重下降现象称为氢脆。
氢脆是由于原了氢扩散聚集于钢显微空隙中，结合为分子氢，造成空隙内产生很高压力，阻碍金属塑性变形，导致金属变脆。
4 ）出现白点白点是出现在焊缝金属拉伸或弯曲试件的断面上的一种白色园形斑点，中心含有微细气孔或夹杂物，周围则为银白色的脆化部分，其形状类似鱼眼珠中的白点。
它主要是在外力作用下，氢在微小气孔或夹杂物处的集结造成脆化。
5）组织变化和显微斑点。
13、既然随着碱度的增加水蒸气在熔渣中的溶解度增大，为什么在低氢型焊条熔敷金属中的含氢量反而比酸性焊条少？因为碱性焊条中的CaF比较多，分解反应变成HF。
再有，烘干温度比酸性高，也去处很多水分17、氧对焊接质量有哪些影响？应采用什么措施减少焊缝含氧量？答：氧对焊接质量的影响：氧在焊缝中无论以何种形式存在，对焊缝的性能都有很大影响。
随着含氧量的增加，焊缝强度、塑性、韧性都有明显下降，尤其是低温冲击韧度急剧下降。
此外，它还一起热脆、冷脆和时效硬化。
另外，氧烧损钢中的有益元素使焊缝性能变化。
熔滴中含氧和碳多时，它们相互作用生成CO受热膨胀，使熔滴爆炸，造成飞溅，影响焊接过程的稳定性。
减少焊缝含氧量的措施：1）纯化焊接材料，在焊接某些要求比较高的合金钢、合金和活性金属时，应尽量用不含氧或氧少的焊接材料。
2）控制焊接工艺参数，为了减少焊缝含氧量，应采用短弧焊。
3）脱氧：用控制焊接工艺参数的方法减少焊缝含氧量是受限制的，所以必须用冶金的方法进行脱氧，比如硅锰联合脱氧。
18、CO2保护焊焊接低合金钢时，应采用什么焊丝？为什么？答：采用高锰高硅焊丝H08AMn2Si。
用普通焊丝时，焊丝中Mn，Si含量不足，起脱氧作用会很差，由于碳的氧化在焊缝中产生气孔，同时合金元素烧损，焊缝含氧量增大，所以CO2保护焊焊接应用H08AMn2Si型焊丝，以利于脱氧获得优22、既然熔渣的碱度越高，其中的自由氧越多，为什么碱性焊条焊缝含氧量比酸性焊条含氧量低？答：酸性熔渣中含有较多的SiO2，TiO2所以起脱氧的方法主要是扩散脱氧，但在焊接条件下，由于熔池冷却速度快，熔渣和液体金属互相作用的时间短，扩散脱氧进行得很不充分，因此，用酸性焊条焊成的焊缝，其含氧量还比较高，焊缝金属的塑性和韧性也比较低，在焊芯药皮或焊丝中加入某种元素，是它本身在焊接过程中被氧化，从而保证焊接金属及其合金元素不被氧化剂或易被氧化的金属还原出来，这种用来脱氧的元素被称为脱氧剂，常用的脱氧剂有：碳，锰，硅，钛，和铝。
碱性焊条的脱氧剂的效果比扩散脱氧好得多，所以用碱性焊条焊接的焊缝其含氧量比用酸性焊条的要低，塑性和韧性相应的得到提高，因此，碱性焊条常用来焊合金钢及重要的焊接结构。
24、为什么焊接高铝钢时，即使焊条药皮中不含，只是由于用水玻璃作粘结剂，焊缝还会严重增硅？Al和O的亲和力比Si和O的亲和力大，Si烧损少，水玻璃中的Si能大量的过渡到金属中。
25、为什么酸性焊条用锰铁作为脱氧剂，而碱性焊条用硅铁、锰铁和钛铁作为脱氧剂？酸性焊条，药皮中含有多量酸性氧化物（TiO2、SiO2 等）的焊条称为酸性焊条。
酸性焊条：熔渣以酸性氧化物为主的焊条。
按熔渣性质分：可分为酸性焊条和碱性焊条两大类。
酸性焊条：熔渣以酸性氧化物为主的焊条。
碱性焊条：熔渣以碱性氧化物为主的焊条。
脱氧方式有：扩散脱氧，先期脱氧，沉淀脱氧。
酸性渣中含有较多的SiO2 和TiO2，与脱氧产物MnO 生成复合化合物进入熔渣，从而达到脱氧的目的。
碱性渣中含有较多的碱性氧化物，若单独采用锰铁脱氧，与脱氧产物MnO 不能形成复合化合物而进入熔渣。
若单独采用硅铁脱氧，生成的SiO2 熔点高，易造成夹杂。
加入钛铁可进行先期脱氧，保护硅锰向熔池中过渡，焊缝中主要进行硅、锰联合脱氧，生成脱氧产物MnO. SiO2，熔点低，密度小，易进入熔渣。
第二章1、焊条的工艺性能包括哪些方面? 焊条的工艺性能对焊条及焊接质量有什么意义？答：1、焊接电弧的稳定：影响焊接过程的连续性和焊接质量。
2、焊缝形成：影响焊接接头的力学性能。
3、各种位置焊接的适应性：工艺性能良好的焊条能适应空间全位置焊接。
4、飞溅：过多的飞溅会破坏正常焊接过程，降低焊条的熔敷效率，增加清理工5、脱渣性：脱渣性差不仅清渣困难，降低焊接生产率，还会产生夹渣的缺陷。
6、焊条熔化速度：加入铁粉，可以提高焊条的熔化系数。
7、焊条药皮发红：药皮发红引起焊接工艺性能恶化，严重影响焊接质量。
8、焊接烟尘：烟尘含有各种致毒物质，污染环境，危害焊工健康。
2.综合分析碱性焊条药皮中CaF2的作用及对焊缝的性能的影响。
答：它的主要作用是脱氢，在焊条药皮中加入CaF2，其可以通过焊接冶金反应生成HF气体，由于HF是比较稳定的气体，高温时不易发生分解，也不溶于液体金属中，而是与焊接烟尘一起挥发了，所以可以减低熔池金属中的H含量，从而提高焊缝金属的冲击韧性和抗裂性能。
3.在酸性焊条药皮中，加入碱金属氧化物和碱土金属氧化物对于溶渣的粘度有何影响？为什么？加入碱土或碱金属氧化物，是为了降低酸性渣的粘度，在一定组成的熔渣中，添加少量不同于熔渣性质的氧化物，都有降低熔渣粘度的效果，但加入量不能太多，过量时，则不会提高熔渣粘度。
当熔渣粘度过大，将阻碍熔渣与液态金属之间的流动作用，影响冶金反应充分进行。
6、试对比分析酸性焊条及碱性焊条的工艺性能、冶金性能和焊缝金属的力学性能答：1)酸性焊条它是药皮中含有多量酸性氧化物的焊条。
这类焊条的工艺性能好，其焊缝外表成形美观、波纹细密。
由于药皮中含有较多的Feo、Ti02、Si02：等成分，所以熔渣的氧化性强。
酸性焊条一般均可采用交、直流电源施焊。
典型的酸性焊条为E4303(J422)。
2) 碱性焊条焊接时稳弧性不好只好采用直流反接进行焊接，它的脱渣性较差。
它是药皮中含有多量碱性氧化物的焊条。
由于焊条药皮中含有较多的大理石、萤石等成分，它们在焊接冶金反应中生成C02 和HF，因此降低了焊缝中的含氢量。
所以碱性焊条又称为低氢焊条。
碱性焊条的焊缝具有较高的塑性和冲击韧度值，一般承受动裁的焊件或刚性较大的重要结构均采用碱性焊条施工。
典型的碱性焊条为E5015(J507)。
7、低氢型焊条为什么对于铁锈、油污、水份很敏感？低氢焊条的熔渣不具有氧化性，一旦有氢侵入熔池，将很难脱出，所以低氢焊条对于铁锈、油污，水分很敏感，必须严格控制氢的来源才可以保证焊接质量。
8、埋弧焊时如何考虑焊丝与焊剂匹配？1、被焊材料的类别及对焊接接头性能的要求低碳钢应选与母材相匹配的焊接材料，可选高猛高硅焊剂（如HJ431，HJ433、HJ430）与低碳钢焊丝（如H08A)或含锰的焊丝（如H08MnA)相配合，或用中锰、低锰或无锰的焊剂与含锰量较高的焊丝相匹配。
低碳钢和低合金钢用焊丝。
低锰焊丝，如H08A,常配合高锰焊剂用于焊接低碳钢及强度较低的低合金钢焊接；中锰焊丝，如H08MnA、H10MnSi等，主要用于低合金钢焊接。
若与低锰焊剂配合可用于焊接低碳钢；高锰焊丝，如H10Mn2、H08Mn2Si等，主要用于低合金钢焊接。
b.低合金高强度钢焊丝。
埋弧焊主要用于热轧正火钢的焊接，选用焊丝和焊剂时应保证焊缝金属的力学性能。
因此一般应选用与母材强度级别相当的焊接材料，并综合考虑焊缝金属的韧性、塑性和抗裂性能。
c.不锈钢焊丝。
不锈钢种类较多，焊接性各异。
对于焊接性较好的不锈钢和焊接性不好但焊接时可以预热和后热处理的不锈钢，一般都采用同质焊缝，即选用与母材化学成分基本一致的焊丝进行埋弧焊。
2、埋弧焊的工艺特点稀释率高焊缝成分大多取决于母材成分热输入量高应选合金成分略高于母材的焊丝并配中性焊剂焊接速度快应选适宜快速焊的焊剂埋弧焊用的焊剂和焊丝，通常都是根据被焊金属的材料及对焊缝金属的性能要求加以选择。