从A到Tmin（奥氏体的最低温度）或到Ms的冷却时间tA。为了方便使用，统一规定A3～800℃，Tmin~500℃，这样用18/s代替tA，根据传热学可推得理论公式为：厚板（三维传热）：E11ts/5"2元元500-T。800-T。薄板（二维传热）：(E/0)?1teys= 4/cp[(500-T (800-T)实际上在高强钢焊接时发现，800℃-300℃的冷却时间ts/3和Tmax-100℃的冷却时间t100对接头得组织性能影响更大，但由于影响因素复杂，目前尚未建立可靠得计算公式，主要通过实验求得。5、临界板厚8er的计算在计算焊接热循环参数时，首先要确定是选用“厚板”公式还是用“薄板”公式。为此引入“临界板厚"的概念。实验结果表明，当线能量E一定时，板厚增加到一定厚度后对。和t8/5的影响不大。因此可将对。和t8/5不发生影响的板厚称为临界板厚，以8cr表示：ES.cp(T-T。)1E18.或2cp500-T。800-T。这两式是等效的。实际上，800℃冷却到500℃的平均冷却速度与600℃时的瞬时冷却速度相当。参考温度Tc=600℃。若8/8cr>0.75,采用厚板"公式；若8/8cr<0.75，采用薄板公式。入、cp等热物理常数是随温度变化的。计算时入=0.29J/(cm●s●℃),cp=6.7J/cm3℃)可得到较正确的结果。四、多层焊热循环在焊接生产中，常采用多层焊接来进行厚板的连接，因此研究多层焊接热循环的特点，对提高接头的质量具有重要的实际意义。1、长段多层焊11
11 从 A3到 Tmin（奥氏体的最低温度）或到 Ms 的冷却时间 tA。为了方便使用，统一规定 A3≈ 800℃，Tmin≈500℃，这样用 t8/5 代替 tA，根据传热学可推得理论公式为： 厚板（三维传热）： 薄板（二维传热）： 实际上在高强钢焊接时发现，800℃-300℃的冷却时间 t8/3 和 Tmax-100℃的冷却时间 t100 对接头得组织性能影响更大，但由于影响因素复杂，目前尚未建立可靠得计算公式，主要通 过实验求得。 5、临界板厚δcr的计算 在计算焊接热循环参数时,首先要确定是选用“厚板”公式还是用“薄板”公式。为此引入 “临界板厚”的概念。实验结果表明，当线能量 E 一定时，板厚增加到一定厚度后对ωc和 t8/5 的影响不大。因此可将对ωc和 t8/5 不发生影响的板厚称为临界板厚，以δcr表示： 或 这两式是等效的。实际上，800℃冷却到 500℃的平均冷却速度与 600℃时的瞬时冷却速 度相当。参考温度 Tc=600℃。 若δ/δcr >0.75,采用“厚板”公式；若δ/δcr<0.75，采用“薄板”公式。 λ、cρ等热物理常数是随温度变化的。计算时λ＝0.29J/(cm●s●℃), cρ=6.7J/cm3●℃) 可得到较正确的结果。 四、多层焊热循环 在焊接生产中，常采用多层焊接来进行厚板的连接，因此研究多层焊接热循环的特点， 对提高接头的质量具有重要的实际意义。 1、长段多层焊 − − − = T T t E 0 0 8 5 800 1 500 1 2 − − − = 2 0 2 0 2 8 5 (800 ) 1 (500 ) 1 4 ( / ) T T t c E (T T ) c cr c E 0 − = − + − = c T T E cr 0 0 800 1 500 1 2
所谓长段多层焊是指每道焊缝的长度较长（一般1m以上），层间温度较低（100℃一200℃以下），其焊接热循环的变化如图1一6所示。从图可知，相邻各层之间有依次热处理的作用，为防止最后一层淬硬，可多加一层退火焊道。但长段多层焊对一些硬倾向较大的钢种易产生裂纹，故不宜采用。2、短段多层焊短段多层焊指每道长度较短（50一400mm），层间温度较高，（>M，）。这样既减短了高温停留时间，避免了晶粒长大：又减缓了Ae3以下的冷却速度，从而防止淬硬组织产生。故短段多层焊对焊缝和热影响区的组织均具有一定的改善作用，适于焊接晶粒易长大而又易于淬硬的钢种。短段多层焊的热循环如图1一7所示。但短段多层焊工艺繁、生产率低，只有在特定情况下才采用。长段多层焊热循环M第胃层（3)第三居第二楼迎火饼道a)图1-6长段层焊热循环a）焊接各层时，近缝区1、2、3点的热循环：b）各层焊缝断面示意图短段多层焊热循环汇Mb)a)12图1-7短段多层焊接热循环a)1点的热循环：6)4点的热循环：tg一由A冷至M,的却时间
12 所谓长段多层焊是指每道焊缝的长度较长（一般1m以上），层间温度较低（100℃－200℃ 以下），其焊接热循环的变化如图 1－6 所示。从图可知，相邻各层之间有依次热处理的作用， 为防止最后一层淬硬，可多加一层退火焊道。但长段多层焊对一些淬硬倾向较大的钢种易产 生裂纹，故不宜采用。 2、短段多层焊 短段多层焊指每道长度较短（50－400mm），层间温度较高，（＞Ms）。这样既减短了高 温停留时间，避免了晶粒长大；又减缓了 Ac3 以下的冷却速度，从而防止淬硬组织产生。故 短段多层焊对焊缝和热影响区的组织均具有一定的改善作用，适于焊接晶粒易长大而又易于 淬硬的钢种。短段多层焊的热循环如图 1－7 所示。但短段多层焊工艺繁、生产率低，只有 在特定情况下才采用。 长段多层焊热循环 短段多层焊热循环
五、焊接热循环的影响因素对焊接热循环影响较大的因素有被焊材料的材质、接头的形状尺寸和焊接工艺条件等。(1)材质的影响：母材不同，材料的热物性参数不同，cp和入的变化将影响到焊接热循环的各个特性参数，从而得到不同的热循环曲线。但在金属材料一定的情况下，焊件形状、尺寸、线能量和预热温度等对焊接热循环曲线也有很大的影响。(2)接头形状尺寸的影响：接头形状尺寸不同，导热情况会有差异。如板厚相同的T型接头和对接接头相比，前者的冷却速度约为后者的1.5倍。(3)焊道长度的影响：在焊接条件和接头形式一定的条件下，焊道长度越短，如小于40mm时，冷却速度会急剧增大。(4)预热温度的影响：提高To，可增加和t8/5，但To对在Tm附近的停留时间影响不明显，但To的增加会使热影响区宽度增加。(5)线能量的影响：E的提高会使Tm、tH和t8/s增大，而随之降低。140120100中央V408020ioV20700℃&4020$40C8203000L400200160/弧坑120700C80S40'C403000O301013202520406080100120140焊道长mmE(kJ-cm)图1-8接头形式对tgs的影响图1-9焊道长度对的影响13
13 五、焊接热循环的影响因素 对焊接热循环影响较大的因素有被焊材料的材质﹑接头的形状尺寸和焊接工艺条件等。 (1)材质的影响: 母材不同，材料的热物性参数不同，cρ和λ的变化将影响到焊接热循 环的各个特性参数，从而得到不同的热循环曲线。但在金属材料一定的情况下，焊件形状﹑ 尺寸﹑线能量和预热温度等对焊接热循环曲线也有很大的影响。 (2)接头形状尺寸的影响: 接头形状尺寸不同,导热情况会有差异。如板厚相同的 T 型接 头和对接接头相比，前者的冷却速度约为后者的 1.5 倍。 (3)焊道长度的影响: 在焊接条件和接头形式一定的条件下，焊道长度越短，如小于 40mm 时，冷却速度会急剧增大。 (4)预热温度的影响： 提高 T0，可增加 tH 和 t8/5，但 T0对在 Tm附近的停留时间影响不 明显，但 T0 的增加会使热影响区宽度增加。 (5)线能量的影响: E 的提高会使 Tm﹑tH 和 t8/5 增大，而ωc随之降低
第三节熔化焊接头的形成一、焊接材料熔化与熔池形成1、焊接材料的加热及熔化（1）焊条的加热电阻加热电弧加热（2）焊条金属的熔化焊条金属的平均熔化速度gM=G/t=α pl焊条金属的平均熔敷速度gH=GH/t=α HI损失系数=(G- GH)/G=(gM- gH)/gM=1- α H/ a pgH-(1-W) gM(3)焊条金属的熔滴过渡熔滴过渡的形式：短路过渡、颗粒过渡和附壁过渡。熔滴的比表面积：S=Ag/p Vg平均相互作用时间：T=(+l)rmg2式中mo一熔滴脱落后残留在焊条端部的液体金属质量mr一过渡的熔滴质量T一熔滴的存在时间熔滴的温度：对手工电弧焊接低碳钢，熔滴的平均温度为2100一2700K。（4）药皮的熔化与过渡药皮套筒的形成及对焊接过程的影响熔渣的过渡形式熔渣的温度：熔渣的平均温度不超过1900K。2、熔池的形成在焊接材料熔化的同时，被焊金属也发生局部熔化。母材上由于熔化的焊条金属与局部熔化的母材共同组成的具有一定几何形状的液体金属区域称为熔池。如果焊接时不使用焊接14
14 第三节 熔化焊接头的形成 一、焊接材料熔化与熔池形成 1、焊接材料的加热及熔化 （1）焊条的加热 电阻加热 电弧加热 （2）焊条金属的熔化 焊条金属的平均熔化速度 gM=G/t=αpI 焊条金属的平均熔敷速度 gH=GH/t=αHI 损失系数 Ψ=(G- GH)/G=(gM- gH)/gM=1-αH/αp gH=(1-Ψ) gM (3)焊条金属的熔滴过渡 熔滴过渡的形式：短路过渡、颗粒过渡和附壁过渡。 熔滴的比表面积： S=Ag/ρVg 平均相互作用时间： 式中 m0－熔滴脱落后残留在焊条端部的液体金属质量 mtr －过渡的熔滴质量 τ－熔滴的存在时间 熔滴的温度：对手工电弧焊接低碳钢，熔滴的平均温度为 2100－2700K。 （4） 药皮的熔化与过渡 药皮套筒的形成及对焊接过程的影响 熔渣的过渡形式 熔渣的温度：熔渣的平均温度不超过 1900 K。 2、 熔池的形成 在焊接材料熔化的同时，被焊金属也发生局部熔化。母材上由于熔化的焊条金属与局部 熔化的母材共同组成的具有一定几何形状的液体金属区域称为熔池。如果焊接时不使用焊接 ) 2 1 ( 0 = + tr cp m m
材料（如钨极氩弧焊），则熔池仅由局部熔化的母材组成。熔池的形成需经过一个过渡时期，此后就进入准稳定期，这时熔池的形状、尺寸和质量不再发生变化。图1-11为电弧焊时熔池的形状示意图。（1）熔池的形状和尺寸熔池的宽度与深度是沿X轴方向连续变化。随着焊接电流的增加，熔池的最大深度Hmax增大，熔池的最大宽度Bmax相对变小：随着电弧电压的升高，Hmar减小，Bmax增加。熔池的长度L可表示为：L=P2q=P2UI（2）熔池的质量手工电弧焊时熔池的质量通常在0.6～16g的范围之内，一般为5g以下，实验表明：手工电弧焊时，熔池的质量与q2/V成正比。而在埋弧焊自动时，由于焊接电流值较大，熔池的质量也较大，但熔池的质量一般也小于100g。熔池的形状和尺寸1后部前部Z图1-11焊接溶池形状示意图3）熔池的存在时间L熔池在液态时存在的最大时间tmax为：tmerVGp由熔池质量确定的熔池平均存在时间tep为：p.v.F.（4）熔池的温度分布15
15 材料(如钨极氩弧焊)，则熔池仅由局部熔化的母材组成。 熔池的形成需经过一个过渡时期，此后就进入准稳定期，这时熔池的形状、尺寸和质量 不再发生变化。图 1-11 为电弧焊时熔池的形状示意图。 （1）熔池的形状和尺寸 熔池的宽度与深度是沿 X 轴方向连续变化。随着焊接电流的增加，熔池的最大深度 Hmax 增大，熔池的最大宽度 Bmax 相对变小；随着电弧电压的升高，Hmax 减小，Bmax 增加。熔池 的长度 L 可表示为： L=P2q=P2UI （2）熔池的质量 手工电弧焊时熔池的质量通常在 0.6～16g 的范围之内，一般为 5g 以下,实验表明:手工 电弧焊时,熔池的质量与 q 2 /V 成正比。而在埋弧焊自动时，由于焊接电流值较大，熔池的质 量也较大，但熔池的质量一般也小于 100g。 熔池的形状和尺寸 3）熔池的存在时间 熔池在液态时存在的最大时间 tmax 为： 由熔池质量确定的熔池平均存在时间 tcp 为： （4）熔池的温度分布 v L tmax = w P cp F G t .. =