5-1　焊条、焊丝及母材的熔化（课件）-《焊工工艺基础》同步教学（劳动版）

第五章 金属熔焊过程 §5-1　焊条、焊丝及母材的熔化 §5-2　焊接化学冶金过程 §5-3　焊缝结晶过程 §5-4　熔合区及焊接热影响区 §5-5　控制和改善焊接接头性能的方法 §5-1　焊条、焊丝及母材的熔化 一、焊接热源 常用的熔焊热源有电弧热（电弧焊）、气体火焰（气焊）、电阻热（电渣焊）、等离子弧（等离子弧焊）等。 焊接热源所产生的热量并不是全部用来加热和熔化焊条、焊丝及母材的，有一部分热量损失于周围介质和飞溅中。 二、焊条、焊丝的加热及熔化 1. 电阻加热 （1）限制焊条或焊丝的伸出长度 （2）限制焊接电流 2. 电弧加热 真正使焊条、焊丝熔化的是电弧热。 三、焊条、焊丝金属向母材的过渡 1. 熔滴过渡的形式 熔滴过渡的形式 ａ) 滴状过渡　ｂ) 短路过渡　ｃ) 喷射过渡 2. 熔滴过渡的作用力 （1）重力 （2）表面张力 熔滴的重力和熔滴的表面张力示意图 F1 —熔滴的重力　F2—熔滴的表面张力 （3）电磁压缩力 通有相同方向电流的两根导线的相互作用力 电磁力在熔滴上的压缩作用 P—电磁压缩力 （4）斑点压力 （5）气体的吹力 斑点压力阻碍熔滴过渡 焊条药皮形成套筒 四、母材的熔化 母材上由熔化的焊条、焊丝金属与母材金属所组成的具有一定几何形状的液体金属称为焊接熔池。 焊接熔池形状示意图 §5-2　焊接化学冶金过程 一、对焊接区金属的保护 焊接过程中，对焊接区进行保护的目的是防止空气的有害作用，保证焊缝质量。 二、焊接化学冶金过程的特点 1. 温度高，温度梯度大 2. 熔池体积小，熔池存在时间短 3. 熔池金属不断更新 4. 反应接触面大、搅拌激烈 三、有害元素对焊缝金属的作用 1. 氧对焊缝金属的作用 （1）氧的来源 焊接区的氧气主要来自电弧中的氧化性气体（如CO2、O2、H2O 等），空气中氧的侵入，焊剂、药皮中的高价氧化物和焊件表面的铁锈、水分等的分解产物。 （2）氧对焊接质量的影响 1）焊缝金属中的氧，不仅会使焊缝中有益元素大量烧损，而且会使焊缝的强度、塑性、硬度和冲击韧性降低。 2）降低焊缝金属的物理性能和化学性能。 3）在焊缝内形成气孔。 4）产生飞溅，影响焊接过程稳定。 （3）控制氧的措施 1）加强保护，如采用短弧焊、选用合适的气体流量等，防止空气侵入， 还可以在惰性气体保护或真空保护下焊接。 2）清理焊件及焊丝表面的水分、油污、锈迹，按规定温度烘干焊剂、焊条等焊接材料。 3）对焊缝脱氧也是行之有效的措施。 （4）焊缝金属的脱氧 1）脱氧剂选择的原则 ①脱氧剂在焊接温度下对氧的亲和力应比被焊金属的亲和力大。 ②脱氧后的产物应不溶于金属而容易被排入熔渣，且熔点应较低，密度应比金属小，易从熔池中上浮入渣。 2）焊缝金属的脱氧途径 ①先期脱氧 ②沉淀脱氧 ③扩散脱氧 2. 氢对焊缝金属的作用 （1）氢的来源 压力为0.1MPa 时氢和氮在铁中的溶解度 （2）氢对焊接质量的影响 1）形成气孔 2）产生白点和氢脆 3）产生冷裂纹 （3）控制氢的措施 1）焊前清理干净焊件及焊丝表面的铁锈、油污、水分等污物。 2）焊前按规定温度烘干焊剂、焊条，对气体保护焊的保护气体进行去水、干燥处理。 3）尽量选用低氢型焊条，焊接时采用直流反接， 短弧操作。 4）焊后消氢处理。 3. 氮对焊缝金属的作用 （1）氮的来源 焊接区中的氮主要来自周围空气。 （2）氮对焊接质量的影响 2）形成气孔 2）影响焊缝的力学性能 （3）控制氮的措施 1）加强对焊接区液态金属的保护，防止空气中氮的侵入，是控制焊缝中氮含量的主要措施。 2）采取正确的焊接工艺措施，如尽量采用短弧焊接，因为电弧越长，氮侵入熔池、越多，焊缝中氮的含量越高。 4. 焊缝金属中硫、磷的危害及控制 （1）硫、磷的来源 焊缝中的硫、磷主要来自母材、焊丝、药皮、焊剂等材料。 （2）硫、磷的危害 （3）脱硫和脱磷的措施 1）脱硫的措施 ①元素脱硫 FeS + Mn = Fe + MnS ②熔渣脱硫 FeS + MnO = MnS + FeO FeS + CaO = FeO + CaS 2）脱磷的措施，焊接过程中脱磷的措施分为两步： ①将P氧化成P2O5，其反应式如下： 2Fe3P + 5FeO = P2O5 + 11Fe 2Fe2P + 5FeO = P2O5 + 9Fe ②利用碱性氧化物与P2O5 形成稳定的磷酸盐进入熔渣。 3CaO ＋ P2O5 ＝ Ca3P2O8 4CaO ＋ P2O5 ＝ Ca4P2O9 （4）酸性焊条和碱性焊条的脱硫和脱磷 1）酸性焊条 酸性焊条脱硫、脱磷效果较差。 2）碱性焊条 碱性焊条的脱硫、脱磷能力比酸性焊条强，这是碱性焊条的力学性能、抗裂性能比酸性焊条强的重要原因。 四、焊缝金属合金化 1. 焊缝金属合金