焊接热过程及其特点

原创 胡伟明  2020-11-28 20:56:00  阅读 386 次 评论 0 条
摘要:

焊接的一般过程一般焊接部位须经历加热-熔化-冶金反应-凝固结晶-固态相变-形成接头等过程,如下图所示。亦可归纳成如下三个互相交错进行而又彼此联系的过程。(1)焊接热过程在焊接热源作用下金属局部被加热与熔化,同时出现热量的传播和分布的现象,而且这种现象贯穿整个焊接过程的始终,这就是焊接热过程。一切焊接物理化学过程都在这种过程中发生和发展,它直接影响着焊接质量和生产率。(2)焊接冶金过程高温下熔化金属、熔渣、气相之间进行着一系列化学冶金反应,如金属的氧化、还原、脱硫、去磷、焊缝金属的氧化、渗合金与氢

焊接的一般过程

一般焊接部位须经历加热-熔化-冶金反应-凝固结晶-固态相变-形成接头等过程,如下图所示。亦可归纳成如下三个互相交错进行而又彼此联系的过程。

熔焊时焊缝区金属经历的过程.png

(1)焊接热过程

在焊接热源作用下金属局部被加热与熔化,同时出现热量的传播和分布的现象,而且这种现象贯穿整个焊接过程的始终,这就是焊接热过程。一切焊接物理化学过程都在这种过程中发生和发展,它直接影响着焊接质量和生产率。

(2)焊接冶金过程

高温下熔化金属、熔渣、气相之间进行着一系列化学冶金反应,如金属的氧化、还原、脱硫、去磷、焊缝金属的氧化、渗合金与氢作用等,这些反应直接影响焊缝金属的成分、组织和性能。控制冶金过程是提高焊缝质量的重要措施之一。

(3)焊接时金属的结晶和相变过程

在焊接条件下,热源离开后被熔化的金属便快速连续冷却,并发生结晶和相交过程,最后形成焊缝。在这一过程中有可能在焊缝金属中产生偏析、夹杂、气孔、热裂纹、淬硬、脆化、冷裂纹等缺陷。控制和调整焊缝金属的结晶和相变是保证焊接质量又一关键。

焊缝两侧的母材因热传导而受到热的作用,于是发生组织的变化,形成了焊接热影响区( HAZ),在该区可能导致缺陷或性能变坏。

焊接热过程的特点

焊接热过程有两个基本特点。

(1)热作用的局部性

热作用的局部性即焊接热量集中作用在焊件连接部位,而不是均匀加热整个焊件。与金属热处理不同,不均匀加热是焊接过程的基本特征。

(2)热作用的瞬时性

焊接时,热源以一定速度移动,焊件上任一点受热的作用都具瞬时性,即随时间而变。在集中热源作用下,加热速度很快(电弧焊在1500·s-1以上),在很短时间内热量从热源传递到焊件上。随着热源向前移动,曾被加热达高温部位的金属迅速导出热量而冷却降温。焊件上各点受热温度不断变化,说明了这种传热过程不是稳定的。

焊接热过程对焊接质量的影响

焊缝金属的内在质量、热影响区的组织与性能的变化、焊接接头上的应力状态以及焊接生产率等,直接受到热过程的影响。

焊接热过程决定着焊接熔池的温度和存在时间。

温度高低和时间长短,直接影响着熔池金属的理化反应,若反应不完全,在焊缝金属中将会产生如偏析、气孔、夹杂等缺陷。

在焊接热过程中,由于热传导的作用,近缝区的母材金属将发生组织与性能的变化,这种变化与焊接热源性质、加热时间和冷却速度有关,受其影响在该区可能产生淬硬、脆化或软化现象。

焊接是不均匀加热和冷却的过程,在接头区发生不同程度的热弹塑性变化,焊后将产生不均匀的应力状态和各种变形,焊接应力与冶金因素共同起作用可能产生裂纹。

提高母材和填充材料的熔化速度是提高焊接生产率的重要途径,而熔化速度则决定于热的作用。故焊接热过程对焊接生产率发生影响。

研究焊接热过程要注意热源的特性和被焊金属(母材)的传热特点,其中包括:各种焊接热源、焊接温度场、焊接传热基本规律、母材与焊材的加热与熔化、焊接热循环等。


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