焊接区温度变化
熔焊原理期末考试复习题
复习一：焊接区温度的变化一、填空1、热加工工艺方法主要包括铸造、（锻造）、焊接、（热处理）等加工方法。
2、在世界工业发达的国家中，钢材总产量的（50）％以上要经过焊接加工之后投入使用。
我国焊接结构用钢量已接近钢材总产量的（40）％。
3、在机械制造中连接的方法很多，除焊接外，还有螺栓连接、键连接、铆接与粘接等。
4、从本质上讲，焊接接头是指被焊接的材料经焊接之后发生（组织）和（性能）变化的区域。
5、焊接接头由焊缝、（熔合区）和（热影响区）等三部分组成，6、（焊缝）是焊接接头最重要的组成部分。
7、熔合区是介于（焊缝）与（热影响区）之间的相当窄小的过渡区。
8、在焊缝形成过程中，主要涉及氧化、还原、渗氢、除氢、（脱硫）、脱磷以及（合金化）等冶金反应。
9、焊接热源的种类包括化学热、（电弧）热、高能束流、（电阻）热等，以（电弧）、（等离子弧）应用最广。
10、通常从以下三个方面对焊接热源进行对比：最小（加热面积）、最大（功率密度）、在正常焊接参数下能达到的温度。
11、根据物理过程的不同，热量的传递有传导、（对流）、（辐射）三种基本方式。
12、对于电弧焊来讲，热源大部分热量传递到焊件主要通过（对流）与（辐射）。
13、焊条电弧焊时，加热与熔化焊条(或焊丝)的热能来自三方面：电弧热、（电阻）热和（化学）热。
14、*对手工电弧焊焊接低碳钢而言，熔滴的平均温度为（2 100—2 700） K。
15、对一般的自动焊来说，熔合比θ在（60）％～（70）％之间。
二、选择1、（气焊）的优点是设备简单、便宜，一般适用于焊接小薄件等不重要的构件，也适用于修补。
a、焊条电弧焊b、气焊c、埋弧焊d、TIG焊2、（气焊）能量密度低，易造成过大的热影响区和严重的变形，焊速也低，而且由于保护性不好，不适于焊接活性材料。
a、焊条电弧焊b、气焊c、埋弧焊d、TIG焊3、（焊条电弧焊）焊缝质量在很大程度上依赖于焊工的操作技能及现场发挥，甚至于焊工的精神状态。
回流焊温度曲线
冷却区：温度由Tmax～180℃，温度下降速率最大不能超过4℃/s。
温度从室温25℃升温到250℃时间不应该超过6分钟。
该Hale Waihona Puke 流焊曲线仅为推荐值，客户端需根据实际生产情况做相应调整。
回流时间以30～90s为目标，对于一些热容较大无法满足时间要求的单板可将回流时间放宽至120s。
无铅回流焊接工艺曲线，如下图
无铅回流焊工艺参数，如下表
区域
时间
升温速率
峰值温度
降温速率
预热区（室温～150℃）
60～150s
≤2.0℃/s
均温区（150～200℃）
60～120s
＜1.0℃/s
回流区（＞217℃）
60～90s
230-260℃
冷却区（Tmax～180℃）
1.0℃/s≤Slope≤4.0℃/s
说明：
预热区：温度由室温～150℃，温度上升速率控制在2℃/s左右，该温区时间为60～150s。
均温区：温度由150℃～200℃，稳定缓慢升温，温度上升速率小于1℃/s，且该区域时间控制在60~120s（注意：该区域一定缓慢受热，否则易导致焊接不良）。
回流区：温度由217℃～Tmax～217℃，整个区间时间控制在60～90s。
焊接时温度分布不均匀的原因
焊接时温度分布不均匀的原因标题：焊接过程中温度分布不均匀的原因及解决方法简介：焊接是一种常用的金属连接方法，但在焊接过程中，温度分布的不均匀性可能会导致焊接质量下降。
本文将探讨焊接时温度分布不均匀的原因，并提供相应的解决方法。
正文：焊接过程中，温度分布的均匀性对焊接接头的质量至关重要。
然而，有时我们会发现焊接时温度分布不均匀，这会导致焊接接头的强度降低，甚至出现裂纹等缺陷。
以下是导致温度分布不均匀的几个常见原因：1.不均匀的加热源：焊接中使用的加热源可能不均匀地分布热量，导致部分区域的温度过高，而其他区域的温度则较低。
这可能是由于焊接设备的设计问题或操作不当引起的。
2.材料的热导率差异：不同材料的热导率有所差异，有些材料可能导热性较好，而另一些材料则热导率较差。
当焊接两种不同导热性的材料时，容易出现温度分布不均匀的情况。
3.不均匀的热沉积：焊接过程中，焊条或焊丝在焊接接头上进行熔化并沉积，形成焊缝。
然而，由于焊接速度不均匀或焊接工艺参数设置不合理，热沉积可能会出现不均匀的情况，导致温度分布不均。
解决这些问题的方法如下：1.使用均匀的加热源：确保焊接设备的设计符合标准要求，并进行正确的操作和维护。
使用均匀分布热量的加热源，可以减少温度分布不均匀的可能性。
2.考虑材料的热导率：在选择焊接材料时，应该考虑其热导率的差异。
如果焊接两种导热性差异较大的材料，可以采取预热等措施来减小温度分布的差异。
3.优化焊接工艺参数：合理设置焊接速度、电流和热输入等参数，以确保热沉积均匀。
在进行焊接前，需要对焊接工艺进行充分的试验和研究，以找到最佳的参数组合。
总结：温度分布不均在焊接过程中可能会出现，但我们可以通过使用均匀的加热源、考虑材料的热导率差异以及优化焊接工艺参数等方法来解决这个问题。
通过采取适当的措施，我们可以提高焊接接头的质量，确保焊接过程的顺利进行。
焊缝温度曲线
焊缝温度曲线焊接温度曲线是指熔焊时，焊件各部分温度随时间变化的曲线。
焊接过程：在焊接过程中需要使用助焊剂清除焊件表面氧化物，焊膏的熔融、流动与焊膏冷却凝固。
回流焊接完成后的快速冷却有助于得到一个明亮的焊点，缓慢冷却的话很容易会导致其PAD的更多分解物进入锡中，产生一些灰暗毛躁的焊点，甚至还会引起沾锡不良和弱焊点结合力等后果，一般来讲冷却区降温的速率在-4摄氏度以内，冷却温度至75摄氏度即可，一般情况下也都需要使用冷却风扇对其进行强行冷却处理。
通过焊接温度场分区处理，可以获得整个温度场分布，检测时间在0.5s之内，温度范围为800℃-1400℃ ，单个区域检测时间小于0.15s，满足焊接温度场实时检测及控制要求。
焊接温度控制：熔池温度，直接影响焊接质量，熔池温度高、熔池较大、铁水流动性好，易于熔合，但过高时，铁水易下淌，单面焊双面成形的背面易烧穿，形成焊瘤，成形也难控制，且接头塑性下降，弯曲易开裂。
熔池温度低时，熔池较小，铁水较暗，流动性差，易产生未焊透，未熔合，夹渣等缺陷。
焊接方法：焊接技术主要应用在金属母材上，常用的有电弧焊，氩弧焊，CO2保护焊，氧气-乙炔焊，激光焊接，电渣压力焊等多种，塑料等非金属材料亦可进行焊接。
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。
熔焊是在焊接过程中将工件接口加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法。
熔焊时，热源将待焊两工件接口处迅速加热熔化，形成熔池。
熔池随热源向前移动，冷却后形成连续焊缝而将两工件连接成为一体。
压焊是在加压条件下，使两工件在固态下实现原子间结合，又称固态焊接。
常用的压焊工艺是电阻对焊，当电流通过两工件的连接端时，该处因电阻很大而温度上升，当加热至塑性状态时，在轴向压力作用下连接成为一体。
钎焊是使用比工件熔点低的金属材料作钎料，将工件和钎料加热到高于钎料熔点、低于工件熔点的温度，利用液态钎料润湿工件，填充接口间隙并与工件实现原子间的相互扩散，从而实现焊接的方法。
回流焊 温度曲线
回流焊温度曲线
回流焊是一种电子元器件的表面贴装技术，通过加热并熔化预先涂覆
在电路板上的焊膏，将元器件粘贴在电路板上。
温度曲线是指回流焊
过程中，焊接区域内温度随时间变化的曲线。
温度曲线通常分为预热区、回流区和冷却区三个阶段。
预热区温度一
般控制在100℃~150℃之间，用于驱除焊膏中的挥发物质和水分。
回流区温度一般控制在220℃~260℃之间，用于将焊膏熔化并使元器件与电路板连接。
冷却区温度一般控制在100℃以下，用于使焊点冷却
固化。
具体来说，在预热区内，温度慢慢上升到100℃~150℃之间，并保持一段时间以驱除挥发物质和水分。
然后进入回流区，在几秒钟内迅速
达到220℃~260℃的高温，使得焊膏快速熔化并粘合元器件与电路板。
最后进入冷却区，在几十秒钟内温度逐渐降低到100℃以下，使焊点
冷却固化。
温度曲线的控制非常关键，过高或过低都会对焊点质量造成影响。
过
高会导致焊点熔化不充分，过低则会导致焊点连接不牢固。
因此，在
回流焊过程中，需要精确控制加热速率、保持时间和冷却速率等参数，以确保焊接质量。
熔焊原理：焊接区温度变化
熔焊原理：焊接区温度变化
(6)电子束 利用加速和聚焦的电子束轰击置于真空或非真空中的焊件 表面，使动能转变为热能而进行焊接，如真空或非真空电子束焊。
(7)激光束 以经过聚焦的激光束轰击焊件时所产生的热量进行焊接， 如激光焊。
(8)高频感应热 对于有磁性的金属，利用高频感应产生的二次电流作 为热源，在局部集中加热进行焊接，如高频感应焊。 二、焊接热源的主要特征
热物理性能说明物质的传热与散热能力。在其它条件相同时，不同金属材料 的焊接温度场不同。其中影响较大的热物理性能参数有： (1)热导率(λ) 表示金属内部的导热能力。 (2)比热容c 比热容为单位质量物质 升高l℃时所需的热量，单位为J／(g·℃)。
熔焊原理：焊接区温度变化
(3)热扩散率(a) 热扩散率表示温度 传播的速度，它与a、cρ的关系为a＝ λ/（cρ） 单位cm2／s。 (4)表面传热系数(o) 表示金属通过 表面向外界介质传热的能力，指金属表面
熔焊原理：焊接区温度变化
四、影响焊接热循环的基本因素及调整焊接热循环的方法 1．影响焊接热循环的因素 (1)焊接线能量与预热温度(2)焊接方法
传热过程的基本规律是热量总是从高温传到低温，传递的热量与温度 差成正比。因此根据温度场就可以确定热量传递的方向与数量。 温度场可以用公式、表格或图象表示，其中最直观最常用的方法是用等 温线(面)绘制 的图象表示。等温线或等温面就是在某一瞬时温度场中相 同温度的各点所连成的线或面。因 为在给定的温度场中，任何一点不可 能同时有两个温度，因此不同温度的等温线(面)绝对 不会相交，这是等 温线(面)的重要性质。
不同性质的热源其加热温度与加热面积不同，决定了温度场的不同特 性。热源越集中，则加热面积越小，温度场中等温线(面)分布就越密集。 如电子束焊接时，由于热源的热量非常集中，加热范围仅为几个毫米的 区域；气焊时，加热宽度可达几个厘米。
回流焊温度曲线
回流焊温度曲线回流焊是电子制造业中常见的一种技术，它涉及将电子元器件焊接到电路板上。
这种焊接过程需要通过一定的温度控制保证焊点质量，而回流焊温度曲线则是这个过程中非常重要的一部分。
回流焊温度曲线通常是一个图形，它显示了整个焊接过程中焊接区域的温度变化情况。
这个图形通常包括四个主要的部分：预热区、焊接区、冷却区和可控的保温区。
每一个部分的温度变化都需要在整个焊接过程中进行精确控制。
预热区是焊接过程开始时的一段时间，在这个过程中，温度会缓慢升高，以保证焊接区域达到适当的温度，但又不至于造成过热或过早的蒸汽产生。
在预热区内，焊接区域的温度通常会升至150-200摄氏度左右。
焊接区是在预热区之后的一段时间里，温度会进一步升高，直至超过焊点和焊台的熔点。
在这一段时间内，焊料会融化并与将要焊接的元器件发生反应，从而实现焊接的目的。
在整个焊接区内，焊接区域的温度通常会保持在220-260摄氏度之间。
冷却区是焊接区之后的另一段时间，在这个过程中，被焊接的电路板会被迅速地冷却，以稳定焊点形态和组织。
在这一段时间内，焊接区域的温度通常会急剧下降，直至达到焊点和焊台的固化点为止。
最后是可控的保温区，这部分区域通常是为了保持焊点的最终组织状态和形态而设置的。
在这一部分的过程中，焊点和电路板的温度会保持在相对恒定的水平，以实现最终的化学和物理性质的稳定。
总的来说，回流焊温度曲线是一个非常重要的工具，它可以帮助工程师控制整个焊接过程的温度，从而实现良好的焊接效果。
对于电子制造业来说，这种技术是必不可少的，因为它可以确保产品的长期稳定性和可靠性。
焊接接头的热影响区温度分布分析
焊接接头的热影响区温度分布分析焊接接头是工程中常见的连接方式，但在焊接过程中会产生大量的热，导致接头及其周围区域的温度升高。
这个局部升温区域被称为热影响区（Heat Affected Zone，简称HAZ）。
了解焊接接头的热影响区温度分布对于工程设计和材料选择具有重要意义。
本文将对焊接接头热影响区温度分布的分析进行探讨。
一、焊接接头的温度变化焊接过程中，由于电弧产生的热量，引起工件的加热和冷却过程。
焊接接头的温度变化可以分为以下几个阶段：1. 加热阶段：在焊接开始时，电弧的热量使接头和周围材料温度快速上升。
焊接电流和时间的变化会影响热输入的大小。
2. 峰值温度阶段：焊接接头在加热过程中达到最高温度，即热影响区的峰值温度。
峰值温度取决于焊接电流和焊接速度等参数。
3. 冷却阶段：焊接完成后，接头开始冷却，温度逐渐下降。
冷却的速度和方式会对热影响区的形态和性能产生影响。
二、热影响区温度分布的影响因素焊接接头的热影响区温度分布受多种因素的影响，主要包括以下几个方面：1. 焊接参数：焊接电流和时间是决定热影响区温度分布的主要参数。
电流越大，热输入越大，热影响区温度分布越宽。
焊接时间越长，热输入时间越长，热影响区宽度也会增加。
2. 材料性质：不同材料的导热性能和热膨胀系数不同，会对热影响区温度分布产生影响。
3. 焊接方式：焊接方式的不同也会导致热影响区温度分布的差异。
常见的焊接方式包括熔化极气体保护焊（MIG）、电弧焊、激光焊等。
三、热影响区温度分布分析方法为了准确分析焊接接头的热影响区温度分布，研究人员采用了多种方法和技术，包括数值模拟、热像仪测温、焊接温度计测量等。
1. 数值模拟：数值模拟是一种常用的方法，通过建立焊接接头的数学模型，结合焊接参数和材料性质，可以模拟焊接过程中的温度分布。
这种方法能够准确地预测热影响区的温度分布，为工程设计提供依据。
2. 热像仪测温：热像仪是一种通过红外辐射测量物体表面温度的设备。
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二、焊接热源的主要特征
加热面积
功率密度
达到温度
理想热源的特征：加热面积小；功率密度大； 加热温度高
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三、焊接过程的热效率
热效率定义： 焊接热源热量的利用率。包括用于熔 化母材、焊材及通过母材传导的热量 电弧的有效热功率 P0 UI 电弧输出功率 P0 电弧的有效热功率 P P ' P0 热源的熔化效率 用于熔化金属的热量占热源功率的百分比
二、影响焊接温度场的因素
1、热源的性质 2、焊接参数（焊接线能量） 3、被焊金属的热物理性能 a、热导率 b、比热容 c 、热扩散率 d、表面传热系数 e、热焓 4、被焊金属的几何尺寸
7
பைடு நூலகம்
第三节 焊接热循环
一、焊接热循环的基本概念
在热源作用下，焊件上某一点的温度随时间的 变化，称之为焊接热循环
二、焊接热循环的基本参数
第一章 焊接区温度变化
1
内容提要
第一节 第二节
第三节
焊接热源 热源种类、特征 焊接温度场 概念、影响因素 焊接热循环 概念、参数、影响因素、调整方法
2
第一节 焊接热源
加热是实现熔焊的必要条件。焊接热过程 贯穿整个焊接过程，决定焊接应力、应变 、冶金反应、结晶及相变。
一、常用焊接热源 ①电弧热 ②化学热 ③电阻热 ④ 摩擦热 ⑤等离子弧 ⑥电子束 ⑦激光束 ⑧高频感应热
a、根据被焊金属的成分和性能选用适用的 焊接方法 b、合理选用焊接参数 c、采用预热、焊后保温或缓冷等措施降低 冷却速度 d、调整多层焊的层数或焊道长度，控制层 间温度
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小结
焊接热源及其主要特征、理想热源的主要特 征；电弧的有效热功率、热源的熔化效率； 焊接温度场概念、热传递方式，温度梯度， 实际焊接温度场的特征，稳定、准稳定、非稳定 温度场；影响焊接温度场的因素； 焊接热循环概念及其基本参数；调整焊接热 循环的方法。
1、加热速度 2、最高加热温度 3、相变温度以上停留的时间 4、在指定温度下的冷却速度
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三、多层焊的焊接热循环
1、长段多层焊的焊接热循环 2、短段多层焊
四、影响焊接热循环的基本因素及调整方法
1、影响焊接热循环的因素 a、焊接线能量与预热温度 b、焊接方法 c、焊件尺寸 d、接头形式
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2、调整焊接热循环的方法
5
第二节 焊接温度场
一、焊接温度场的概念
热传递的三种方式 热源到焊件传热主要方式：辐射、对流 焊件内部传热主要方式 ：传导 场的概念 焊接温度场：某一瞬时焊件上的温度分布。 注意：a、考察对象为空间一定范围内温度分布状态 b、温度场为某个瞬时的温度场 温度场的表示：公式、表格、图象
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简单温度场 实际焊接温度场：等温线前密后疏、不规则椭圆 温度梯度 稳定温度场、不稳定温度场、准稳定温度场
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