金属熔焊原理及材料焊接第七章-非合金钢的焊接

金属熔焊原理一．基础题：1焊接参数包括：焊接电流、电弧电压、焊接速度、线能量等。

2焊条的平均熔化速度、熔敷速度均与电流成正比。

3短路过渡的熔滴质量和过渡周期主要取决于电弧长（电弧电压），随电弧长度的增加，熔滴质量与过渡周期增大。

当电弧长度到达一定值时，熔滴质量与过渡周期突然增大，这说明熔滴的过渡形式发生了变化，如果电弧长度不变，增大电流则过渡频率增高，熔滴变细。

4一般情况下，增大焊接电流，熔宽减小，熔深增大；增大电弧电压，熔宽增大，熔深减小。

5熔池的温度分布极其不均匀（熔池中部温度最高）。

6焊接方法的保护方式：手弧焊（气-渣联合保护），埋弧焊、电渣焊（熔渣保护），氩弧焊CO2焊、等离子焊（气体保护）。

7焊接化学冶金过程是分区域连续进行的。

8焊接化学冶金反应区：手工焊有药皮反应区、熔滴反应区、熔池反应区三个反应区；熔化极气保焊只有熔滴和熔池两个反应区；不填充金属的气焊、钨极氩弧焊和电子束焊只有熔池反应区。

9熔滴阶段的反应时间随焊接电流的增加而变短，随电弧电压的增加而变长。

10焊接材料只影响焊缝成分而不影响热影响区。

11焊接区周围的空气是气相中氮的主要来源。

12熔渣在焊接过程中的作用：机械保护、改善焊接工艺性能、冶金处理。

13分理论中酸碱性以1为界点，原子理论中，以0为界点。

14影响FeO分配系数的主要因素有：温度和熔渣的性质。

15焊缝金属的脱氧方式：先期脱氧、沉淀脱氧、扩散脱氧。

16脱硫比脱磷更困难。

17随焊芯中碳含量的增加，焊接时不仅焊缝中的气孔、裂纹倾向增大，并伴有较大飞溅，是焊接稳定性下降。

18焊条的冶金性能是指其脱氧、去氢、脱硫磷、掺合金、抗气孔及抗裂纹的能力，最终反映在焊缝金属的化学成分、力学性能和焊接缺陷的形成等方面。

19焊剂按制造方法分为：熔炼焊剂和非熔炼焊剂。

20焊丝的分类：实芯焊丝和药芯焊丝。

21焊接中的偏析形式：显微偏析、区域偏析、层状偏析。

22相变组织（二次结晶组织）主要取决于焊缝化学成分和冷却条件。

焊接通过加热或加压，填充或不填充材料使工件产生原子间结合的一种连接方法焊剂：指焊接时能够融化形成熔渣，对融化金属起保护和冶金处理作用的一种颗粒状物质。

焊条：由药皮和焊芯组成的一种溶化电极，供焊条电弧焊使用。

熔渣：焊接过程中焊条药皮或焊剂荣华后，在熔池中参与化学反应而形成覆盖于熔池表面的熔融状金属、非金属氧化物及复合物。

熔合比：熔焊时，被熔化的母材部分在焊道金属中所占的比例称为熔合比焊条的型号：是国家标准中对焊条规定的编号，可用来区分各种焊条熔敷金属的力学性能、化学成分、药皮类型、焊接位置、焊接电流的种类。

热影响区：焊接过程中，母材因受焊接热循环影响而发生组织和力学性能变化的区域焊接区内存在多种气体，气体是通过哪些途径进入的？焊接区内除了外加的惰性保护气体外还有CO,CO2,H2O,O2,H2,N2,的混合物；焊接区内气体一部分是由直接输入或侵入的原始气体，而另一部分是通过物化反应所生成的气体。

酸性焊条和碱性焊条的区别？1.成分不同：酸性焊条皮中含有多量酸性氧化物（TiO2、SiO2 等），碱性焊条药皮中含有多量碱性氧化物（CaO、Na2O等）。

2.酸性焊条能交直流两用，碱性焊条焊接一般用直流电源施焊。

3.酸性焊条药皮组分氧化性强；而碱性焊条药皮组分氧化性弱。

4.酸性焊条工艺性能较好，但焊缝的力学性能，特别是冲击韧度较差，适用于一般低碳钢和强度较低的低合金结构钢的焊接，是应用最广的焊条。

5.碱性焊条脱硫、脱磷能力强，药皮有去氢作用。

碱性焊条的焊缝具有良好的抗裂性和力学性能，但工艺性能较差，一般用直流电源施焊，主要用于重要结构（如锅炉、压力容器和合金结构钢等）的焊接。

使熔池中液态金属运动的主要原因是什么？液态金属的密度差所产生的自由对流运动；表面张力差所引起的强制对流运动；热源的各种机械力所产生的搅拌作用，使熔池处于运动状态。

选择脱氧剂的原则是什么？1.脱氧剂在焊接的高温下对氧的亲和力应比被焊接金属对氧的亲和力大。

金属熔焊原理及材料焊接性教案教案课程金属熔焊原理及材料焊接性班级焊接1301/制造1301教师杨起俊2014 学年第 1 学期二零一一年九月印制教案授课顺序教案授课顺序教案授课顺序授课日期2014.9.19 授课课时 2专业班次焊接1301/制造1301 授课方法讲授授课内容：焊接热过程目的要求：了解焊接热过程、热能传递的基本方式、焊接温度场、焊接热循环的特点，理解焊接温度场、焊接热循环的影响因素及调节方法。

重点：焊接热传递、焊接温度场、焊接热循环难点：焊接热循环的影响因素及调节方法教参：《金属熔焊基础及材料焊接》，李凤银，机械工业出版社教学环节及组织：能力知识点1 常用焊接热源及热能传递的基本方式一、常用的焊接热源1.电弧热2.化学热3.电阻热4.摩擦热5.电子束6.等离子弧7.激光束二、焊接过程的热效率：三、焊接传热的基本形式：传导、对流和辐射。

能力知识点2 焊接温度场一、焊接温度场的表示及特点教案授课顺序授课日期2014.9.25 授课课时 2专业班次焊接1301/制造1301 授课方法讲授授课内容：焊缝金属的组成目的要求：了解焊缝金属的形成过程；理解过重合金元素对焊缝金属性能的作用；理解焊条过渡的过程。

重点：熔滴过渡；焊缝金属熔合比难点：熔滴过渡中力、热、电的作用。

熔合比对焊缝的影响。

教参：《金属熔焊基础及材料焊接》，李凤银，机械工业出版社教学环节及组织：能力知识点1 焊条的熔化与过渡一、焊条的加热：有电阻热和电弧热二、焊条金属的熔化：Vm=m/t=αPI熔敷系数：飞溅率：三、熔滴过渡的作用力：重力、表面张力、电磁压缩力、斑点压力、等离子流力、电弧气体吹力。

四、熔滴过渡的形式：滴状过渡、短路过渡、喷射过渡。

五、熔滴过渡时的飞溅能力知识点2 母材的熔化及熔池一、熔池的形状和尺寸：熔宽、熔深、余高等以及与能量的关系。

二、熔池的温度三、熔池金属的流动能力知识点3 焊缝金属的熔合比与母材金属的稀释熔合比：熔合比(稀释率)的大小与焊接方法、焊接参数、接头形状和尺寸、坡口形式及尺寸、焊道层数、母材金属的热物理性质等有关。

焊接工作原理
焊接是一种将两个或多个金属或非金属材料连接在一起的工艺。

它使用高温来加热材料，使其部分熔化，并在冷却后形成强固的连接。

焊接工作原理基于以下几个关键步骤：
1. 清洁表面：在焊接之前，需要先清洁连接部位的表面，以去除油脂、氧化物和其他杂质，以确保焊接的质量和强度。

2. 加热材料：焊接过程中需要加热要连接的材料。

这可以通过火焰、电子束、激光等不同的方法来完成。

加热材料的目的是使其局部熔化，并为焊接提供足够的热量。

3. 添加填充材料：在加热的过程中，焊工会将填充材料添加到焊缝中。

填充材料有助于填补间隙并提供强度和联结性。

4. 冷却：在将填充材料添加到焊缝后，焊接部位会逐渐冷却，形成一个坚固的连接。

冷却时间取决于所使用的材料和焊接方法。

焊接工作原理的关键是利用高温使材料部分熔化，然后使其冷却并形成强固的连接。

焊接过程中要注意控制温度、填充材料的选择以及焊接技术的正确应用，以确保焊接质量和可靠性。

除了金属材料，焊接还可以应用于连接塑料、玻璃和其他非金属材料。

复习题一、1.焊接熔渣的作用有：机械保护作用、改善焊接工艺性能和冶金处理。

2.熔合比是熔焊时，熔化的母材在焊缝金属中所占的百分比。

熔合比越大，则母材的稀释作用越严重。

3.焊接结晶过程有一次结晶和二次结晶。

一次结晶主要是联生结晶，二次结晶组织主要取决于焊缝金属的化学成分和冷却速度。

4.焊接热循环的主要参数有加热速度、最高加热温度、相变温度以上停留时间和冷却速度。

5.氢、淬硬组织和应力三个因素是导致冷裂纹的主要原因。

6.焊缝金属的脱氧方法主要有先期脱氧、沉淀脱氧和扩散脱氧。

7.为了防止硫引起的结晶裂纹及其随含碳量的增加，则Mn/S的比值也应随之增加。

8.冷裂纹的断口从宏观上看，具有发亮的金属光泽，属脆性断裂，并呈人字纹形态发展。

9.在焊条药皮或焊剂中的萤石和有氧化性的氧化物都有去氢作用，但当氧化性的物质过多时，将增加产生 CO气孔的倾向。

二、选择题1.钨极氩弧焊和真空电子束焊的焊接反应区有（B）A熔滴反应区 B熔池反应区C药皮反应区、熔池反应区 D熔滴反应区、熔池反应区2.常用的牌号为H08Mn2SiA焊丝中的“Mn2”表示（ C ）。

A含锰量为0.02% B含锰量为0.2%C含锰量为2% D含锰量为20%3.埋弧自动焊属于（ A ）保护。

A渣保护 B气保护 C渣－气联合保护 D渣、气保护4.焊条药皮（焊剂）的氧化性和元素对氧的亲和力越大，合金元素含量对过渡系数的影响（ A ）A越大 B较小 C越小 D为零6.随着焊缝含（ C ）量的增加，会引起焊缝金属的热脆、冷脆和时效硬化。

A氢 B氧 C氮D硫7.焊条电弧焊焊时，当焊接电流增大时，则整个熔池的最大深度随之增大，而最大宽度将相对（ B ）A增大 B减小 C不变 D略大8.在一般情况下，通过焊丝药芯合金化时，过渡系数比通过药皮合金化时（ C ） A大 B小 C无明显变化9.焊后消除应力的热处理方法是（ A ）A退火 B正火 C淬火 D回火10.液化裂纹主要出现在含合金元素较多的高强度钢，（ B ）和耐热合金的焊件中。

熔焊原理及金属材料焊接什么是焊接：焊接是通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件达到结合的一种方法。

宏观上焊接的两个特点：1.需要外界能量。

2.焊接结合的不可拆卸性。

微观上的特点：焊接件之间达成原子间的结合。

即就是原来分开的工件，经过焊接后在为微观上形成一个整体。

（两工件间建立了金属键）我们主要学习研究与熔焊有关的基本理论及应用1 2 3 4焊接接头示意图： 1.焊缝 2.熔合区 3.热影响区 4.母材焊缝：焊接时焊件经过焊接形成的结合部分。

热影响区：母材因受热的影响（但未熔化）而发生组织与力学性能的变化区域叫热影响区。

熔合区：焊缝与热影响之间的过渡区。

第一章焊接区温度的变化1.焊接区温度的变化加热是是实现熔焊的必要条件。

通过对焊件进行局部加热，使焊接区的金属熔化、冷却后形成牢固接头。

但加热也必将引起焊接区金属的成分、组织与性能的变化，其结果必将决定焊接的质量。

上述变化的程度则主要取决于温度变化的情况，。

因此能主动控制焊接质量，首先就应掌握焊接区温度变化的规律，即掌握温度与空间位置和温度与时间的关系。

焊接热源：电弧热、化学热、电阻热、摩擦热、等离子热、电子束、激光束、高频感应热等。

热源的性能不仅影响焊接质量，而且对焊接生产率有着决定性的作用。

理想的焊接热源应该是具有加热面积小、功率密度大、加热温度高等的特点。

2.焊接温度场热量的传导共有对流、对流和辐射三中基本方式。

在熔焊过程中三种方式都存在，热源的热量传递主要通过对流与辐射，母材与焊丝获得热量后在内部的传递则以传导为主。

影响焊接温度场的因素：热源的性质、焊接参数、被焊金属的热物理性能、被焊金属的几何尺寸。

3.焊接热循环：在焊接热源的的作用下，焊件上某一点的温度随时间的变化。

叫做焊接热循环。

焊接热循环讨论的对象是焊件上某一点的温度与时间的关系。

这一关系决定了改点的加热速度、保温时间和冷却速度，对接头的组织与性能都有明显的影响。

焊接工艺的金属熔化与焊缝形成机理在焊接工艺中，金属的熔化和焊缝的形成是至关重要的环节。

理解金属熔化和焊缝形成机理对于掌握焊接工艺的原理和技术具有重要意义。

本文将探讨焊接工艺的金属熔化与焊缝形成机理，并分析其对焊接质量的影响。

一、金属熔化过程焊接时，金属材料在热源作用下逐渐升温，并最终达到熔点。

金属熔化的过程可以分为以下几个阶段：1. 加热阶段：在热源的作用下，金属材料逐渐升温，原子和离子的动力学能增加，相互之间的距离逐渐增大。

2. 熔化临界温度阶段：当金属材料达到熔点附近的温度时，原子和离子的动力学能达到最高值，金属材料逐渐转变为液态。

3. 熔化阶段：金属材料达到熔点时，原子和离子脱离原有位置，形成自由运动的液态结构。

金属在液态状态下具有较高的形变性和流动性。

二、焊缝形成机理焊缝形成是指在焊接过程中，金属材料发生熔化后重新凝固、结合形成的连接部分。

焊缝形成的机理与焊接工艺和材料的性质密切相关。

1. 熔池形态与流动：在焊接过程中，金属材料的熔池形成和流动是焊缝形成的基础。

熔池的形态和流动受到焊接电流、电压、焊接速度等因素的影响。

合理的焊接参数可以控制熔池的形态和流动，实现理想的焊缝形成。

2. 熔池深度和宽度：熔池的深度和宽度直接影响焊缝的形成。

过小的熔池深度和宽度可能导致焊缝不牢固，而过大的熔池则容易产生缺陷。

焊接操作人员需要根据焊接材料和焊接要求，掌握合适的焊接参数，保证熔池深度和宽度的控制。

3. 熔池与基材的相互作用：焊接中，熔池和基材之间发生相互作用，通过液态金属的流动和固态金属的凝固过程实现焊缝形成。

相互作用的程度受焊接温度、压力和材料性质等因素的影响。

合适的焊接参数可以促进熔池和基材的相互作用，形成良好的焊缝。

三、金属熔化与焊缝形成对焊接质量的影响金属熔化和焊缝形成过程对焊接质量具有重要影响。

1. 焊缝质量：金属熔化和焊缝形成的过程直接决定了焊接接头的质量。

合适的金属熔化和焊缝形成过程可以实现焊接接头的牢固连接，提高焊接质量。

焊接的基本原理
焊接是一种常见的金属加工方法，它通过加热金属至熔点，使其在熔化状态下连接在一起。

焊接的基本原理涉及热能传递、金属熔化和固化、焊接接头的结构和性能等方面，下面我们将对焊接的基本原理进行详细介绍。

首先，焊接的基本原理包括热能传递。

在焊接过程中，需要通过热源（火焰、电弧、激光等）向工件施加热能，使其达到熔点并熔化。

热能的传递方式有辐射、传导和对流等，其中电弧焊接是最常见的热能传递方式之一，通过电弧产生高温来加热工件表面，使其熔化并实现焊接。

其次，焊接的基本原理还涉及金属熔化和固化。

在焊接过程中，金属材料被加热至熔点后，形成熔融池，然后通过固化形成焊缝。

焊接材料的选择和工艺参数的控制对焊接质量具有重要影响，合适的焊接材料和工艺参数能够保证焊接接头的性能和质量。

另外，焊接的基本原理还包括焊接接头的结构和性能。

焊接接头的结构包括焊缝、熔合区、热影响区和基材等部分，而焊接接头的性能则包括力学性能、耐腐蚀性能、密封性能等。

通过合理的焊接工艺和质量控制，可以实现焊接接头的良好性能。

总之，焊接的基本原理涉及热能传递、金属熔化和固化、焊接接头的结构和性能等方面。

通过对这些基本原理的深入理解，我们可以更好地掌握焊接技术，提高焊接质量，实现金属材料的连接和加工。

焊接作为一种重要的金属加工方法，在工程领域和制造业中具有广泛的应用前景，因此深入研究焊接的基本原理对于提高工程技术水平和推动制造业发展具有重要意义。

金属焊接的工作原理是什么，金属焊接都有什么方法？金属焊接的工作原理：金属焊接是指通过适当的手段，使两个分离的金属物体（同种金属或异种金属）产生原子（分子）间结合而连接成一体的连接方法。

焊接不仅可以解决各种钢材的连接，而且还可以解决铝、铜等有色金属及钛、锆等特种金属材料的连接，因而已广泛应用于机械制造、造船、海洋开发、汽车制造、石油化工、航天技术、原子能、电力、电子技术及建筑等部门。

随着现代工业生产的需要和科学技术的蓬勃发展，焊接技术不断进步。

仅以新型焊接方法而言，到目前为止，已达数十种之多。

生产中选择焊接方法时，不但要了解各种焊接方法的特点和选用范围，而且要考虑产品的要求，然后还要根据所焊产品的结构、材料以及生产技术等条件作出初步选择。

金属焊接方法介绍：（1）电弧焊是目前应用最广泛的焊接方法。

它包括有：手弧焊、埋弧焊、钨极气体保护电弧焊、等离子弧焊、熔化极气体保护焊等。

（2）电阻焊是以电阻热为能源的一类焊接方法，包括以熔渣电阻热为能源的电渣焊和以固体电阻热为能源的电阻焊，主要有点焊、缝焊、凸焊及对焊等。

（3）高能束焊分为电子束焊和激光焊，电子束焊是以集中的高速电子束轰击工件表面时所产生的热能进行焊接的方法；激光焊是利用大功率相干单色光子流聚焦而成的激光束为热源进行的焊接。

这种焊接方法通常有连续功率激光焊和脉冲功率激光焊。

（4）钎焊的能源可以是化学反应热，也可以是间接热能。

它是利用熔点比被焊材料的熔点低的金属作钎料，经过加热使钎料熔化，靠毛细管作用将钎料及入到接头接触面的间隙内，润湿被焊金属表面，使液相与固相之间互扩散而形成钎焊接头。

因此，钎焊是一种固相兼液相的焊接方法。

（5）其它焊接方法属于不同程度的专门化的焊接方法，其适用范围较窄。

主要包括以电阻热为能源的电渣焊、高频焊；以化学能为焊接能源的气焊、气压焊、爆炸焊；以机械能为焊接能源的摩擦焊、冷压焊、超声波焊、扩散焊。

（6）超声波焊也是一种以机械能为能源的固相焊接方法。

碰焊，也就是接触焊。

电阻焊（接触焊）：利用强大的电流通过焊接结合处，因为电阻热能导致高热，根据焦耳-楞次定律Q=0.24I2•R•t，可把接头处加热到熔化或半熔化状态，同时施以一定的压力，使其结合成为整体，无需外加填充金属和焊剂。

按照接头的形式，有点焊（焊接部位为有一定直径的点）、缝焊（俗称滚焊，焊接部位为线状）和截面相差不大时的对接焊（俗称碰焊）。

点焊和缝焊多用于薄板件（薄壳工件），碰焊多用于棒类工件（例如刃具、建筑钢筋等金属焊接工艺的基础知识1 金属焊接的方法将两块分离的金属其欲结合部位局部加热到熔化或半熔化状态，采取施加压力或不加压、或填充其他金属、利用原子间的扩散与结合等方法，使它们联结成为整体，这个过程称为焊接。

常见的焊接方法有：（1）电弧焊：这是最常用的金属焊接方法。

它是用填充金属（焊条）作为一个电极，而被焊接金属作为另一个电极，在两个电极之间通过放电造成电弧，利用电弧产生的热量使连接处的金属局部熔化，并填充同时熔化的焊条金属，凝固后形成永久性接头（焊缝），从而完成焊接过程。

电弧焊可分为手工电弧焊、半自动（电弧）焊、自动（电弧）焊。

自动（电弧）焊通常是指埋弧自动焊-在焊接部位覆有起保护作用的焊剂层，由填充金属制成的光焊丝插入焊剂层，与焊接金属产生电弧，电弧埋藏在焊剂层下，电弧产生的热量熔化焊丝、焊剂和母材金属形成焊缝，其焊接过程是自动化进行的。

最普遍使用的是手工电弧焊。

电弧焊示意图手工电弧焊的基本工艺如下：a.在焊接前清理焊接表面，以免影响电弧引燃和焊缝的质量。

b.准备好接头形式（坡口型式）。

坡口的作用是使焊条、焊丝或焊炬（气焊时喷射乙炔-氧气火焰的喷嘴）能直接伸入坡口底部以保证焊透，并有利于脱渣和便于焊条在坡口内作必要的摆动，以获得良好的熔合。

坡口的形状和尺寸主要取决于被焊材料及其规格（主要是厚度）以及采取的焊接方法、焊缝形式等。

在实际应用中常见的坡口型式有：弯边接头-适用于厚度＜3mm的薄件；平坡口-适用于3~8mm的较薄件；V型坡口-适用于厚度6~20mm的工件（单面焊接）；焊缝坡口型式示意图电弧焊的焊接规范中最主要的参数有：焊条种类（取决于母材的材料）、焊条直径（取决于焊件厚度、焊缝位置、焊接层数、焊接速度、焊接电流等）、焊接电流、焊接层数、焊接速度等。

金属熔化焊基础金属熔化焊是一种常见的焊接方法，可用于将两个或多个金属零件连接在一起。

在金属熔化焊过程中，通过加热金属至其熔点以上，使其熔化并形成焊缝，然后冷却使其凝固。

这种焊接方法广泛应用于工业生产中，用于制造、修理和加固各种金属制品。

金属熔化焊的基本原理是通过加热金属至其熔点以上，使其变成液态，然后使液态金属相互结合形成焊缝。

在焊接过程中，需要使用热源将金属加热至熔点以上的温度。

常用的热源包括火焰、电弧和激光等。

火焰熔化焊使用的是火焰的热能，通过燃烧气体产生的高温来加热金属；电弧熔化焊则是利用电弧产生的高温来加热金属；而激光熔化焊则是利用激光束产生的高能量来加热金属。

金属熔化焊的过程可以分为预热、熔化和凝固三个阶段。

在预热阶段，需要将金属加热至接近熔点的温度，以减少焊接时的热应力和冷却速度。

预热温度的选择根据所焊接金属的种类和厚度来确定。

在熔化阶段，金属被加热至熔点以上的温度，形成液态金属。

这时，焊工将填充材料加入到焊缝中，使其与基材熔化并混合。

在凝固阶段，焊缝冷却并凝固，形成坚固的焊接接头。

金属熔化焊的焊接接头通常具有很高的强度和密封性，因为焊接时金属的熔化使得焊缝中的原子结构得到重新排列，形成了新的结晶。

这种结晶具有良好的力学性能和耐腐蚀性能。

此外，金属熔化焊还可以在焊接过程中加入填充材料，以增加焊接接头的强度和耐磨性。

不同的金属材料适用于不同的金属熔化焊方法。

常见的金属材料包括钢、铝、铜、镍等。

对于不同的金属材料，需要选择适合的焊接方法和填充材料。

例如，对于钢材的焊接，常用的方法包括电弧焊、气体保护焊和激光焊等。

而对于铝材的焊接，常用的方法包括氩弧焊、摩擦搅拌焊和激光焊等。

金属熔化焊在工业生产中具有广泛的应用。

它可以用于制造各种金属制品，如汽车、船舶、飞机等。

同时，金属熔化焊还可以用于修理和加固金属制品，延长其使用寿命。

例如，在汽车维修中，常用金属熔化焊方法将受损的车身部件连接起来，使其恢复原有的强度和稳定性。