焊条焊丝及母材的熔化描述
《金属熔焊原理及材料焊接》习题答案
《金属熔焊原理及材料焊接》习题答案绪 论一、填空题1．连接金属材料的方法主要有____________、____________、____________、____________等形式，其中，属于可拆卸的是___________、____________属于永久性连接的是____________、____________。
2． 按照焊接过程中金属所处的状态不同，可以把焊接分为___________、___________ 和__________三类。
3．常用的熔焊方法有_____________、_______________、_______________等。
4．焊接是通过____________或___________或两者并用，用或不用______________，使焊件达到结合的一种加工工艺方法。
5．压焊是在焊接过程中，必须对焊件施加___________，以完成焊接的方法。
二、判断题（正确的划“√”，错的划“×”）1．焊接是一种可拆卸的连接方式。
﹙ ﹚2．熔焊是一种既加热又加压的焊接方法。
﹙ ﹚3．钎焊是将焊件和钎料加热到一定温度，使它们完全熔化，从而达到原子结合的一种连接方法。
﹙ ﹚4．钎焊虽然在宏观上也能形成不可拆卸的接头，但在微观上与压焊和熔焊是有本质区别的。
﹙ ﹚5．焊接接头由焊缝和因焊接热传递的影响而产生组织和性能变化的焊接热影响区构成。
﹙ ﹚6．焊接是通过加热或加压，或两者并用，用或不用填充材料，使焊件达到原子结合的一种方法。
﹙ ﹚答案一、填空题1．螺纹连接 键连接 铆接 焊接 螺纹连接 键连接 铆接 焊接2．熔焊 钎焊 压焊3．气焊 焊条电弧焊 CO气体保护焊24．加热 加压 填充材料5．压力二、判断题1．× 2．× 3× 4．√ 5．√第一章 焊接热源及其热作用一、填空题1．常用焊接热源有_____________热、_____________热、_____________热、_____________和_____________等。
焊接(第2章)
真空
真空电子束焊接
自保护
用含有脱氧、脱氧剂的“自保护 ‘焊丝进行焊接
注意：要获得与母材性能相同的焊缝金属，不要求二者的化学成分完全一样。
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第2章 焊接化学冶金过程
3）机械保护作用
•焊条药皮、药芯焊丝一般由造气剂、造渣剂、铁合 金等组成。这些物质熔化后形成熔渣覆盖在液体金属 表面，将金属与空气隔离，防止金属中有益元素的烧 损和有害元素的侵入。
4）飞溅率Ψ
aH = mH /It
Ψ = (m- mH )/m = 1- aH /ap
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第2章 焊接化学冶金过程
3 焊条金属的过渡特性
1）熔滴过渡参数
•焊条金属熔化后，只有一小部分（<10％）的蒸发损失， 而90％的是以滴状过渡到熔池中。
• 熔滴过渡的速度和熔滴的尺寸影响焊接过程的稳定性、 飞溅程度、焊缝的成形好坏。
因此，焊接的金属与气体的作用可归结为 氢、氮、氧的作用。
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第2章 焊接化学冶金过程
二 氢对熔池金属的作用 1.氢在金属中的熔解
2.氢的扩散 3.氢对焊接质量的影 ( 1）氢脆性：
（2）白点：
（3）气孔： （4）冷裂纹：
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第2章 焊接化学冶金过程
4 控制氢的措施 （1）限制焊接材料中氢的来源：焊接材料中 的有机物和各形式的水分是焊缝中氢的主要来 源。 （2）清除焊件和焊丝表面的杂质： （3）冶金处理： （4）控制焊接参数： （5）焊后脱氢处理：
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第2章 焊接化学冶金过程
三 熔渣的碱度 1 定义
碱度是表征熔渣碱性强弱的一个量。 2 氧化物分类
•酸性氧化物：
SiO2，TiO2，P2O5，V2O5(由强至弱)
金属熔焊原理 第二章 焊缝的组织和性能
一、熔池的形状和尺寸
熔池的形状类似于不标准的半椭球，其轮廓为温度等于母材熔 点的等温面。
熔池的宽度和深度沿X轴连续变化。电流增加熔池的最大宽度（Bmax）略增， 最大深度（Hmax）增大；随电弧电压的增加， Bmax增大， Hmax减小。
接触过渡
自由过
渣壁过
图2-4 熔滴的重力和熔滴的表面张力示意图 图 2-5 通有同方向电流的两根导 线的相互作用力 F1 -熔滴的重力 F2-熔滴的表面张力
图2-6 磁力线在熔滴上的压缩作用 p —电磁压缩力
图2-7 斑点压力阻碍熔滴过渡 的示意图
2-8焊条药皮形成的套筒示意图
焊接熔池的形成
第二章
焊缝的组织和性能
第一节 焊条、焊丝及母材的熔化
第二节 焊缝金属的一次结晶
第三节 焊缝金属的二次结晶 第四节 焊缝组织和性能的改善
第一节 焊条、焊丝及母材的熔化
焊条金属的加热
1) 电阻热：焊接电流通过焊芯时产生的电阻 热。 2) 电弧热：焊接电弧传给焊条端部的热量。 3) 化学反应热：药皮部分化学物质化学反应 时产生的热量。
3、液态金属与母材交界处，运动受限制， 化学成分不均匀。
焊缝金属的熔合比
熔合比：熔焊时，局部熔化的母材在焊 缝金属中所占的百分比。
A——熔化的母材 B——填充金属
图2-11 不同接头形式焊缝横截面积的熔透情况
图2-12 接头形式与焊道层数对熔合比的影响 I－表面堆焊 II－V形坡口对接 III－U形坡口对接 （奥氏体钢、焊条电弧焊）
比表面积（S）：熔滴表面积（A）与其质量（ρV） 之比，即S=A/ρV 。 设熔滴是半径为R的球体，则S=3/ρR。 熔滴越细其熔滴比表面积越大，凡是能使熔滴变细 的因素，都能加强冶金反应。
焊接知识题库-焊接应知应会
焊接知识试题库-焊接应知应会类简况：本题库共计430道题：填空题200题；选择题105题；判断题100题；简答25题。
生产事业部制造技术部2017年12月一、填空题（200道）1.按照常见的焊接分类方法，焊接可分为熔化焊、压力焊、钎焊三类。
（易）2.焊接接头包括焊缝区、熔合区、热影响区三部分。
（易）3.焊接残余变形的矫正法有机械矫正法和_火焰_加热矫正法两大类。
（易）4.焊件组对时根部间隙过大容易烧穿。
（易）5.焊条与焊件表面倾角过大、药皮与铁水混淆不清或铁水下淌易造成夹渣、焊瘤等缺陷。
（易）6.焊缝余高太高，易在焊趾处产生应力集中，所以余高不能太高，但也不能低于母材金属。
（易）7.错边部位将引起应力集中，并使有效板厚减薄，从而降低结构强度或承载能力。
（易）8.埋弧焊时，如果焊丝未对准焊道根部，焊缝容易产生未焊透。
（易）9.氮对焊缝质量的影响，形成气孔、促使焊缝金属时效硬化、降低焊缝金属塑性、韧性。
（易）10.焊接结构中的裂纹是产生脆性断裂的最直接的重要原因。
（易）11.焊缝中的偏析、夹渣、气孔等是在焊接熔池一次结晶过程中产生的。
（中）12.焊前对施焊部位进行除污、除锈等是为了防止产生夹渣、气孔等焊接缺陷。
（易）13.焊瘤的产生原因是焊接电流大；操作不当。
（易）14.熔池中的低熔点共晶是形成热裂纹的主要原因之一。
（中）15.铬镍奥氏体不锈钢焊接时，主要是产生晶间腐蚀及热裂纹。
（中）16.属于形状缺陷的有焊缝宽窄不齐；焊缝成形不良（合理即可有分）。
（易）17.在焊接过程中，焊接电流过小时，会产生未焊透、气孔及夹渣等。
（易）18.在焊接过程中，焊接电流过大时，容易造成气孔、咬边及焊瘤等。
（易）19.在多层焊或多层多道焊时，若在层间焊接清理不干净或运条不当时，则焊缝容易产生夹渣。
（易）20.焊接时，氢能引起焊缝产生气孔、冷裂纹等缺陷。
（易）21.焊接过程中收弧不当，短而急促，会产生气孔及弧坑。
（易）22.咬边的产生原因是焊接电流大；焊条或焊丝角度不适当。
焊接课后答案及名词解释
1.试述熔化焊接、钎焊和粘接在本质上有何区别熔化焊接：使两个被焊材料之间母材与焊缝形成共同的晶粒针焊：只是钎料熔化,而母材不熔化,故在连理处一般不易形成共同的晶粒,只是在钎料与母材之间形成有相互原于渗透的机械结合;粘接：是靠粘结剂与母材之间的粘合作用,一般来讲没有原子的相互渗透或扩散;2.怎样才能实现焊接,应有什么外界条件从理论来讲,就是当两个被焊好的固体金属表面接近到相距原子平衡距离时,就可以在接触表面上进行扩散、再结晶等物理化学过程,从而形成金属键,达到焊接的目的;然而,这只是理论上的条件,事实上即使是经过精细加工的表面,在微观上也会存在凹凸不平之处,更何况在一般金属的表面上还常常带有氮化膜、油污和水分等吸附层;这样,就会阻碍金属表面的紧密接触;为了克服阻碍金属表面紧密接触的各种因素,在焊接工艺上采取以下两种措施：1对被焊接的材质施加压力目的是破坏接触表面的氧化膜,使结合处增加有效的接触面积,从而达到紧密接触;2对被焊材料加热局部或整体对金属来讲,使结合处达到塑性或熔化状态,此时接触面的氧化膜迅速破坏,降低金属变形的阻力,加热也会增加原于的振动能,促进扩散、再结晶、化学反应和结晶过程的进行;3.焊条的工艺性能包括哪些方面详见：焊接冶金学基本原理p84焊条的工艺性能主要包括：焊接电弧的稳定性、焊缝成形、在各种位置焊接的适应性、飞溅、脱渣性、焊条的熔化速度、药皮发红的程度及焊条发尘量等4.低氢型焊条为什么对于铁锈、油污、水份很敏感详见：焊接冶金学基本原理p94 由于这类焊条的熔渣不具有氧化性,一旦有氢侵入熔池将很难脱出;所以,低氢型焊条对于铁锈、油污、水分很敏感;5.焊剂的作用有哪些隔离空气、保护焊接区金属使其不受空气的侵害,以及进行冶金处理作用;6.能实现焊接的能源大致哪几种它们各自的特点是什么见课本p3 ：热源种类7.焊接电弧加热区的特点及其热分布详见：焊接冶金学基本原理p4热源把热能传给焊件是通过焊件上一定的作用面积进行的;对于电弧焊来讲,这个作用面积称为加热区,如果再进一步分析时,加热区又可分为加热斑点区和活性斑点区；1活性斑点区活性斑点区是带电质点电子和离于集中轰击的部位,并把电能转为热能；2加热斑点区在加热斑点区焊件受热是通过电弧的辐射和周围介质的对流进行的;8.什么是焊接,其物理本质是什么焊接：被焊工件的材质同种或异种,通过加热或加压或二者并用,并且用或不用填充材料,使工件的材质达到原子问的结合而形成永久性连接的工艺过程称为焊接; 物理本质：1宏观：焊接接头破坏需要外加能量和焊接的的不可拆卸性永久性2微观：焊接是在焊件之间实现原子间结合;9,焊接化学冶金与炼钢相比,在原材料方面和反应条件方面主要有哪些不同P8 1原材料不同：普通冶金材料的原材料主要是矿石、废钢铁和焦炭等；而焊接化学冶金的原材料主要是焊条、焊丝和焊剂等; 2反应条件不同：普通化学冶金是对金属熔炼加工过程,是在放牧特定的炉中进行的；而焊接化学冶金过程是金属在焊接条件下,再熔炼的过程,焊接时焊缝相当于高炉;10.为什么电弧焊时熔化金属的含氮量高于它的正常溶解度详见：焊接冶金学基本原理p34电弧焊时熔化金属的含氮量高于溶解度的主要原因在于：1电弧中受激的氮分子,特别是氮原子的溶解速度比没受激的氮分子要快得多；2电弧中的氮离子可在阴极溶解；3在氧化性电弧气氛中形成NO,遇到温度较低的液态金属它分解为N和O,N 迅速溶于金属;11焊接区内气体的主要来源是什么他们是怎样产生的P3７焊接区内的气体主要来源于焊接材料;气电焊时,焊接区内的气体主要来自所采用的保护气体及其杂质氧、氮、水气等;气体主要通过以下物化反应产生的1有机物的分解和燃烧：制造焊条时常用淀粉、纤维素等有机物作为造气剂和涂料增塑剂,焊丝和母材表面上也可能存在油污等有机物,这些物质受热以后将发生复杂的分解和燃烧反映,统称为热氧化分解反应;2碳酸盐和高价氧化物的分解：焊接冶金中常用的碳酸盐有白云石、碳酸钙等;这些碳酸盐在加热超过一定温度时开始分解,生成气体CO2;3材料的蒸发：在焊接过程中,除焊接材料中的水分发生蒸发外,金属元素熔渣的各种成分也在电弧的高温作用下发生蒸发,形成相当多的蒸气;除上述物化反应产生气体外,还有一些冶金反应也会产生气态产物;12.试对比分析酸性焊条及碱性焊条的工艺性能、冶金性能和焊缝金属的力学性能.答：1酸性焊条它是药皮中含有多量酸性氧化物的焊条;这类焊条的工艺性能好,其焊缝外表成形美观、波纹细密;由于药皮中含有较多的Feo、Ti02、Si02：等成分,所以熔渣的氧化性强;酸性焊条一般均可采用交、直流电源施焊;典型的酸性焊条为E4303J422; 2碱性焊条焊接时稳弧性不好只好采用直流反接进行焊接,它的脱渣性较差; 它是药皮中含有多量碱性氧化物的焊条;由于焊条药皮中含有较多的大理石、萤石等成分,它们在焊接冶金反应中生成C02和HF,因此降低了焊缝中的含氢量;所以碱性焊条又称为低氢焊条;碱性焊条的焊缝具有较高的塑性和冲击韧度值,一般承受动裁的焊件或刚性较大的重要结构均采用碱性焊条施工;典型的碱性焊条为E5015J507;13. 综合分析熔渣中的CaF2在焊接化学冶金过程是所起的作用;答：造渣;药皮中的CaF2高温可分解出氟,或者与水玻璃等化合物形成NaF、KF,再与含氢物质形成不溶于金属的HF;这样就使焊缝中的含氢量极低;所获得焊缝金属的塑性、韧性好,具有良好的抗裂性,使用于焊接搁置那个重要的焊接结构和大多数的合金钢;14.综合分析碱性焊条药皮中CaF2所起的作用及对焊缝性能的影响可发生反应：CaF2+2H= Ca+2HF,CaF2 +H2O= CaO+2HF,反映获得的产物HF是比较稳定的气体,高温时不易发生分解,也不溶于液体金属中,由于HF生成后与焊接烟尘一起挥发了,所以降低了熔池金属中的含氢量;对焊缝性能的影响：提高韧性和塑性,消除氢气孔,并抑制冷裂纹的产生,提高焊缝金属的机械性能;15.什么是熔合比,其影响因素有哪些,研究熔合比在实际生产中有什么意义详见：焊接冶金学基本原理p27熔合比：在焊缝金属中局部熔化的母材所占的比例称为熔合比;影响因素：熔合比取决于焊接方法、规范、接头形式和板厚、坡口角度和形式、母材性质、焊接材料种类以及焊条焊丝的倾角等因素;通过改变熔合比可以改变焊缝金属的化学成分;这个结论在焊接生产中具有重要的实用价值;例如,要保证焊金属成分和性能的稳定性,必须严格控制焊接工艺条件,使熔合比稳定、合理;在堆焊时,总是调整焊接规范使熔合比尽可能的小,以减少母材成分对堆焊层性能的影响;在焊接异种钢时,熔合比对焊绕金属成分和性能的影响甚大,因此要根据熔合比选择焊接材料;16.焊接熔渣的作用有哪些详见：焊接冶金学基本原理p521机械保护作用2改善焊接工艺性能的作用3冶金处理作用17.焊接熔渣有几种,都有何特点详见：焊接冶金学基本原理p52根据焊接熔渣的成分和性能可将其分为三大类：1盐型熔渣 2盐一氧化物型熔渣 3氧化物型熔渣18.试述合金化的目的,方式及过渡系数的影响因素;见焊接冶金学基本原理p69 1补偿焊接过程中由于蒸发、氧化等原因造成的合金元素的损失;2消除焊接缺陷,改善焊缝金属的组织和性能;3是获得具有特殊性能的堆焊金属;1、氮对焊接质量的影响1.有害杂质2.促使产生气孔3.促使焊缝金属时效脆化;影响焊缝含氮量的因素及控制措施1、机械保护2、焊接工艺参数采用短弧焊; 增加焊接电流; 直流正接高于交流,高于直流反接焊缝含N量; 增加焊丝直径;N%,多层焊>单层焊;N%,小直径焊条>大直径焊条3合金元素增加含碳量可降低焊缝含氮量; Ti、Al、Zr和稀土元素对氮有较大亲和力2.、氢对焊接质量的影响1.氢气孔2、白点 3、氢脆 4、组织变化和显微斑点5、产生冷裂纹控制氢的措施1、限制焊接材料的含氢量,药皮成分2、严格清理工件及焊丝：去锈、油污、吸附水分3、冶金处理4、调整焊接规范5、焊后脱氢处理3、氧对焊接质量的影响1、机械性能下降；化学性能变差2、产生CO气孔,合金元素烧损3、工艺性能变差 .应采取什么措施减小焊缝含氧量1纯化焊接材料2控制焊接工艺参数3脱氧19.氮对焊接质量有哪些影响控制焊缝含氮量的主要措施是什么影响：1氮是促使焊缝产生气孔的主要原因之一 2 氮是提高低碳钢和低合金钢焊缝金属强度、降低塑性和韧性的元素 3氮是促使焊绕金屑时效舱化的元素;措施：1控制氮的主要措随是加强保护,防止空气与金属作用2在药皮中加入造气剂如碳酸盐有机物等,形成气渣联合保护,可使焊缝含氯量下降3 尽量采用短弧焊4增加焊接电流,熔滴过渡频率增加．氮与熔滴的作用时间缩短,焊缝合氮量下降5增加焊丝或药皮中的含碳量可降低焊缝中的含氮量6通过加入一些合金元素形成稳定的氮化物降低氮含量.氮对焊接质量有哪些影响控制焊缝含氮量的主要措施是什么a在碳钢焊缝中氮是有害的杂质,是促使焊缝产生气孔的主要原因;b氮是提高低碳钢和低合金钢焊缝金属强度,降低塑性和韧性的元素;c氮是促使焊缝金属时效脆化的元素;措施：a焊接区保护的影响,液态金属脱氮比较困难,所以控制氮的主要措施是加强保护,防止空气和金属作用;b焊接参数影响,增加电弧电压;导致保护变坏,氮与熔滴的作用时间增长,故使含氮量增加,在熔渣保护不良情况下,电弧长度对焊缝含氮量影响显着,为减少含氮量应采用短弧焊,增加电流,熔滴过度频率增加,氮与熔滴作用时间缩短含氮量下降,增加焊丝直径可是含氮量下降;c合金元素的影响,增加焊丝或药皮中的含碳量可降低含氮量20.氧对焊接质量有哪些影响应采取什么措施减少焊缝含氧量详见：焊接冶金学基本原理p51影响：1氧在焊缝中无论以何种形式存在,对焊缝的性能都有很大的影响;随着焊缝含氧量的增加,其强度、塑性、韧性都明显下降,尤其是低温冲击韧度急剧下降;此外,它还引起热脆、冷脂和时效硬化;2氧烧损钢中的有益合金元素使焊缝性能变坏;熔滴中含氧和碳多时,它们相互作用生成的co受热膨胀,使熔滴爆炸,造成飞溅,影响焊接过程的稳定性措施：1纯化焊接材料 2控制焊接工艺参数 3脱氧21.说明S,P对焊接质量的影响,如何控制详见：焊接冶金学基本原理p65S：硫的危害：在熔池凝固时它容易发生偏析,以低熔点共晶的形式呈片状或链状分布于晶界;因此增加了焊接金属产生结晶裂纹的倾向,同时还会降低冲击韧性和抗腐蚀性;控制硫的措施：1限制焊接材料中的合硫量2用冶金方法脱硫；P:磷的危害: 在熔池快速凝固时,磷易发生偏析;磷化铁常分布于晶界,减弱了晶粒之间的结合力,同时它本身既硬又脆;这就增加了焊缝金属的冷脆性,即冲击韧度降低,脆性转变温度升高;控制磷的措施：1限制母村、填充金属、药皮和焊剂中的含s量； 2增加熔渣的碱度；3脱磷22.氢对焊接质量有哪些影响控制焊缝含氢量的主要措施是什么1氢脆,氢在室温附近使钢的塑性严重下降;2白点,碳钢和低合金钢焊缝,如含氢量高常常在拉伸或弯曲断面上出现银白色局部脆断点;3形成气孔,熔池吸收大量的氢,凝固时由于溶解度突然下降,使氢处于饱和状态,会产生氢气且不溶于液态金属,形成气泡产生气孔;4氢促使产生冷裂纹;措施：1限制焊接材料中的氢含量,制造低氢和超低氢型焊接材料和焊剂时,应尽量选用不含或含氢量少的材料;2清除焊件和焊丝表面上的铁锈,油污,吸附水等杂质;c.冶金处理：在药皮中加入氟化物,控制焊接材料的氧化还原势,在药皮或焊芯中加入微量的稀土和稀散元素,控制焊接工艺参数,焊后除氢处理;23. 简述熔池的结晶形态,分析结晶速度,温度梯度和溶质形态影响晶体形态主要是柱状晶和少量等轴晶,每个柱状晶有不同的结晶形态平面晶,胞晶,树枝状晶等轴晶一般呈树枝晶;在焊缝的熔化边界,由于温度梯度G较大,结晶速度R又较小,故成分过冷接近于0,所以平面结晶得到发展,随着远离熔化边界向焊缝中心过渡时,温度梯度G变小,而结晶速度增大,所以结晶形态将由平面晶和胞状晶树枝胞状晶一直到等轴晶发展;24.分析焊缝和融合区的化学不均匀性,为什么会形成这种不均匀性在熔池结晶的过程中,由于冷却速度很快,已凝固的焊缝金属中化学成分来不及扩散,合金元素的分布是不均匀的,出现偏析现象;与此同时,再熔合区还出现更为明显的成分不均匀;1显微偏析：先结晶的固相含溶质的浓度较低,后结晶的溶质浓度较高,并有较多的杂质,固相内成分来不及扩散,保持着结晶有先后所产生的化学成分不稳定性;2区域偏析：由于柱状晶体继续长大和推移,此时会把溶质或杂质推向熔池中心,熔池中心的杂质浓度逐渐升高,致使最后凝固的部位产生比较严重的区域偏析;3层状偏析：由于结晶过程放出潜热和熔滴热能输入周期性变化,致使凝固界面的液体金属成分也发生周期性的变化;25.某厂焊接带锈低碳钢板,采用“J423”焊条时一般不出现气孔,但采用E4315焊条时总出现气孔这里出现的是CO气孔,因为J423为酸性焊条,它里面含有较多的SiO2 ,SiO2和FeO 反应生成稳定的SiO2·FeO,从而降低FeO活度,所以CO气孔的倾向很小；而E4315焊条熔渣的氧化性比J423的大,随熔渣的氧化性升高,产生CO气孔的倾向也增高,H2气孔的倾向下降,但是钢板生锈,含有较多的Fe2O3和结晶水,而E4315属于碱性焊条;众所周知,碱性焊条对铁锈敏感,焊接时会出现大量的气孔;而酸性焊条对铁锈不敏感,出现气孔的几率比较小;要想用E4315焊接,必须要将焊缝周围20MM打磨干净才行;26.某厂用E5015焊条焊接时,在引弧和弧坑处产生气孔,分析其原因,并提出解决办法E5015是碱性焊条,在碱性药皮中,除含有CaF2外还有一定量的碳酸盐,加热分解出CO2,它具有氧化性的气氛,在高温时可与氢形成OH,H2O,同时具有防止氢气孔的作用,但CO2的氧化性较强,如还原不足时,会产生CO气孔;再引弧和收弧处电流的变化程度较大,此时焊芯的电阻热较大会使药皮提前分解而增加气孔,另外在这时失去了对熔池的搅拌作用,气体不能快速从熔池中逸出;可以使用到引弧板,选择比较好的焊接参数,采用短弧焊,填满弧坑;保护焊焊接低合金时,应采用什么焊丝为什么采用高锰高硅焊丝H08AMn2Si;用普通焊丝时,焊丝中Mn,Si含量不足,起脱氧作用会很差,由于碳的氧化在焊缝中产生气孔,同时合金元素烧损,焊缝含氧量增大,所以CO2保护焊焊接应用H08AMn2Si型焊丝,以利于脱氧获得优质焊缝;28.为什么酸性焊条用锰铁作为脱氧剂,而碱性焊条用硅铁,锰铁和钛铁作为脱氧剂在酸性渣中含有较多的SiO2和TiO2,他们与脱氧产物MnO生成复合物MnO. SiO2和,从而使γMnO减小,因此脱氧效果较好;相反,在碱性渣中γMnO较大,不利于锰脱氧,且碱度越大,锰脱氧越差,由于这个原因一般酸性焊条用锰铁做脱氧,而碱性焊条不单独用锰铁脱氧;29.试述氢气孔和CO气孔的形成原因,特征以及防止措施：答: 氢气孔形成原因:高温时氢在熔池和熔滴金属中的溶解度急剧下降,特别是液态转为固态时,氢的溶解度发生突变,可从32ml/100g下降至10ml/100g;因焊接熔池冷却很快,当结晶速度大于气饱逸出速度时就会形成气孔;特征：喇叭口形的表面气孔控制氢的措施 :1、限制焊接材料的含氢量,药皮成分 2、严格清理工件及焊丝：去锈、油污、吸附水分 3、冶金处理 4、调整焊接规范 5、焊后脱氢处理CO气孔,形成原因：进行冶金反应时产生了相当多的不溶于金属的气体,如CO. 特征：焊缝内部,呈条虫状,表面光滑控制CO2的措施:冶金方面1降低熔渣的氧化性；2适当增加焊条药皮和焊剂的氧化性组成物3焊条用前进行烘干处理,并尽可能消除焊材上的铁锈和氧化皮等;工艺方面：1正确选择焊接工艺参数；2选合理的电流种类和极性,一般直流反接时气孔最小；3工艺操作得当;一.名词解释焊接：被焊工件的材质同质或异质,通过加热或加压或二者并用,并且用或不用填充材料,使工件的材质达到原子间的结合而形成永久性的连接的工艺过程;熔合比：在焊缝金属中局部融化的母材所占的比例称为熔合比;交互结晶：熔合区附近加热到半融化状态基本金属的晶粒表面,非自发形核就依附在这个表面上,并以柱状晶的形态向焊缝中心生长,形成所谓交互结晶;焊缝扩散氢：由于氢原子和离子的半径很小,这一部分氢可以在焊缝金属的晶格中自由扩散,故称扩散氢;拘束度：单位长度焊缝,在根部间隙产生单位长度的弹性位移所需的力;熔敷系数：真正反映焊接生产率的指标;g/AH在熔焊过程中,单位电流,单位时间内,焊芯熔敷在焊件上的金属量;熔敷比表面积：熔滴的表面积Ag与其质量pVg之比;应力腐蚀：金属材料在腐蚀介质和拉伸应力的共同作用下产生的一种延迟破坏现象,称为应力腐蚀;层状撕裂：大型厚壁结构,在焊接过程中会沿钢板的厚度方向出现较大的拉伸应力,如果钢中有较多的杂质,那么沿钢板轧制方向出现一种台阶状的裂纹,称为层状撕裂;再热裂纹：焊后再加热,为了消除应力退火或在高温工作时500-700摄氏度产生的裂纹;热影响区：熔焊时在集中热源的作用下,焊缝两侧发生组织和性能变化的区域;热循环曲线：焊接过程中热源沿焊件移动时,焊件上某点温度由低而高,达到峰值后,又由高而低随时间的变化称为焊接热循环;焊接线能量：热源功率q与焊接速度v之比;热裂纹:是在焊接高温时晶沿界断裂产生的;冷裂纹：是焊后冷至较低温度产生的; 熔敷金属的扩散氢含量:是指焊后立即按标准方法测定并换算为标准状态下的含氢量;1、电弧稳定性：指电弧保持稳定燃烧不产生短弧、漂移的磁偏等的程度;2、短路过渡：在短弧焊时焊条端部的熔滴长大到一定尺寸,就与熔池发生接触,形成短路,于是电弧熄灭,同时在各种力的作用下熔滴过渡到熔池中,电弧重新点燃,如此反复的一个过程,形成稳定的短路过渡过程;3、焊接热循环：焊接过程中,焊接热源在焊件上移动时,焊件上某点温度由低到高达到最高值后,又由高到底,随时间的变化称为焊接热循环;4、液化裂纹：由于焊接时近缝区的金属或焊缝层的金属,在高温下使这些区域的奥氏体晶界上的低熔点共晶被重新熔化,在拉伸应力的作用下沿奥氏体晶界开裂而形成的裂纹;5、侧板条铁素体：它是从奥氏体晶界先共析铁素体的侧面以板条状向晶内生长,从形态上看如镐牙状;6、HR100：冷至100摄氏度的残余扩散氢;7、准稳定温度场：恒定热功率的热源固定在焊件上时,开始一段时间内温度是非稳定的,但经过一段时间之后就达到了饱和状态,形成了暂时稳定的温度场即各点的温度不随时间变化把这种情况称为准稳定温度场;8、再热裂纹：厚板焊接时,采用含有某些沉淀强化合金元素的钢材,在进行消除应力退火的时候或在一定温度下服役的过程中,在焊接热影响区粗晶部位发生裂纹称为再热裂纹;9、热应变时效脆化：在制造焊接结构的过程中,进行剪切、弯曲成形加工时,引起的局部应变,塑性应变对焊接HAZ脆化有很大影响,由此引起的脆化称为热应变时效脆化;10、M-A组元：块状铁素体形成后,带转变的富碳奥氏体呈岛状形分布在块状铁素体中,在一定合金成分和冷却速度下,这些富碳的奥氏体岛状可转变为富碳马氏体和残余奥氏体;称为M-A组元;11、临界板厚：随着板厚的增加,冷却速度Wc增大,而冷却时间t8/5变短,当板厚增加到一定程度时,则Wc和t8/5不再变化,此时板的厚度就称为临界厚度;焊接性能是指金属焊接加工的适应性,亦即在一定的焊接工艺条件下,获得优质焊接接头的难以程度;金属材料的焊接性,首先取决于材料的本质,同时还受到焊接方法、焊接材料、工艺条件、结构形状及施工环境条件等因素的影响;常见的焊接缺陷：未焊透、烧穿、夹渣、气孔、裂纹;焊接应力与变形：在焊接过程中,由于焊件受热不均匀及熔敷金属的收缩等原因,将导致焊件在焊后产生焊应力和变形;应力的存在会使焊件的力学性能降低,甚至结构开裂;而变形会使焊件的形状和尺寸发生变化,影响装配和使用;焊接时必须满足加热时可以自由膨胀,冷却时可以自由收缩,经历热循环后的工件才不会寻在残余变形;焊接应力和变形是不可避免的,但可以采取合理的机构设计和工艺措施来减少或消除它;金属焊接方法有40种以上,主要分为熔焊、压焊和钎焊三大类;<PIXTEL_MMI_EBOOK_2005>1 </PIXTEL_MMI_EBOOK_2005>。
焊接化学冶金知识概述PPT(89张)
焊接化学冶金的首要任务就是对焊接区内的金属加强保护，以免 受空气的有害作用。
(二) 保护的方式和效果
1 埋弧焊：是利用焊剂及其熔化以后形成的熔渣隔离空气保护金属 的，焊剂保护效果取决于焊剂的粒度和结构。
2 气体保护焊：保护效果取决于保护气的性质与纯度。惰性气体(氩、 氦等)保护效果好，用于合金钢和化学活性金属及其合金。
平均熔敷速度 ：单位时间内熔敷在焊件上的金属质量称为平均熔 敷速度。gD=GD/t=αpI
损失系数： 在焊接过程中，由于飞溅、氧化、蒸发损失的一部分 焊条金属(或焊丝)质量与熔化的焊芯质量之比称焊条损失系数。
G G DgMgD1 H
G
gM
P
熔敷速度才是反映焊接生产率指标 H(1 ) P
目前还不能从理论上精确地计算出熔滴温度，只能作为定性的参 考。
●随焊丝直径的增大，熔滴的温度降低。
●低碳钢熔滴的平均温度在2100~2700 K的范围内。
（二）熔池的形成
熔池：焊接热源作用在焊件上所形成的具有一定几何形状的液态 金属部分就是熔池。
熔池是由熔化的焊条金属与局部熔化的母材金属所组成的。 若用非熔化极进行焊接时，熔池仅由局部熔化的母材所组成。
均匀的焊缝金属。
b) 有利于气体和非金属夹杂物外逸，加速 冶金反应，消除焊接缺陷(如气孔)，提 高焊接质量。
图1-5 TIG焊 钛合金时熔池 中金属的流向
二 焊接过程中对金属的保护
(一) 保护的必要性 （1）防止熔化金属与空气发生激烈的相互作用，降低焊缝金属中
氧和氮的含量。 （2）防止有益合金元素的烧损和蒸发而减少，使焊缝得到合适的
(2)熔滴的比表面积和相互作用时间 熔滴的比表面积:表面积与质量之比：
11-氩弧焊概述及熔化极氩弧焊熔滴过渡形式.
二、MIG焊的熔滴过渡
3）喷射过渡——产生原因
MIG电弧能够产生熔滴喷射过渡的根本原因是电弧形态比较扩展。 CO2气体分解对电弧有很大的冷却作用，使得电弧形态收缩并处于熔滴 下部，熔滴过渡受到排斥。在MIG电弧下，氩气是单原子气体，没有分解 问题，而且热传导率较小，对电弧的冷却作用小，因此电弧电场强度低， 形态上容易扩展，能够较大范围包涵焊丝端头，熔滴过渡比较容易。直接 原因是电磁力超过了表面张力的作用。
二、MIG焊的熔滴过渡 2）喷射过渡——临界电流
不同材料焊丝的临界电流
钢焊丝MIG焊电流值与熔滴 过渡频度及熔滴体积之间的关系
实现细颗粒喷射过渡的下限电流值称作临界电流(critical current)。当电流超过临界电流值后，过渡频度剧增，熔滴体积急 剧减小。临界电流值因焊丝材质、焊丝直径、保护气等有着显著的 差异。
喷射过渡的特点总结：
1.有明显的临界电流值； 2.一般情况下，熔滴沿焊丝轴向过渡；
3.一般情况下，熔滴尺寸不大于焊丝直径；
4.电弧形态发生突然变化。
二、MIG焊的熔滴过渡 （2）亚射流过渡与电弧自身固有的调节作用 亚射流过渡：适用于铝合金短弧MIG焊，可视弧长在2～8mm之间，因电流 大小而取不同的数值，带有短路过渡的特征，当弧长取上限 值时，也有部分自由过渡（射滴）。 过渡过程描述：介于短路过渡与喷射过渡之间 燃弧时间增长熔滴长大——>焊丝与熔滴间形成缩颈达到临界脱落状态 ——>以射滴形式脱离之前同熔池短路——>电弧熄灭——>电磁收缩力和表 面张力作用下缩颈迅速破断——>完成过渡——>重燃电弧 与短路过渡的区别 短路:熔滴与熔池短路之前没有缩颈，短路 时间长，短路电流大，飞溅大过渡不 平稳。 亚射流:短路之前有缩颈，短路电流小， 路时间短，飞溅小，过渡平稳。
焊条焊丝及母材的熔化描述课件
焊芯是金属导电体， 通常为铁丝或低碳钢 丝。
焊条的加热过程
焊条通过电弧或气体火焰进行加 热。
电弧加热是通过焊接电源提供的 电ห้องสมุดไป่ตู้将焊条和母材加热到熔化状
态。
气体火焰加热是使用气体燃烧器 提供的热能将焊条和母材加热到
熔化状态。
焊条熔化后的行为
焊条熔化后形成熔池，与母材 熔合在一起。
焊条熔化后的熔池在冷却后形 成焊缝。
焊条焊丝及母材的 熔化描述课件
目 录
• 焊条熔化 • 焊丝熔化 • 母材熔化 • 焊接过程中的热量传递 • 焊接过程中的材料流动与行为 • 焊接工艺及参数选择
01
CATALOGUE
焊条熔化
焊条的结构与成分
焊条由焊芯和药皮组 成。
药皮是包裹在焊芯外 面的混合物，通常由 矿石、木炭、石墨等 组成。
焊接速度
焊接速度与激光功率和光束质 量相互影响，合适的速度可以 获得良好的焊缝质量。
保护气体
保护气体可以防止熔化金属氧 化，提高焊接质量。
其他焊接方法的工艺及参数选择
1 2
等离子弧焊的工艺及参数选择
等离子弧焊的电流、电压、气体流量等参数对焊 接质量和效率有重要影响。
电子束焊的工艺及参数选择
电子束焊的电子束能量、扫描速度、工作距离等 参数对焊接质量和效率有重要影响。
05
CATALOGUE
焊接过程中的材料流动与行为
电弧焊中的材料流动与行为
熔滴过渡
电弧焊时，焊条端部形成熔滴，通过电弧空间过渡到熔池中。
熔池流动
熔池中液态金属在表面张力、重力、电磁力等作用下流动，形成 焊道。
母材熔化
母材在电弧热作用下熔化，与焊条金属熔滴融合形成焊缝。
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• 焊丝（或焊芯）在熔敷过程中的损失量 与焊丝（或焊芯）熔化重量的百分比
• 三、影响焊丝熔化速度的因素 • 焊丝的熔化速度与焊接条件有密切关系。如电极极性、电极材料
和表面物质、焊接电流、电压、气体介质、电阻热等诸多因素都 影响焊丝的熔化速度。现仅就主要影响因素简述如 下： • 1.电流的影响
• 2.表面张力 • 表面张力是在焊丝端头上保持熔滴的主要作用力.
• 若焊丝半径为R，这时焊丝和熔滴间的表面张力为：
•
F =2 R
• 式中— 表面张力系数。数值与材料成分、温度、气
体介质因素有关。
• 在熔滴上具有少量的表面活化物质时，可以大大地降低表面张力 系数。增加熔滴的温度，会降低金属的表面张力系数，从而减少 熔滴的尺寸。
一、ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ丝的熔化热源
焊接过程中，对焊丝伸出部分的加 热和熔化的热能来源，主要是电弧热和 电阻热。
• 1.电弧热
• 焊丝的熔化主要靠阴极区（正接）或阳极（反接） 所产生的热能，使焊丝端部温度骤然升高到其熔点 TR以上。
• 弧柱区的热能对焊丝熔化所起的作用是有限的。
• 根据两极产热公式, 如果弧柱温度为6000K时UT<1V, 当电流密度大时UA≈0,所以PK=I(UK-UW) PA=IUW 即阴极区和阳极区的产热主要决定于UK和UW。
.5.电压的影响
• （1）电弧电压增加，即电弧长度增长，在导 电嘴到焊件表面距离不变的条件下，表明焊丝 伸出长度缩短了，使焊丝的预热程度减弱，焊 丝的熔化速度则随之降低。
• （2）弧长增长时，电弧在辐射、对流等方面 的热能损失也增大，从而减小了用于熔化焊丝 与母材的热量，使焊丝的熔化速度减小。
• （3）弧长的增长，会增大焊丝金属熔滴的氧 化和飞溅等损失，也使得它的值减小。
电弧较长时， 向空间散热 多，融化系 数较小。电 弧变短后， 电弧热量向 空间散失能 量变少，熔 化系数提高。
6.气体介质和电极极性的影响
不同的气体介质只在直流正极性时， 对焊丝的熔化速度及熔化系数有影响； 而在直流负极性时基本上没有影响。这 是阴极压降变化的缘故，不同的气体介 质影响到阴极压降值，进而影响到作为 阴极焊丝的熔化速度。
上的金属量（g/A·h），它标志着焊接过程的生产率。 • (4).熔敷速度 • 单位时间内熔敷在焊件上的金属量（kg/h）。
• (5).熔敷效率
• 熔敷金属量与熔化的填充金属（通常指 焊丝、焊芯）量的百分比。
• (6).飞溅率
• 焊丝（或焊芯）熔敷过程中，因飞溅损 失的金属重量与熔化的焊丝（或焊芯） 金属重量的百分比。
• 在长弧焊时，表面张力总是阻碍熔滴同焊丝末端相脱离，因而它 总是成为反过渡力。
• 弧长较短时，在熔滴尚未长得很大或脱落前，熔滴表面就已和熔 池相接触，并形成液体金属过桥。在这种情况下，由于液桥在熔 池上接触周界的长度远比焊丝那一边为大，故界面张力也大，这 样使表面张力有助于把液桥拉进熔池，让液桥在焊丝末端附近断 裂，因此，这时的表面张力有利于金属过渡。
• 3.电磁力
• 电流通过熔滴时，导电的截面是变化的，电磁 力产生轴向分力，其方向总是从小截面指向大 截面。
如下图所示。这时，电磁力可分解为径向 和轴向的两个分力。电流在熔滴中的流动路线 可以看做圆弧形，这时电磁力对熔滴过渡的影 响，可以按不同部位加以分析。
在焊丝与熔滴连接的缩颈处，这时的电磁 力是由小断面指向大断面，它是促进熔滴过渡 的。
焊条焊丝及母材的熔 化描述
• 熔化极电弧焊的焊丝（条）具有两个作用： • 一是作为电极与工件之间产生电弧； • 再是它本身被加热熔化而作为填充金属过渡到熔池中
去。
• 焊丝（条）熔化和熔滴过渡是熔化极电弧焊接过程中 的重要物理现象，其过渡方式及特性将直接影响焊接 质量和生产效率。
第一节 焊丝的加热及熔化
• 熔化极气体保护焊时，焊丝为冷阴极材料， UK>>UW 所以PK >> PA。
焊丝为阴极时熔化速度快，而为阳极时熔化速度慢。
碱性焊条电弧焊或含有CaF2焊剂的埋弧焊有类似的 结果。
2.电阻热
伸出长度又 名干伸长度， 该段的电阻 热对焊丝有 预热作用。
• 因此，用于加热和熔化焊丝的总热量主 要由两部分组成，即电弧热和电阻热。
• 二、焊丝与焊条的熔化参数 • 表明焊丝与焊条金属熔化和过渡情况的参数，常用的
有：
• (1).熔化速度 • 熔化电极在单位时间内熔化的长度或重量。常用单位
是m/h或mm/min， 及㎏/h。熔化速度常用vm表示。 • (2).熔化系数 • 单位电流、单位时间内焊丝（或焊芯）的熔化量
（g/A·h）。 • (3).熔敷系数 • 单位电流、单位时间内，焊丝（或焊芯）熔敷在焊件
熔化极电弧焊的焊丝多属冷阴极型 材料，所以焊丝为阴极时熔化速度快， 而为阳极时熔化速度慢。
• 第二节 熔滴的形成及过渡
• 在电弧热作用下，焊丝与焊条端头的熔化金属形成熔滴，受到 各种力的作用向母材过渡，称为熔滴过渡。
• 一、熔滴上的作用力 • 焊丝端头的金属熔滴受以下几个力的作用：表面张力、重力、
电磁收缩力、斑点压力、等离子流力和其它力。其中有的力促 使熔滴形成和过渡，有的力却起阻碍作用，这些力的共同作用 决定了熔滴的大小和过渡状态。 • 1.重力 焊丝末端的金属加热熔化后形成的熔滴，要受到自身重力 （Fg=mg）的作用 重力对熔滴的作用取决于焊缝在空间的位置。 平焊时，重力是促使熔滴和焊丝末端相脱离的力； 仰焊、立焊时，重力则成为阻碍熔滴和焊丝末端相脱离的力。 熔化极气体保护焊时生成的熔滴尺寸很小，故熔滴的重力也很 小。只有在熔滴尺寸相当大，才不可忽视童力对熔滴过渡的影 响。
电弧热和电阻热皆与焊接电流的平方成正比, 当焊接电流 增大时，焊丝熔化加快；
2.焊丝直径 在相同的工艺条件下，焊丝直径越细，则熔化速度越大。
3.焊丝伸出长度 焊丝熔化速度随着伸出长度的增加而增加。
4.焊丝成分 熔化极氩弧焊表明，焊丝的熔化系数按照Al、Cu、不
锈钢、碳钢这样的排列顺序依次减小；
焊接电流 和焊丝伸 出长度对 焊丝熔化 速度的影 响（不锈 钢焊丝 1.2mm直流 反接）