第二章 焊接热过程2014-sVIP专享VIP免费

第二章焊接热过程内容简介2.1焊接热源及温度场焊接热源的种类及特征焊接过程的热效率焊接温度场2.2焊接热循环焊接热循环的主要参数及特点多层焊的焊接热循环影响热循环的参数2.3金属的熔化及焊接熔池的形成过程金属的加热、金属的熔化、金属的过渡；焊接熔池的形状和尺寸、熔池的质量和存在的时间熔池的温度、熔池中流体的运动状态2.1焊接热源及温度场2.1.1焊接热源的种类及特征①电弧焊：利用气体介质在两电极之间产生的强烈而持久的放电过程所产生的热能来作为焊接热源，是焊接热源中目前应用最广泛的一种。②电阻热：利用电流通过导体时产生的电阻热作为焊接热源。③高频热源：对有磁性的被焊金属，利用高频感应产生的二次电流作为热源，在局部集中加热，实质上也是电阻加热的一种形式。2.1.1焊接热源的种类及特征焊接热源的种类及特征④电子束：高压高速的电子束轰击金属表面产生的热量作为热源。⑤激光束：经聚焦产生能量高度集中的激光束作为热源。⑥等离子焰：电弧放电或高频放电产生高度电离的离子流作为焊接热源。⑦化学热：利用可燃气体(氧、乙炔)的燃烧热或热剂(铝粉、氧化铁)反应热作为焊接热源。⑧摩擦热：利用机械摩擦所产生的热量。2C2H2+5O2→4CO2+2H2O+Q2Al+Fe2O3=Al2O3+2Fe+Q2.1.1焊接热源的种类及特征MIG，CO2气体保护焊2.1.2焊接过程的热效率热效率（加热功率有效系数）：=𝑄𝑄0其中：Q-有效加热工件的热量；Q0-热源所提供的热量①电弧的热效率：电弧功率：Q0=UI，U-电弧电压；I-电弧电流有效功率：Q=UI电弧焊时热量分配2.1.2焊接过程的热效率（cont’d）②电子束的热效率：能量集中，热损失少③激光的热效率：取决于工件对激光的吸收程度工件吸收的热量：熔化金属形成焊缝；母材近缝区温度升高以致发生组织变化形成组织和性能有别于母材的热影响区。2.1.2焊接过程的热效率（cont’d）2.1.2焊接过程的热效率（cont’d）焊件上加热区的能量分布：比热流：单位时间内通过单位面积传入工件的热量电弧加热区加热区的比热流分布2.1.3焊接温度场热量的传递基本方式：传导、对流、辐射焊接过程中热传递方式热源：电阻焊、摩擦焊以热传导为主其他大多数热源：以对流、辐射为主来传递热量金属内部：以热传导为主传递热能电弧焊为例：电弧以对流、辐射传递热量给工件、焊条（焊丝）工件内部、焊条中热的传播则以热传导为主2.1.3焊接温度场(cont’d)温度场：在焊接热源的作用下，焊件上各点的温度随时间的变化而变化，某瞬时焊件上各点温度的分布称为温度场。稳定温度场：焊件上温度场各点温度不随时间变化；非稳定温度场：焊件上温度场各点温度随时间变化；准稳定温度场：暂时稳定的温度场随着热源以同样的速度移动。2.1.3焊接温度场(cont’d)3D2D2.1.3焊接温度场(cont’d)影响因素热源的性质：电弧、电子束、激光焊接线能量：E=𝑈𝐼𝑉𝑊Variationincoolingrateswithheatinputperunitlengthofweld(EI/V).2.1.3焊接温度场(cont’d)被焊金属的性质导热系数比热c密度散热系数金属热物理性质对温度场的影响2.2焊接热循环焊接热循环：焊件上某点的温度随时间变化的过程；在焊接过程中热源沿焊件移动时，焊件上某点的温度随时间由低而高，达到最大值后又由高而低的变化,描述焊接热源对被焊金属的热作用过程.焊接过程中的热循环曲线2.2.1焊接热循环的特征参数加热速度H：焊接热源的集中程度越高，引起焊接时的加热速度越快，导致相变过程不充分，影响接头的组织和力学性能。a)不同的焊接方法b)不同的被焊金属c)不同厚度d)不同焊接热输入等2.2.1焊接热循环的特征参数最高加热温度Tm：峰值温度，对焊后热影响区和母材影响较大。2.2.1焊接热循环的特征参数高温持续时间tH：相变温度以上停留时间。tH越长，越有利于奥氏体化的均匀过程，增加奥氏体的稳定性，晶粒长大。2.2.1焊接热循环的特征参数却速度c或冷却时间tA：指焊件上某点热循环的冷却过程中某一瞬时温度的冷却速度，决定了组织和性能为了便于测量和分析比较，采用800-500℃的冷却时间来代替瞬时冷却速度，因为...