熔焊工艺及设备第三童母材的熔化和焊缝成形3.2.2焊接温度场的解析计算所谓焊接温度场是指焊接过程中某一瞬间焊接接头上各点的温度分布状态，通常用等温线或等温面来表示。为了了解熔池形状与焊接电弧热之间的关系人们试图利用焊接温度场解析法求出熔池的形状和尺寸。Schoolof Material Science&Engineering江苏科技大学材料学院
熔焊工艺及设备 School of Material Science & Engineering 江苏科技大学材料学院 第三章 母材的熔化和焊缝成形 3.2.2 焊接温度场的解析计算 所谓焊接温度场是指焊接过程中某一瞬间 焊接接头上各点的温度分布状态，通常用等 温线或等温面来表示。 为了了解熔池形状与焊接电弧热之间的关系， 人们试图利用焊接温度场解析法求出熔池的 形状和尺寸
熔焊工艺及设备第三童母材的熔化和焊缝成形1．焊接温度场的解析计算利用焊接温度场解析法求解熔池的形状和尺寸的基本思路是：由于影响焊件实际温度场的因素很多，为了使问题简化，首先作一些假设，然后利用热传导微分方程式进行求解热传导微分方程式如下：元0TaTαTaTaV2Tax2Oy2atazcpSchoolof Material Science& Engineering江苏科技大学材料学院
熔焊工艺及设备 School of Material Science & Engineering 江苏科技大学材料学院 第三章 母材的熔化和焊缝成形 1. 焊接温度场的解析计算 利用焊接温度场解析法求解熔池的形状和尺 寸的基本思路是：由于影响焊件实际温度场的因 素很多，为了使问题简化，首先作一些假设，然 后利用热传导微分方程式进行求解。 热传导微分方程式如下： 2 2 2 2 2 2 2 ( ) a t c x y z
熔焊工艺及设备第三章母材的熔化和焊缝成形计算焊接温度场时作如下假定：1）材料的物理特征值导热系数、密度、比热等均不随温度变化。2）在任何时刻和任何温度下材料都处于固态，不发生任何相变。材料各向同性，材质均匀。3）焊件为半无限大体，热源集中作用在半无限大体表面上的体积为零的点上。4）半无限大体表面上表面为绝热面，即热源的热能全部向物体内部传导。5）初始温度为零。6）不考虑力的作用和熔池金属的流动。7）物体上的传热过程已达到极限饱和状态，即t=8。School ofMaterialScience&Engineering江苏科技大学材料学院
熔焊工艺及设备 School of Material Science & Engineering 江苏科技大学材料学院 第三章 母材的熔化和焊缝成形 计算焊接温度场时作如下假定： 1) 材料的物理特征值导热系数、密度、比热等均不随温度 变化。 2) 在任何时刻和任何温度下材料都处于固态，不发生任何 相变。材料各向同性，材质均匀。 3) 焊件为半无限大体，热源集中作用在半无限大体表面上 的体积为零的点上。 4）半无限大体表面上表面为绝热面，即热源的热能全部向 物体内部传导。 5）初始温度为零。 6）不考虑力的作用和熔池金属的流动。 7）物体上的传热过程已达到极限饱和状态，即t=∞
熔焊工艺及设备第三章母材的熔化和焊缝成形设xyz坐标系的xy坐标处于半无限大体的表面上，z坐标垂直于半无限大体的表面。点状热源的作用点与运动坐标系xyz的原点重合，两者一起以速度沿x轴正向运动。对热传导微分方程式求特解即可求出焊件上任意一点A点的温度解析表达式Cexp-v(x +r) / 2a2元/T是点A的加热温度：是点A到坐标系原点O的空间距离：是运动坐标系中点A在轴上的坐标：是点热源的运动速度：SchoolofMaterialScience&Engineering江苏科技大学材料学院
熔焊工艺及设备 School of Material Science & Engineering 江苏科技大学材料学院 第三章 母材的熔化和焊缝成形 设xyz坐标系的xy坐标处于半无限大体的表面 上，z坐标垂直于半无限大体的表面。点状热源的 作用点与运动坐标系xyz的原点重合，两者一起以 速度沿x轴正向运动。对热传导微分方程式求特解， 即可求出焊件上任意一点A点的温度解析表达式： T是点A的加热温度；是点A到坐标系原点O的 空间距离；是运动坐标系中点A在轴上的坐标；是 点热源的运动速度； v x r a r q T r x exp ( )/ 2 2 ( , )
熔焊工艺及设备第三章母材的熔化和焊缝成形12xT111图3-4熔池形状示意图School of Material Science & Engineering江苏科技大学材料学院
熔焊工艺及设备 School of Material Science & Engineering 江苏科技大学材料学院 第三章 母材的熔化和焊缝成形 图3-4 熔池形状示意图