焊条、焊丝及母材的熔化

1、金属熔化焊过程钢熔化焊时，一般要经历以下过程：加热钢熔化焊时，一般要经历以下过程：加热- -熔化熔化- -冶金反应冶金反应- -结晶结晶-固态相变固态相变-形成接头形成接头几种焊接缺陷： 偏析：合金中各组成元素在结晶时分布不均匀的现象称为偏析。焊接熔池一次结晶过程中，由于冷却速度快，已凝固的焊缝金属中化学成分来不及扩散，造成分布不均，产生偏析。 夹渣：焊接中残留在焊缝中的熔渣。 产生原因：焊接过程中的层间清渣不干净；焊接电流太小；焊接速度太快；焊接过程中操作不当；焊接材料与母材化学成分匹配不当；坡口设计加工不合适等。 气孔：是指焊接时熔池气体未在金属凝固前逸出,残存于焊缝所形空穴。其气体可能是

2、从熔池外界吸收的,也可能是焊接冶金过程中反应生成的。危害：危害：气孔减少了焊缝的有效截面积,使焊缝疏松,从而降低了接头的强度,降低塑性,还会引起泄漏。 裂纹：焊件中最常见的一种严重缺陷。在焊接应力及其焊件中最常见的一种严重缺陷。在焊接应力及其他致脆因素共同作用下，焊接接头中局部地区的金属原子他致脆因素共同作用下，焊接接头中局部地区的金属原子结合力遭到破坏而形成的新界面所产生的缝隙。结合力遭到破坏而形成的新界面所产生的缝隙。2022-4-305-1 焊条、焊丝及母材熔化焊接热源所产生的热量并不是全部用来加热和焊接热源所产生的热量并不是全部用来加热和熔化焊条、焊丝及母材，而是有一部分热量损熔化焊条

3、、焊丝及母材，而是有一部分热量损失于周围介质和飞溅等。失于周围介质和飞溅等。2022-4-301.电阻加热1）公式）公式Q=I2RT 电阻热的大小取决于电阻热的大小取决于焊条或焊丝伸出长度、电流强度、焊条或焊丝伸出长度、电流强度、焊条或焊丝金属的电阻率和直径。焊条或焊丝金属的电阻率和直径。 焊条或焊丝伸出长度越大，通电时间增加，电阻热加大；焊接电流越焊条或焊丝伸出长度越大，通电时间增加，电阻热加大；焊接电流越大，电阻热也越大；焊条或焊丝金属本身的电阻率越大，电阻热也越大。大，电阻热也越大；焊条或焊丝金属本身的电阻率越大，电阻热也越大。例如：不锈钢焊条的电阻率比低碳钢焊条大，因此，在相同焊接电流

4、的例如：不锈钢焊条的电阻率比低碳钢焊条大，因此，在相同焊接电流的情况下所产生的电阻热更大；同种材料的焊条或焊丝其直径越大，则电情况下所产生的电阻热更大；同种材料的焊条或焊丝其直径越大，则电阻越小，相对产生的电阻热也就减小。阻越小，相对产生的电阻热也就减小。 2）电阻热过大的影响：焊条在熔化前发红变质，失去冶金和保护作用。）电阻热过大的影响：焊条在熔化前发红变质，失去冶金和保护作用。自动焊时，过高的电阻热将使焊丝发生崩断而影响焊接。自动焊时，过高的电阻热将使焊丝发生崩断而影响焊接。 3）为减小电阻热而采取措施：限制焊条或焊丝伸出长度（课本72页）限制焊接电流：不锈钢焊条比同直径碳钢焊条电流小20

5、%2.电弧加热：熔化焊条和焊丝的主要热量。电弧加热：熔化焊条和焊丝的主要热量。真正使焊条、焊丝熔化的是电弧热。尽管电弧真正使焊条、焊丝熔化的是电弧热。尽管电弧热只有一小部分用来熔化焊条或焊丝（大部分热只有一小部分用来熔化焊条或焊丝（大部分热量熔化母材），但它却是熔化焊条、焊丝的热量熔化母材），但它却是熔化焊条、焊丝的主要热量。而焊条、焊丝本身的电阻热仅起辅主要热量。而焊条、焊丝本身的电阻热仅起辅助作用。助作用。 2022-4-30三、焊条、焊丝金属向母材的过渡 1熔滴过渡：电弧焊时，焊条或焊丝端部在电弧高温作用熔滴过渡：电弧焊时，焊条或焊丝端部在电弧高温作用下熔化成液态金属滴，通过电弧空间不断

6、向熔池中过渡的下熔化成液态金属滴，通过电弧空间不断向熔池中过渡的过程过程 2熔滴过渡的影响：焊接过程的稳定、焊缝的成形、飞溅熔滴过渡的影响：焊接过程的稳定、焊缝的成形、飞溅及焊接接头的质量及焊接接头的质量 3熔滴过渡形式：滴状过渡、短路过渡、喷射过渡熔滴过渡形式：滴状过渡、短路过渡、喷射过渡 粗熔滴过渡：熔滴呈粗大颗粒状向熔池自由过渡呈粗大颗粒状向熔池自由过渡的形式。特点：熔滴较大，电弧不稳，飞溅大，通常不采用。熔滴较大，电弧不稳，飞溅大，通常不采用。随着I,熔滴变细，频率，电弧稳定，飞溅，呈细粒过渡。 (1)熔滴过渡（粗熔滴过渡、细熔滴过渡）特点:小颗粒，飞溅较小，较稳定焊条电弧焊和埋弧焊所

7、采用的方式。（2）短路过渡 熔滴与熔池短路接触，由于强烈过热和磁收缩的作用使其爆断，直接向熔池过渡的形式，称为短路过渡。短路过渡能在小电流、低电压下稳定过渡，飞溅较小成型较好。二保焊就是采用的短路过渡形式。 适用范围：适合于薄板或低热输入的焊接。2022-4-30特点：细颗粒、高频率、熔滴沿细颗粒、高频率、熔滴沿焊丝的轴向高速向熔池运动、电焊丝的轴向高速向熔池运动、电弧稳定、飞溅小、熔深大、成形弧稳定、飞溅小、熔深大、成形好、效率高好、效率高。喷射过渡是熔化极氩弧焊、富氩混合气体保护焊所采用的熔滴过渡形式。 （3 3）喷射过渡：）喷射过渡：熔滴呈细小颗粒并以喷射状态快速通过电弧空间细小颗粒并以

8、喷射状态快速通过电弧空间向向熔池过渡的形式。形成条件：要有一定的电流密度外应必须具有一定的电弧要有一定的电流密度外应必须具有一定的电弧长度长度(电弧电压)。作业 P87 1,2,3在熔滴成形和成长过程中，有很多力的作用。根据其来源的不同，可分为重力、表面张力、电磁压缩力、斑点压力和气体吹力。 熔滴过渡的作用力 重力（重力（F Fg g) )F Fg g=mg=mg平焊时Fg促进熔滴过渡立、仰焊时，则阻碍熔滴过渡F Fa a=2=2RQRQQ为表面张力系数平焊时，不利于熔滴过度；仰及其他位置焊接时，却有利于熔滴过渡。为什么？表面张力（Fa）表面张力是焊条或焊丝端头上保持熔滴的作用力。焊条或焊丝金

9、属熔化后，其液体金属并不会马上掉下来，而是在表面张力的作用下形成球滴状悬挂在焊条或焊丝末端。随着其不断熔化，熔滴体积不断增大，直到作用在熔滴上的作用力超过熔滴与焊芯或焊丝界面间的张力时，熔滴才脱离焊芯或焊丝过渡到熔池去。其一：熔池金属在表面张力作用下，倒悬在焊缝上而 不易脱落； 其二：当焊芯或焊丝末端熔滴与熔池金属接触时，在 表面张力作用下，将熔滴拉入熔池。 表面张力越大，焊芯或焊丝末端的熔滴就越大。表面张力越大，焊芯或焊丝末端的熔滴就越大。 影响表面张力的因素：1、焊条直径。、焊条直径。2、液体金属的、液体金属的温度。3、在保护气体中加入氧化性气体。如：、在保护气体中加入氧化性气体。如：Ar

10、+O2,温度越高，表面张力越小。可降低表面张力，有利于熔滴过渡。可降低表面张力，有利于熔滴过渡。电磁压缩力电磁压缩力 两根平行的载流导体，若它们通过的电流方两根平行的载流导体，若它们通过的电流方向相同，则这两根导体彼此相吸，使这两根导体相向相同，则这两根导体彼此相吸，使这两根导体相吸的力称为电磁吸的力称为电磁力。 方向方向从外向内从外向内 大小大小 两根导体上的电流成正比两根导体上的电流成正比焊接时，把焊条或焊丝末端的液体熔滴看成是由许焊接时，把焊条或焊丝末端的液体熔滴看成是由许多载流导体组成，这样熔滴就会受到由四周向中心多载流导体组成，这样熔滴就会受到由四周向中心的径向收缩力，称之为电磁压缩

11、力。电磁压缩力垂的径向收缩力，称之为电磁压缩力。电磁压缩力垂直作用在金属熔滴表面上，电流密度最大的地方是直作用在金属熔滴表面上，电流密度最大的地方是在熔滴的细颈部分，这部分也是电磁压缩力作用力在熔滴的细颈部分，这部分也是电磁压缩力作用力最大的地方。因此随着颈部逐渐变细，电流密度增最大的地方。因此随着颈部逐渐变细，电流密度增大，电磁压缩力也随之增强，则促使熔滴很快地脱大，电磁压缩力也随之增强，则促使熔滴很快地脱落焊条或焊丝端部向熔池过渡，这样就保证了熔滴落焊条或焊丝端部向熔池过渡，这样就保证了熔滴在任何空间位置都顺利的过渡到熔池。所以在任何空间位置都顺利的过渡到熔池。所以电磁压电磁压缩力在任何焊

12、接位置都是促使熔滴过渡的力。缩力在任何焊接位置都是促使熔滴过渡的力。焊接时，一般焊条或焊丝上的电流密度都比较大，因此，电磁焊接时，一般焊条或焊丝上的电流密度都比较大，因此，电磁压缩力是焊接过程中促使熔滴过渡的一个主要作用力。在气体压缩力是焊接过程中促使熔滴过渡的一个主要作用力。在气体保护焊时，通过调节焊接电流的密度来控制熔滴尺寸，是工艺保护焊时，通过调节焊接电流的密度来控制熔滴尺寸，是工艺上的一个主要方法。上的一个主要方法。因为: m m电子 P P电子斑点压力正常情况下，电弧中的带电粒子主要是是:电子电子正离子正离子在电场作用下在电场作用下电子电子阳极运动阳极运动正离子正离子阴极运动阴极运动

13、两极斑点两极斑点撞击撞击所造成的机械压力称为斑点压力。所造成的机械压力称为斑点压力。它总是阻碍熔滴过渡它总是阻碍熔滴过渡正接极时正接极时阻碍阻碍P P正离子正离子反接极时反接极时阻碍阻碍P P电子电子所以，则反接时易产生细颗粒过渡，正接则不易。反接时易产生细颗粒过渡，正接则不易。不论空间位置如何变化，它总是有利于熔滴过渡。不论空间位置如何变化，它总是有利于熔滴过渡。 气体的吹力焊条电弧焊时，焊条药皮的熔化稍微落后于焊芯的熔化，在药皮的末端会形成一小段被熔化的“喇叭”形套筒,见下图。 药皮造气剂分解产生的气体及焊芯中的碳元素氧化生成的CO2气体从套管中喷出气体在高温下体积急剧膨胀，沿焊条的轴线方向，形成挺直而稳定的气流，把熔滴吹到熔池中。 四、母材的熔化四、母材的熔化 在焊接热源的作用下，母材上由熔化的焊条、焊丝金属与母材金属所组成的具有一定几何形状的液体金属一定几何形状的液体金属称为焊接熔池。焊接时，熔池随着热源的向前移动而作同步运动。1、焊接熔池的含义形状如右图，它很象一个不标准的半椭圆形球不标准的半椭圆形球。熔池的大小、存在时间对焊接性能有很大影响：一般情况下，随着随着I I,熔池的最大深度熔池的最大深度，熔，熔池的最大宽度相对池的最大宽度相对，随着，随着电弧电压电弧电压的的升高升高，熔池的最大深度熔池的最大深度，熔池的最大宽度，熔池的最大宽度。2、焊接熔池的形状和尺寸 熔