第三章母材的熔化與焊縫土木第1頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月熔池不斷的移動(dòng)和更新，不斷的冷卻形成焊縫，所以要獲得一條形狀和尺寸均完好的焊縫，就要保證熔池的形狀和尺寸不變。而熔池的形狀、尺寸和運(yùn)動(dòng)又與母材的熔化有關(guān)；第2頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.2母材的熔化熱：主要是電弧熱：直流正接：用于加熱母材的熱為PA；直流反接：用于加熱母材的熱為PK；用直流電焊接時(shí)，一般可用以下公式計(jì)算母材的熱輸入：q=0.24ηIUη:熱效率系數(shù)埋弧焊的η最高：η＝0.8~0.9;第3頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.3熔池的形狀：電弧正下方熔化的液態(tài)熔池金屬在電弧力（電磁收縮力、等離子流力等）、熔滴沖擊力的作用下，克服重力和表面張力被推向電弧移動(dòng)的后方，并在電弧力、重力和表面張力等共同作用下保持有一定的液面差，形成了具有一定形狀和尺寸的熔池，如圖所示。第4頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.4熔池的溫度：母材過(guò)熱熔化形成熔池；一般熔池的溫度比熔滴低200℃左右，但比母材的熔點(diǎn)高；例如：鋼的熔池的溫度為1700~2100℃;（過(guò)熱200～600℃）鋁的熔池的溫度為900~1200℃;（過(guò)熱250～550℃）熔池的溫度分布不均勻，如圖所示。根據(jù)溫度分布情況，可把熔池分為兩部分：頭部和尾部。

第5頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月熔池形狀示意圖

1-電弧2-液體金屬3-已凝固的焊縫金屬H-熔池深度B-熔池寬度L-熔池長(zhǎng)度h-余高第6頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月熔池內(nèi)沿焊縫縱向軸線上的溫度分布示意圖1-熔池頭部2-熔池尾部第7頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、焊縫的主要尺寸和形狀系數(shù)：2.1主要尺寸：如圖3-1所示熔深（H）：在焊縫橫截面中，從焊趾連線到焊縫背面的距離；熔寬（B）：在焊縫表面兩焊趾之間的距離；余高（a）：焊縫表面焊趾連線上面那部分金屬的高度；焊趾：焊縫表面與母材交界處；第8頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第9頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2形狀系數(shù)：2.2.1成形系數(shù)（φ）：φ大：則焊縫寬而淺；

φ小：則焊縫深而窄；

一般要求φ＞1（B＞H）:

例如：手工電弧焊φ＝1~2；埋弧焊φ＞1.25；

堆焊φ可達(dá)到10;第10頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2.2焊縫的增高系數(shù)（τ）：余高存在的優(yōu)點(diǎn)：ⅰ避免熔池金屬收縮時(shí)形成缺陷；ⅱ可增大焊縫截面，提高承受靜載的能力；余高存在的缺點(diǎn)：在動(dòng)載或交變載荷下，不能起加強(qiáng)作用，反而易于促使脆斷；一般τ

≥4~8;第11頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2.3焊縫的熔合比γ：熔焊中，被熔化的母材部分在焊縫金屬中所占的比例。（用面積代表質(zhì)量）Fm:母材熔化的橫截面積；FH:填充金屬的橫截面積；可用調(diào)整γ來(lái)改變焊縫的化學(xué)成分，從而調(diào)整接頭的性能；一般0≤γ≤1；γ=0.1~0.85第12頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

第二節(jié)焊縫成形的基本規(guī)律1、電弧能量參數(shù)對(duì)焊縫成形的影響：1.1焊接電流的影響：當(dāng)I↑→H↑、a↑、B基本不變；交流埋弧焊電流對(duì)焊縫尺寸的影響電弧電壓：36~38V焊絲直徑：5mm焊速：40m/h第13頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.2焊接電壓的影響：當(dāng)U↑→B↑、H↓、a↓;所以，為了得到合適的焊縫成形，通常在增加焊接電流的同時(shí)，也適當(dāng)增加焊接電壓，使H、B、a改變均勻；

交流埋弧焊電壓對(duì)焊縫尺寸的影響電弧電流800A焊絲φ5mm焊速40m/h

第14頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.3焊接速度V焊：V焊↑→qm/v↓（焊接線能量）→H↓、B↓、a↓；V焊↑→焊接生產(chǎn)率提高；所以，焊接速度的選擇應(yīng)考慮以上兩個(gè)方面的因素綜合考慮；第15頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月交流埋弧焊焊速對(duì)焊縫尺寸的影響第16頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、其它工藝條件的影響：（I、U、V焊基本不變的情況下）2.1焊絲直徑ds：ds↓→H↑、a↑、B↓;2.2焊絲干伸長(zhǎng)L干：L干↑→a↑；（當(dāng)ρ較大、S較小、L干較大時(shí)，此種影響就越大）2.3電極（焊絲）的傾角：2.3.1前傾：如圖所示；前傾會(huì)使H↓、B↑、a↓，并且前傾角度越小，這一影響越明顯；2.3.2后傾：如圖3-18a所示；后傾與前傾的情況相反，它使H↑、B↓、a↑；第17頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電極傾角對(duì)焊縫成形的影響a)前傾b)后傾c)傾角影響第18頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.4工件的傾角：2.4.1上坡焊：如圖所示；重力有助于熔池金屬向尾部排，所以H↑、B↓、a↑；上坡焊的傾角α＞6°~12°時(shí)，易產(chǎn)生咬邊；2.4.2下坡焊：如圖所示；它使H↓、B↑、a↓，α過(guò)大時(shí)，則熔深不足，焊縫流溢；第19頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第20頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.5坡口和間隙：當(dāng)坡口、間隙的尺寸增大時(shí)→a↓、γ↓；可以用此方法控制a、調(diào)整熔合比，從而控制性能；坡口和間隙對(duì)焊縫成形的影響第21頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)焊縫成形的缺陷及產(chǎn)生原因焊縫成形缺陷常見(jiàn)的有：未焊透、未熔合、燒穿、咬邊、焊瘤等；1.未焊透：熔焊時(shí)，接頭根部未完全焊透的現(xiàn)象。原因：①焊接電流?。虎诤杆龠^(guò)高；③坡口尺寸不合適；④焊絲未對(duì)準(zhǔn)焊縫中心；第22頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.未熔合：熔焊時(shí)，焊道與母材之間或焊道與焊道之間，未能完全熔化結(jié)合的部分叫做未熔合；原因：熔池金屬在電弧力的作用下被排向尾部而形成溝槽，溝槽處容易產(chǎn)生未熔合；3.燒穿：熔焊時(shí)，熔化金屬自焊縫背面流出，形成穿孔的現(xiàn)象叫做燒穿；原因：①焊接電流過(guò)大；②焊速過(guò)??；③間隙、坡口尺寸過(guò)大；第23頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.咬邊：熔焊時(shí)，在沿著焊趾的母材部位，燒熔形成凹陷或溝槽的現(xiàn)象叫做咬邊；原因：大電流、高速焊時(shí)比較容易出現(xiàn)咬邊；5.焊瘤：熔焊時(shí)，熔化金屬流淌到焊縫以外未熔化的母材上形成金屬瘤的現(xiàn)象叫做焊瘤，也叫做滿溢；原因：①填充金屬過(guò)多；②焊速過(guò)低；③間隙、坡口尺寸小；④電壓過(guò)小或焊絲伸出長(zhǎng)度過(guò)大；第24頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月此外，還有凹坑、塌陷等缺陷；凹坑：焊后在焊縫表面或背面形成的低于母材表面的局部低洼部分；塌陷：?jiǎn)蚊嫒刍笗r(shí)，由于焊接工藝不當(dāng)，造成焊縫金屬過(guò)量透過(guò)背面，使焊縫正面塌陷，背面凸起的現(xiàn)象叫做塌陷；第25頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)焊縫成形的控制主要考慮平面內(nèi)直縫的焊接：1、平焊：主要考慮保證根部的完全焊透，為此可以采用雙面焊、單面多道焊、單面焊雙面成形；單面焊雙面成形：A)自由成形：靠表面張力與重力、電弧力相平衡達(dá)到雙面成形，此時(shí)所焊的板厚是有限的；第26頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第27頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第28頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月B)襯墊承托的強(qiáng)制成形：適用于厚板；2、立焊、橫焊：可以自由成形、也可以強(qiáng)制成形；例如：立焊的強(qiáng)制成形：如圖所示；第29頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第30頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.曲面焊縫的焊接：最常見(jiàn)的是環(huán)形焊縫的焊接，如：筒節(jié)與筒節(jié)或筒節(jié)與封頭之間的環(huán)縫的焊接；3.1焊頭固定：工件轉(zhuǎn)動(dòng)、焊頭固定的條件下焊接；為保證熔池始終位于接近水平位置，焊絲應(yīng)逆工件旋轉(zhuǎn)方向偏移一段距離，如圖所示；3.2全位置焊接：工件固定、焊槍繞工件轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行全位置焊接；一般采用小電流、細(xì)焊絲、多層焊，并且隨時(shí)改變焊條或焊槍的角度、運(yùn)條方法及焊接線能量參數(shù)來(lái)控制焊縫成形；第31頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先內(nèi)后外，內(nèi)爬外溜

環(huán)縫焊接時(shí)的焊絲位置第32頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月思考題：什么是熔合比？熔合比的大小對(duì)焊縫質(zhì)量有何影響？試舉例說(shuō)明在生產(chǎn)實(shí)踐中采用什么方法調(diào)節(jié)熔合比的大?。亢附与娏鳌⒑附与妷?、焊接速度各對(duì)焊縫成型有什么影響？為什么？其影響規(guī)律如何？什么是上坡焊、下坡焊？各對(duì)焊縫成型有何影響？為什么？第33頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月補(bǔ)充內(nèi)容：常用的焊接名詞術(shù)語(yǔ)；

1.一般術(shù)語(yǔ)：1.1坡口：根據(jù)設(shè)計(jì)或工藝需要，在焊件的待焊部位加工的一定幾何形狀的溝槽；1.2鈍邊：焊件開(kāi)坡口時(shí)，沿焊件厚度方向未開(kāi)坡口的端面部分；1.3焊接接頭：用焊接方法連接的接頭，包括：焊縫、熔合區(qū)和熱影響區(qū)；1.4熱影響區(qū)：焊接或切割過(guò)程中，材料因受熱的影響（但未熔化）而發(fā)生金相組織和力學(xué)性能變化的區(qū)域；1.5熔合區(qū)：焊接接頭中，焊縫向熱影響區(qū)過(guò)渡的區(qū)域；第34頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.6焊腳：角焊縫的橫截面積中，從一個(gè)焊件上的焊趾到另一個(gè)焊件表面的最小距離；1.7預(yù)熱：焊接開(kāi)始前，對(duì)焊件的全部（或局部）進(jìn)行加熱的工藝措施；1.8后熱：焊接后立即對(duì)焊件的全部（或局部）進(jìn)行加熱或保溫，使其緩冷的工藝措施。它不等于焊后熱處理；1.9焊后熱處理：焊后，為改善焊接接頭的組織和性能或消除殘余應(yīng)力而進(jìn)行的熱處理；第35頁(yè)，課件共37頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.熔焊名詞術(shù)語(yǔ)：2.1熔池：熔焊時(shí)，在焊接熱源的作用下，焊件上所形成的具有一定幾何形狀的液態(tài)金屬部分；2.2弧坑：弧焊時(shí)，由于斷弧或收弧不當(dāng)，在焊道末端形成的低洼部分。2.3焊道：每次熔敷所形成的一條單道焊縫。2.4焊層：多層焊時(shí)的每一個(gè)分層。每個(gè)分層可由一條焊道或幾條并排相搭的焊道所組成。2.5焊接位置：熔焊時(shí)焊件接縫所處的空間位置，有平焊、橫焊、立焊和仰焊等位置。2.6窄間隙焊：厚板對(duì)接接頭，焊前不開(kāi)坡口或只開(kāi)小角度坡口，并留有窄而深的間隙，采用氣體保護(hù)焊