第三章焊接技术

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1、焊接技术概论焊接技术概论 第三章第三章 电弧熔化焊电弧熔化焊 熔焊熔焊焊接过程中，将焊件接头加热至熔化状态，焊接过程中，将焊件接头加热至熔化状态，不加不加 压力的焊接方法，称为熔焊压力的焊接方法，称为熔焊 。 n 熔焊是目前应用最广泛的焊接方法。熔焊是目前应用最广泛的焊接方法。n最常用的有手工电弧焊，埋弧焊，最常用的有手工电弧焊，埋弧焊，CO2气体保护焊气体保护焊及手工钨极氩弧焊等。及手工钨极氩弧焊等。 主主要要内内容容第一节第一节 电弧熔化焊的基本过电弧熔化焊的基本过程程第二节第二节 焊接接头焊接接头第三节第三节 常用金属材料的焊接常用金属材料的焊接第四节第四节 典型焊接方法典型焊接方法退出

2、退出 第一节第一节 电弧熔化焊的基本过程电弧熔化焊的基本过程 热过程热过程 冶金反应过程冶金反应过程 热过程极不平衡而热过程极不平衡而产生产生应力应变应力应变。高温气体分解、气体与熔滴间的反应高温气体分解、气体与熔滴间的反应熔渣与熔池金属间的反应熔渣与熔池金属间的反应药皮中合金元素的渗入熔池药皮中合金元素的渗入熔池应力应变过程应力应变过程加热熔化加热熔化冷却冷凝冷却冷凝焊接过程焊接过程: :从焊接开始到形成接头的过程从焊接开始到形成接头的过程, ,基本过程包括基本过程包括: : 局部集中性局部集中性 瞬时性瞬时性移动和搅拌移动和搅拌加热熔化加热熔化冷凝极快冷凝极快运动性运动性熔池很小，熔池很小

3、，一般一般100g100g热过程对接头组织、性能的影响热过程对接头组织、性能的影响运动性对熔池组织均匀有利。运动性对熔池组织均匀有利。热过程使焊件各部分变形极不均匀，导热过程使焊件各部分变形极不均匀，导致焊件致焊件内部产生应力内部产生应力，宏观产生变形宏观产生变形；组织，性能不均匀组织，性能不均匀 焊缝与热影响区组织、性能不同；焊缝与热影响区组织、性能不同； 热影响区又分为不同的部分。热影响区又分为不同的部分。1.2 1.2 焊接温度场焊接温度场 概念概念 在焊接热源作在焊接热源作用下，用下，某瞬时某瞬时焊焊件上件上各个点各个点在的在的温度分布。温度分布。研究的目的研究的目的 研究研究材料材料

4、、工艺参数工艺参数对焊件对焊件熔池大小熔池大小、热热影响区范围大小影响区范围大小的影响规律。的影响规律。 15001000800500400低碳钢手弧焊堆焊低碳钢手弧焊堆焊横截面横截面的温度场分布的温度场分布影响温度场的因素影响温度场的因素工艺参数工艺参数焊接线能量焊接线能量概概 念念单位长度焊缝输入的电能；单位长度焊缝输入的电能； q qv v电弧热功率电弧热功率q/q/焊接速度焊接速度v v焊接线能量焊接线能量对温度场的影响对温度场的影响 q qv v不变，在正常的焊接条件下，同时改变电弧不变，在正常的焊接条件下，同时改变电弧热功率热功率q q、焊接速度、焊接速度v，温度场变化不大。，温度

5、场变化不大。 q qv v降低，温度场范围减小，即高温区范围减降低，温度场范围减小，即高温区范围减小，熔池也相应减小。小，熔池也相应减小。主要是指：主要是指：热能集中程度热能集中程度若若热能集中程度高，在保证热能集中程度高，在保证相同相同熔深熔深H H时时, , 可可降低降低焊接线能量焊接线能量q qv v值，相当于温度场的等温线范值，相当于温度场的等温线范围减小。围减小。 热源热源常用焊接方法热能集中程度比较：常用焊接方法热能集中程度比较： 等离子弧自由电弧等离子弧自由电弧 二氧化碳埋弧焊、手弧焊二氧化碳埋弧焊、手弧焊 对不锈钢，尽量用热能集中程度高的热源。对不锈钢，尽量用热能集中程度高的热

6、源。 热导率热导率 金属的金属的导热能力导热能力。热导率热导率 对等温线范围的影响对等温线范围的影响材料材料 高高： q qv v不变时，导出热量多，熔池减小，不变时，导出热量多，熔池减小，相同高温相同高温等温线等温线范围显著减小，甚至难形成熔池。范围显著减小，甚至难形成熔池。 低低：相反，相同高温：相反，相同高温等温线等温线范围显著增大，熔范围显著增大，熔池增大，如不锈钢。池增大，如不锈钢。阴影区阴影区是是600600以上温度场范围比较以上温度场范围比较 （q qv v4200J/s4200J/s、v v2mm/s2mm/s、h h10mm10mm）低碳钢低碳钢600600以以上温度上温度场

7、范围场范围188188型型钢钢600600以上温度以上温度场范围，场范围，明显增大明显增大铝铝600600以上温度以上温度场范围，场范围，明显减小明显减小 预热预热 附加热量输入。附加热量输入。 但但11001100高温区等温线范围变化不高温区等温线范围变化不大，对过热影响较小。大，对过热影响较小。 主要影响主要影响800800以下以下中低温区中低温区，使中，使中低温区等温线范围扩大明显，焊件温度低温区等温线范围扩大明显，焊件温度梯度降低，有利。梯度降低，有利。 概念概念 在整个焊接过程的热源作用下，焊件上在整个焊接过程的热源作用下，焊件上所研所研究点究点的的温度温度随随时间时间的的变化过程变

8、化过程。1.3 1.3 焊接热循环焊接热循环 研究的研究的重点重点点：是点：是高温热影响区高温热影响区各点。各点。 研究的研究的参数参数有：加热有：加热温度峰值温度峰值、加热速度加热速度、冷却速度冷却速度（冷却时间冷却时间）等；）等；目的目的: : 分析掌握近缝分析掌握近缝高温区高温区的组织、性能的变化特的组织、性能的变化特点。点。注意注意: : 焊缝区与近缝区焊缝区与近缝区热循环规律热循环规律基本相同。基本相同。焊接参数焊接参数焊速、电焊速、电流、电压流、电压各点距各点距焊缝距焊缝距离和最离和最高加热高加热温度温度离焊缝愈近，离焊缝愈近，加热速度愈快加热速度愈快；加热加热峰值温度愈愈高峰值温

9、度愈愈高；高温；高温冷冷速越快。速越快。（3 3）热循环的）热循环的主要参数及其影响因素主要参数及其影响因素 峰值温度峰值温度maxmax及及11001100以上停留时间以上停留时间t tH H maxmax 、 t tH H能能反映该点的反映该点的过热程度过热程度。热导率热导率：小小，相同，相同q qv v高温区高温区温度场温度场范围大，距离焊缝相同点处范围大，距离焊缝相同点处maxmax、t tH H大；大； 如如18188 8钢易过热。钢易过热。影响影响maxmax 、 t tH H的的因素因素工艺参数工艺参数q qv v： q qv v大大，距离焊缝相同点处，距离焊缝相同点处峰值温度高

10、峰值温度高，高温停留时间长；，高温停留时间长； 易过热钢尽量采用小易过热钢尽量采用小q qv v。热源能量集中程度高热源能量集中程度高 保证相同熔深保证相同熔深H H时，可降低时，可降低q qv v值，峰值值，峰值温度降低，高温停留时间减少。温度降低，高温停留时间减少。 预热预热 对高温区等温线范围影响不大，但还是对高温区等温线范围影响不大，但还是有一定的扩大。有一定的扩大。 对特别容易过热的钢，还是不能预热。对特别容易过热的钢，还是不能预热。线能量线能量q qv v q qv v大，相同温度场范围扩大，冷大，相同温度场范围扩大，冷却时间增大，冷却速度降低；却时间增大，冷却速度降低； 有利于防

11、硬、脆组织；有利于防硬、脆组织； 但易过热。但易过热。冷却时间冷却时间（冷却速度）（冷却速度） 是影响是影响热影响区热影响区组织和性能的关键因素。组织和性能的关键因素。材料热导率材料热导率 小，其它条件相同时，小，其它条件相同时，相同温度场相同温度场范围扩大范围扩大，冷却时间增大，冷却速度降低，冷却时间增大，冷却速度降低，防硬、脆组织；防硬、脆组织； 但易过热。但易过热。热源能量集中程度热源能量集中程度 高，相同熔深高，相同熔深H H时，可降低时，可降低q qv v值，冷却值，冷却时间减小，对防过热有利；时间减小，对防过热有利； 对硬、脆组织分析如下：对硬、脆组织分析如下： 由于热影响宽度小，