第三章母材的熔化和焊缝成形

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2．表面张力流及微量元素的影响 表面张力与熔滴过渡、熔池形成及其内部的流动都有紧
密的联系。因此。凡是影响表面张力的因素，都会对表面张 力流产生影响，进而影响熔池形状。
影响表面张力的主 要因素：
合金系； 温度； 微量表面活性元素；
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对影响熔池形状的元素进行探讨，试验研究结果显示：对于 TIG 焊，当 母材中含有 O、S 等第VI族元素及卤族元素时可以增大熔深；Se、Te 的存在 也有同样作用，而 Ce 的存在作用相反；
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母材熔化形态变化的原因是源于电弧力或等离子气流对 熔池的挖掘作用。
电弧力和等离子气流对熔他的压力都是起因于流经弧 柱的电流，把两者合并考虑，力的数值可以用下式表达：
式中， k是与电弧形状有关的比例常数，δ为电极端部电弧 的电流密度。设焊丝直径为d，则可以用下式近似表示：
综合上面两式可看出，熔池受到的挖掘力与电流的平方
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焊件倾角：上坡焊——相当于后倾焊； 下坡焊——相当于前倾焊；
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四、焊缝缺陷及形成原因
焊接缺陷有多种，包括内部缺陷和外部缺陷、微观组织缺陷和宏观缺等。 气孔、夹渣、裂纹缺陷除与焊接规范和工艺有关外，更主要的是受到焊缝 冶金因亲和焊接热循环的影响，其成因相对比较复杂。 以下仅探讨焊缝成形方面所出现的宏观缺陷，这些缺陷的成因主要是焊接 工艺参数不合理。
道形状的影响
1—余高 2—熔深 3—焊道宽度
○—焊丝直径Φ1.2mm,
焊接电流250A ；
●—焊丝直径Φ1.6mm,
焊接电流350A(保护气 体Ar95%+CO25%，气 流量25L/min) ；
坡口角度及间隙：增大，则余高及熔合比减小； 板厚：增大，则熔深及余高减小；

（五）压力容器焊接接头种类划分及要求
4.接管、人孔、凸缘、补强圈等与壳体连接的接头，均属D类焊接接头，但已规定为A、B类的焊接接头除外。
（五）压力容器焊接接头种类划分及要求
3.平盖、管板与圆筒非对接连接的接头，法兰与壳体、接管连接的接头，内封头与圆筒的搭接接头以及多层包扎容器层板层纵向接头，均属C类焊接接头。
这是选择坡口的最基本要求
两件表面构成大于或等于135°，小于或等于180°夹角的接头，叫做对接接头。应力集中相对较小，且易于降低和消除（例如将余高去除）。所以从力学角度看对接接头是比较理想的接头形式，不但静载荷可靠，而且抗疲劳强度也高。如图1所示。
第三章 焊条电弧焊
二、焊接接头的类型及特点
4．焊缝厚度
焊缝计算厚度是设计焊缝时使用的焊缝厚度。
对接接头单面焊时，计算厚度不小于0.7δ
在角焊缝的横截面中画出的最大等腰直角三角形中直角边的长度叫焊脚尺寸，见上图。
6．焊缝成形系数
熔焊时，在单道焊缝横截面上焊缝宽度(C)与焊缝计算厚度(H)的比值(ф＝C／H)见下图。该系数值小，则表示焊缝窄而深，这样的焊缝中容易产生气孔和裂纹，该系数值大，则表示焊缝宽而浅，这样的焊缝抗气孔和裂纹的能力强，所以焊缝成形系数应该保持一定的数值，例如埋弧自动焊的焊缝成形系数ф要大于1.3。
2.按施焊时焊缝在空间所处位置分：
3.按焊缝断续情况分：
连续焊缝和断续焊缝两种形式。
焊缝表面与母材的交界处叫焊趾。焊缝表面两焊趾之间的距离叫焊缝宽度，如下图
图：焊缝宽度
（二）焊缝的形状尺寸
焊缝的形状用一系列几何尺寸来表示，不同形式的焊缝，其形状参数也不一样。
1．焊缝宽度C
（2）.但在动载或交变载荷下，它非但不起加强作用，反 而因焊趾处应力集中易于促使脆断。所以余高不能低于母材但也不能过高。

“焊接方法及设备”思考题第一章焊接电弧1、焊接电弧的物理本质是什么?它具有什么特点?电弧的本质是气体放电，是气体放电的一种表现形态。

特点：电压最低、电流最大、温度2、电弧中带电粒子的产生的方式主要有哪些?1）中性粒子电离2）阴极电子发射3、气体的电离电压、材料的电子逸出电压与电弧稳定性之间有什么关系?电离电压越低，越容易引弧，稳弧性好逸出功越小，引弧越容易，稳弧性能越好4、热阴极（如TIG焊）电子产生的主要方式是什么？冷阴极（如MIG焊）电子产生的主要方式是什么？热：热发射冷：场致发射光发射粒子碰撞发射5、常用的引弧方式有哪些？常用的电弧焊方法各采用什么方式引弧？1、接触引弧焊条电弧焊、埋弧焊、熔化极气体保护焊2、非接触引弧钨极氩弧焊，等离子弧焊6、焊接电弧由哪几部分构成？其电弧电压的表达式是什么？由阴极区、阳极区和弧柱区三部组成。

电弧电压：Ua=Uc+Uk+UA弧柱电压Uc 阳极电压UA阴极电压Uk7、简述阴极区和阳极区的导电机构阴极区：电子流阳极区：A+8 阴极斑点和阳极斑点各有何特点阴极斑点电流密度大，温度高跳跃性和粘着性存在斑点力自动寻找氧化膜—阴极清理作用（或阴极雾化作用），对铝、镁合金的焊接非常重要。

阳极斑点阳极斑点则有避开氧化膜而去自动寻找纯金属表面的倾向。

产生阳极斑点力，但该斑点力小于阴极斑点力。

9、最小电压原理的含义是什么？在电流和周围条件一定时，处于稳定燃烧状态的电弧，其电弧导电半径（r）或温度（T）应使弧柱的电场强度（E）具有最小值。

也就是说，电弧具有保持最小能量消耗的特性。

10、电弧所受的力有哪些？电磁收缩力、等离子流力、斑点压力、短路爆破力11、什么是焊接电弧的静特性和动特性？焊接电弧静特性在电极材料、气体介质和弧长一定的情况下，电弧稳定燃烧时，焊接电流与电弧电压的关系。

焊接电弧的动特性弧长一定时，当焊接电流发生连续快速变化时，电弧电压与电流瞬时值之间的关系。

反映电弧导电性能对电流变化的响应能力。

①焊丝中脱氧元素含量不足：当焊丝金属中含脱氧元素不足时，
焊接过程中就会有较多的FeO溶于熔池金属中。随后在熔池冷凝时 就会发生如下的化学反应： FeO+CFe+CO↑
第四节 CO2气体保护焊
②气体保护作用不良：在CO２气体保护焊过程中，如果因工艺参 数选择不当等原因而使保护作用变坏，或者CO２气体纯度不高， 在电弧高温下空气中的氮会溶到熔池金属中。当熔池金属冷凝时，
3. MIG焊常用焊接工艺举例 就MIG焊的应用范围而言， 它几乎可用于所有金属的焊接， 但 对低碳钢和低合金钢的焊接， 使用纯惰性气体保护成本较高，而且 焊接质量也不理想， 因此一般情况下不采用。
(1) 短路过渡焊接工艺 厚度为1～2mm薄板的对接、搭接、角接及
卷边接头等，可以采用短路过渡方式进行焊接。
图3-10 用三种不同气体焊接时焊缝剖面形状
第三节 熔化极活性混合气体保护焊
表3-6 焊接用保护气体及适用范围
第三节 熔化极活性混合气体保护焊
表3-6 焊接用保护气体及适用范围
2. 用于焊接低碳钢、低合金钢的Ar+O2及Ar+CO2混合气体中，其A r可用粗氩，不必用高纯度的Ar。
第三节 熔化极活性混合气体保护焊
丝伸出长度、焊丝倾角、焊丝直径、焊接位臵、极性、保护气体的 种类和流量大小等。 (1) 焊接电流和电弧电压 通常是先根据工件的厚度选择焊丝直径， 然后再确定焊接电流和熔滴过渡类型。
表3-3 不同材料和不同直径焊丝的临界电流参考值
第二节 熔化极惰性气体保护焊
(2) 焊接速度 单道焊的焊接速度是焊枪沿接头中心线方向的相对 移动速度。
三、熔化极活性混合气体保护焊工艺
MAG焊的工艺内容和工艺参数的选择原则与MIG焊相似。其不 同之处是在Ar气中加入了一定量的具有脱氧去氢能力的活性气体， 因而焊前清理就没有MIG焊要求那么严格。