焊接方法与设备-5母材熔化与焊缝成形

1、第三章第三章 母材熔化和焊缝成形母材熔化和焊缝成形 3-1焊缝和熔池的形状及尺寸焊缝和熔池的形状及尺寸一、焊缝形状一、焊缝形状对接接头对接接头角接接头角接接头搭接接头搭接接头接头接头形式形式start塞焊接头塞焊接头形状参数形状参数H，B，Am, AH, HmmAAAaBHB, 23-1焊缝和熔池的形状及尺寸焊缝和熔池的形状及尺寸控制化学成分，控制化学成分， 受熔池形状控制受熔池形状控制 HB焊透焊透由由确定确定结晶方向结晶方向气孔气孔 偏析偏析1.32 、承载（静）承载（静）动载（应力集中）动载（应力集中）3mm 48熔合比熔合比 33-1焊缝和熔池的形状及尺寸焊缝和熔池的形状及尺寸3-1焊

2、缝和熔池的形状及尺寸焊缝和熔池的形状及尺寸 二、熔池形状二、熔池形状4熔池：熔池： 熔化焊时，被焊金属（母材）和填充金属在熔化焊时，被焊金属（母材）和填充金属在热源作用下熔融在一起，并形成具有一定几热源作用下熔融在一起，并形成具有一定几何形状的液体金属何形状的液体金属 影响影响熔池熔池因素因素 电弧电弧 接头形式接头形式 空间位置空间位置 坡口形状坡口形状间隙尺寸间隙尺寸 3-2电弧和熔池形状的关系电弧和熔池形状的关系 一、电弧热输入对熔池形状的影响一、电弧热输入对熔池形状的影响5（一）电弧热输入（一）电弧热输入fstfPPPPPPfP电弧热功率工件热输入功率24.0影响因素影响因素熔滴过渡方

3、式熔滴过渡方式 焊接方法焊接方法弧长弧长3-2电弧和熔池形状的关系电弧和熔池形状的关系 6（二）焊接熔池的计算（二）焊接熔池的计算解析法解析法数值法数值法雷卡林法雷卡林法（模拟）（模拟）简单，精度简单，精度低、误差大低、误差大 有限差分、有限元有限差分、有限元法、数值积分法法、数值积分法复杂，与实际复杂，与实际情况相附性好情况相附性好 )(22),(RxaveRxRT3-2 电弧和熔池形状的关系电弧和熔池形状的关系 73-2电弧和熔池形状的关系电弧和熔池形状的关系 8特特点点1.在电弧前方熔池的温度梯度较大，而在电弧在电弧前方熔池的温度梯度较大，而在电弧后方熔池的温度梯度较小后方熔池的温度梯度

4、较小 2.在工件表面的等温线（包括熔池形状）近在工件表面的等温线（包括熔池形状）近似椭园形，但熔池头部较宽，而尾部较尖似椭园形，但熔池头部较宽，而尾部较尖 3.在垂直焊接方向平面上的等温线（包括熔在垂直焊接方向平面上的等温线（包括熔池）均为半圆形，即池）均为半圆形，即B=2H。P大，大，T高高 3-2 电弧和熔池形状的关系电弧和熔池形状的关系 9（三）工件上的比热流分布及对熔池的影响（三）工件上的比热流分布及对熔池的影响比热流比热流能量密度，与电弧收缩有关能量密度，与电弧收缩有关 2)(krmeqrq影响因素影响因素焊丝直径等焊丝直径等 弧长弧长气体介质气体介质电流电流3-2电弧和熔池形状的关

5、系电弧和熔池形状的关系 103-2电弧和熔池形状的关系电弧和熔池形状的关系 二、力对熔池形状的影响二、力对熔池形状的影响11（一）电弧力（一）电弧力电弧力电弧力熔滴冲击力熔滴冲击力 电磁力电磁力动压力动压力（二）熔池作用力（二）熔池作用力熔池熔池作用作用力力重力重力电磁力电磁力表面张力表面张力3-2 电弧和熔池形状的关系电弧和熔池形状的关系 123-3焊接工艺参数对焊缝成形影响焊接工艺参数对焊缝成形影响 一、电流、电压和焊速一、电流、电压和焊速131.电流电流主要确定熔深主要确定熔深IHBa3-3 焊接工艺参数对焊缝成形影响焊接工艺参数对焊缝成形影响 142.电弧电压电弧电压主要确定熔宽主要确

6、定熔宽3-3 焊接工艺参数对焊缝成形影响焊接工艺参数对焊缝成形影响 153.焊接速度重要参数3-3 焊接工艺参数对焊缝成形影响焊接工艺参数对焊缝成形影响 二、电流种类、极性及电极直径的影响二、电流种类、极性及电极直径的影响161.电流种类、极性电流种类、极性熔化极焊熔化极焊TIG焊焊反极性时反极性时H，B大，大，PK大（正极性时，大（正极性时，a大）大） 正极性时正极性时H，B大，大，PA大大 电电流流种种类类直流直流交流交流脉冲脉冲介于之间介于之间 比极性情况更为强烈（比极性情况更为强烈（V 相等情况下）相等情况下） 3-3焊接工艺参数对焊缝成形影响焊接工艺参数对焊缝成形影响 172.焊丝直

7、径和伸出长度焊丝直径和伸出长度 -电弧收缩电弧收缩 F-H； B一般情况下，一般情况下，同时需提高同时需提高UfL-Pm m a 3-3 焊接工艺参数对焊缝成形影响焊接工艺参数对焊缝成形影响 三、保护气体和熔滴过渡形式的影响三、保护气体和熔滴过渡形式的影响18电弧形态、等离子流力，熔滴冲击力电弧形态、等离子流力，熔滴冲击力 CO2 小电流小电流 短路过渡短路过渡大电流大电流 细颗粒过渡细颗粒过渡Ar 射流射流Ar+x射流、射滴射流、射滴分析分析方法方法3-3 焊接工艺参数对焊缝成形影响焊接工艺参数对焊缝成形影响 四、其它工艺参数的影响四、其它工艺参数的影响19V，C H 电弧潜入电弧潜入、1.

8、坡口间隙坡口间隙3-3 焊接工艺参数对焊缝成形影响焊接工艺参数对焊缝成形影响 202.电极倾角电极倾角H，B（预热作用）（后排（预热作用）（后排） vw前倾前倾后倾后倾3-3 焊接工艺参数对焊缝成形影响焊接工艺参数对焊缝成形影响 213. 工件斜度工件斜度H，a,B(咬边咬边) vw上坡焊上坡焊3-3 焊接工艺参数对焊缝成形影响焊接工艺参数对焊缝成形影响 224. 工件厚度和散热条件工件厚度和散热条件，aB,a； H变化不大变化不大 5. 焊剂和药皮焊剂和药皮电弧截面电弧截面q（r） 化学化学成分成分影响影响电弧产热电弧产热渣粘度渣粘度3-3焊接工艺参数对焊缝成形影响焊接工艺参数对焊缝成形影响

9、 一、直缝焊接一、直缝焊接23成形工艺成形工艺 自由成形自由成形 强迫成形强迫成形 （一）平焊（一）平焊（单面焊、双面焊（单面焊、双面焊 ）FmgF3-3 焊接工艺参数对焊缝成形影响焊接工艺参数对焊缝成形影响 24成形工艺成形工艺 自由成形自由成形 强迫成形强迫成形 （二）立、横、仰焊（二）立、横、仰焊特点：特点： 熔池易流淌熔池易流淌质量质量控制控制方法方法小电流、脉冲电流（小电流、脉冲电流（0.5-15HZ） 摆动电弧、两侧停留摆动电弧、两侧停留 3-3 焊接工艺参数对焊缝成形影响焊接工艺参数对焊缝成形影响 二、环缝焊接二、环缝焊接25成形工艺成形工艺 转胎转动，枪水平焊转胎转动，枪水平焊

10、枪全位置焊，工艺参数在不同位置枪全位置焊，工艺参数在不同位置需作调整需作调整e3-3 焊接工艺参数对焊缝成形影响焊接工艺参数对焊缝成形影响 三、引弧、收弧与成形控制三、引弧、收弧与成形控制261.引弧引弧质量隐患质量隐患H、B过小；过小；a过高；易产生气孔过高；易产生气孔 工艺要求工艺要求质量控制质量控制电弧的启动性能要好电弧的启动性能要好 要保证引弧处具有满意要保证引弧处具有满意的焊缝成形和冶金质量的焊缝成形和冶金质量 非熔化极焊非熔化极焊1）引弧控制要可靠；）引弧控制要可靠；2）采用预）采用预热，引弧板热，引弧板 熔化极焊熔化极焊3-3 焊接工艺参数对焊缝成形影响焊接工艺参数对焊缝成形影响

11、 27熔化极焊熔化极焊可靠引可靠引弧，防弧，防止飞溅止飞溅 采用滑擦引弧采用滑擦引弧 动特性切换动特性切换选择合适的选择合适的L值值送丝速度切换送丝速度切换焊丝剪尖焊丝剪尖成形成形控制控制 引弧极引弧极 非熔化极打底非熔化极打底 热量切换热量切换 3-3 焊接工艺参数对焊缝成形影响焊接工艺参数对焊缝成形影响 282.熄弧熄弧质量隐患质量隐患凹坑、粘丝、烧导电嘴凹坑、粘丝、烧导电嘴 工艺要求工艺要求质量控制质量控制减小对熔池的热输入与电弧力，并减小对熔池的热输入与电弧力，并保证填满弧坑保证填满弧坑 非熔化极焊非熔化极焊减少熔池大小减少熔池大小 缓冷缓冷 补充熔池金属补充熔池金属 3-3 焊接工艺参数对焊缝成形影响焊接工艺参数对焊缝成形影响 292.熄弧熄弧熔化极焊熔化极焊回烧焊丝进行收弧，等速送丝回烧焊丝进行收弧，等速送丝 回抽焊丝进行收弧，变速送丝回抽焊丝进行收弧，变速