焊接熱過程的特點

在焊接過程中,被焊金屬由于熱的輸入和傳播,而經歷加熱、熔化(或達到熱塑性狀態)和隨后的凝固及連續冷卻過程,稱之為焊接熱過程。

焊接熱過程貫穿于整個焊接過程的始終,通過下面幾個方面的作用成為影響、決定焊接質量和焊接生產率的主要因素之一:

1)施加到焊件金屬上熱量的大小與分布狀態決定了熔池的形狀與尺寸。

2)焊接熔池進行冶金反應的程度與熱的作用及熔池存在時間的長短有密切的關系。

3)焊接加熱和冷卻參數的變化,影響熔池金屬的凝固、相變過程,并影響熱影響區金屬顯微組織的轉變,因而焊縫和焊接熱影響區的組織與性能也都與熱的作用有關。

4)由于焊接各部位經受不均勻的加熱和冷卻,從而造成不均勻的應力狀態,產生不同程度的應力變形和應變。

5)在焊接熱作用下,受冶金、應力因素和被焊金屬組織的共同影響,可能產生各種形態的裂紋及其他冶金欠缺。

6)焊接輸入熱量及其效率決定母材和焊條(焊絲)的熔化速度,因而影響焊接生產率。

焊接熱過程比一般熱處理條件下的熱過程復雜得多,它具有如下四方面的主要特點:

a.焊接熱過程的局部集中性

焊件在焊接時不是整體被加熱,而熱源只是加熱直接作用點附近的區域,加熱和冷卻極不均勻。

b.焊接熱源的運動性

焊接過程中熱源相對于焊件是運動的,焊件受熱的區域不斷變化。當焊接熱源接近焊件某一點時,該點溫度迅速升高,而當熱源逐漸遠離時,該點又冷卻降溫。

c.焊接熱過程的瞬時性

在高度集中熱源的作用下,加熱速度極快(在電弧焊情況下,可達1500℃/s以上),即在極短的時間內把大量的熱能由熱源傳遞給焊件,又由于加熱的局部性和熱源的移動而使冷卻速度也很高。

d.焊件傳熱過程的復合性

焊接熔池中的液態金屬處于強烈的運動狀態。在熔池內部,傳熱過程以流體對流為主,而在熔池外部,以固體導熱為主,還存在著對流換熱以及輻射換熱。因此,焊接熱過程涉及到各種傳熱方式,是復合傳熱問題。

以上幾方面的特點使得焊接傳熱問題十分復雜。然而,由于它對焊接質量的控制和生產率的提高有重要影響,焊接工作者必須掌握其基本規律及在各種工藝參數下的變化趨勢。