焊接冶金学课件.pptx

1 第一章 焊接化学冶金 2 第一节 焊接化学冶金过程特点 第二节 气相与金属的作用 第三节 熔渣与金属的作用 第四节 合金过渡 第一章--焊接化学冶金 3 重点内容 1、焊接化学冶金过程特点 2、熔敷速度、熔合比 3、气相对金属的作用（H） 4、焊接化学冶金的一般规律 5、熔渣的作用性质 6、合金过渡问题 4 焊接化学冶金过程：熔化焊时，焊接区内各种物质之间在高温下相互作用的过程。 要点：各种物质包括气体、液态金属、熔渣。 § 1-1   焊接化学冶金过程特点 5 普通化学冶金过程和焊接化学冶金过程对比 普通化学冶金过程是对金属熔炼加工过程，在放牧特定的炉中进行。 焊接化学冶金过程是金属在焊接条件下，再熔炼的过程，焊接时焊缝相当高炉。 二者共同点：金属冶炼加工。 6 不同点： 1）原材料不同 普冶材料：矿石、焦炭、废钢铁等。 焊金材料：焊条、焊丝、焊剂等。 7 一、焊条熔化及熔池的形成 （一）焊条的加热及熔化 1、焊条的加热 电阻热：焊接电流通过焊芯时产生的电阻热。 电弧热：焊接电弧传给焊条端部的热量。 化学反应热：药皮部分化学物质化学反应时产生的热量。 8 2、焊条金属的熔化速度 焊条金属的平均熔化速度 gM=G/t =αpI αp为焊条熔化系数 gM焊条金属的平均熔敷速度 gD=GD/t=αHI gD为焊条的平均熔敷速度 损失系数 Ψ=(G-GD)/G=(gM-gD)/gD=1-αH/αP αH=(1-Ψ) αP 9 3、焊条金属熔滴及过渡特性 熔滴过渡形式 短路过渡、颗粒过渡、附壁过渡、射流过渡、旋转射流过渡。 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。 10 11 2) 熔滴的比表面积和作用时间 熔滴的比表面积S：熔熵的表面积与其质量之比。 S=Ag/ρVg=4ДR2/(4/3ДR3ρ)=3/Rρ I↑,R↓,S↑，利于冶金反应进行。熔滴的平均作用时间是指熔滴的平均质量与一个周期内焊芯的平均熔化速度之比。 12 3) 熔滴的温度  实测手工电弧焊碳钢焊条：2100-2700K，熔渣平均温度：1600C0 13 （二）熔池的形成 1、熔池的形状和尺寸 熔池为半椭球，几何尺寸为L=P2IU 其中，P2是比例系数，取决于焊接方法和规范。I是焊接电流，U是焊接电压，上式适用于点状热源 。 14 15 2、熔池质量和存在时间  tmax=L/v tcp=Gp/ρvAw  AW焊缝的横截面积 3、熔池温度 熔池中部温度最高，头部次之，其次是尾部。 16 17 1）液态金属密度差引起自由对流运动 2）表面张力差强迫对流运动 3） 熔池中各种机械力搅拌 4）对焊接质量的影响 4、熔池运动状态 18 二、焊接过程中对熔融金属的保护 1、气渣联合保护 2、渣保护 3、气保护 4、真空保护 5、自保护 保护方式 19 三、焊接化学冶金反应区及反应条件 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。 焊接方法不同，冶金反应阶段也不同。以手工电弧焊为例，加以讨论 20 21 2）、熔滴反应区 指熔滴形成.长大.脱离焊条.过渡到熔池之前 特点: 22 3、熔池反应区 1）、熔池T 1600～1900℃低于熔滴T 比表面积 2 )、接触面积小3～130 3）、时间长 手工焊3～8秒埋弧焊6—25s 4）、搅拌没有熔滴阶段激烈 5）、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 23 四、焊接工艺条件与化学冶金反应的关系 （一）、熔合比的影响 焊接规范：焊接金属（焊条、焊丝）和局部熔化的母材组成。 24 ①焊接电流I的变化 冶金反应不充分 （二）、（化学反应条件的影响）熔 滴过渡特性的影响 本节结束 25 § 1-2 气相与金属的作用 一、焊接区内的气体 （一）气体的来源和产生 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 26 27 二、氮与金属作用 来源：主要是焊接区周围的空气。 氮与金属作用有两种情况。 1、不与氮发生作用的金属，即不能熔解氮又不形成氮化物，可用N作为保护气体。 2、与氮发生作用的金属，即能溶解氮又能形成氮化物，这种情况下就要防止焊缝金属的氮化。 28 (一)氮在金属中