熔焊工艺及设备第三章母材的熔化和焊缝成形2.焊接熔池的特征参数焊接熔池的特征参数有熔池前部长度、熔池尾部长度、熔池长度、熔池宽度B、熔池深度等可以根据式（3-4）计算熔池特征参数。由于在x轴上，所以点的x坐标值与该点至坐标原点的距离r相等，计算时取r；同理计算长度时取-r。通过计算，得到及的表达式如下：q0q-lnl)~=ln Oln-(3-5)2元入T,2元TmVVq12元/T(3-6)式中，Tm是被焊材料的熔化温度。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 2.焊接熔池的特征参数 焊接熔池的特征参数有熔池前部长度、熔池 尾部长度、熔池长度、熔池宽度B、熔池深度H等。 可以根据式（3-4）计算熔池特征参数。由于在x 轴上，所以点的x坐标值与该点至坐标原点的距离 r相等，计算时取r；同理计算长度时取-r。通过 计算，得到及的表达式如下： (3-5) (3-6) 式中，Tm是被焊材料的熔化温度。 m Tm q v a l T q v a l 2 ln ) ln 2 1 (ln 1 Tm q l 2 2
熔焊工艺及设备第三章母材的熔化和焊缝成形1.熔池前部长度随着焊件热输入功率的增加而增加但不是正比关系2.熔池前部长度与焊接速度成反比3.熔池尾部长度与P成正比，与热源移动速度无关4.熔池宽度和熔池深度近似与P0.5成正比关系，与v0.5成反比关系随着v增加，熔池体积减小，长度变化不大，宽5.度减小6．随着P增加，熔池体积，长度，宽度均增加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 1. 熔池前部长度随着焊件热输入功率的增加而增加， 但不是正比关系 2. 熔池前部长度与焊接速度成反比 3. 熔池尾部长度与P成正比，与热源移动速度无关 4. 熔池宽度和熔池深度近似与P 0.5成正比关系，与v 0.5成反比关系 5. 随着v增加，熔池体积减小，长度变化不大，宽 度减小 6. 随着P增加，熔池体积，长度，宽度均增加
熔焊工艺及设备第三章母材的熔化和焊缝成形3．实际焊接条件与解析计算的假设条件的差异实际焊接时，焊接条件与解析计算的假定存在很大差异，例如，材料具有熔化及相变过程，不是始终处于固态熔池前部的金属熔化时吸收熔化潜热，熔池尾部的金属凝固时放出潜热；焊接工件尺寸总是有限的，边界上的散热条件与假设条件不同；实际焊接热源是分布热源，热源作用在焊件的一定的区域上，在不同的条件下以不同的分布形态输入焊件，而不是作用于一点上的点状热源；实际熔池的液体金属表面在电弧力等各种力的作用下发生变形；熔池金属的流动使传热不再局限宇固体内的热传导等等因此，用点状热源等公式计算出的熔池形状和尺寸与实际情况有较大差异。尽管如此，式（3一4）、（3一5）（3一6）等解析计算公式可以清楚地表述各个物理量之间的关系以及某些条件变化时的焊接温度场分布的变化规律这也是很有意义的。例如，解析计算表明，熔池前部长度与焊接速度成反比，熔池尾部的长度与焊速无关等。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. 实际焊接条件与解析计算的假设条件的差异 实际焊接时，焊接条件与解析计算的假定存在很大差 异，例如，材料具有熔化及相变过程，不是始终处于固态； 熔池前部的金属熔化时吸收熔化潜热，熔池尾部的金属凝 固时放出潜热；焊接工件尺寸总是有限的，边界上的散热 条件与假设条件不同；实际焊接热源是分布热源，热源作 用在焊件的一定的区域上，在不同的条件下以不同的分布 形态输入焊件，而不是作用于一点上的点状热源；实际熔 池的液体金属表面在电弧力等各种力的作用下发生变形； 熔池金属的流动使传热不再局限于固体内的热传导等等。 因此，用点状热源等公式计算出的熔池形状和尺寸与实际 情况有较大差异。尽管如此，式（3－4）、（3－5）、 （3－6）等解析计算公式可以清楚地表述各个物理量之间 的关系以及某些条件变化时的焊接温度场分布的变化规律， 这也是很有意义的。例如，解析计算表明，熔池前部长度 与焊接速度成反比，熔池尾部的长度与焊速无关等
熔焊工艺及设备第三母材的熔化和焊缝成形3.2.3焊件比热流与焊接参数的关系其中，r是焊件表面加热斑点中任意一点到电实际焊接电弧不是点状热源弧轴线的距离：k是电弧集1．焊件的比热流分布中系数：g(r)是焊件表面加热点距离电弧轴线为r处所谓比热流，是指单位时间内的比热流值；qm是焊件表通过单位面积传入焊件的热面电弧轴线上的比热流值量。qm=Pk/元。电弧热输入量是通过半径为r的qm圆面积输入焊件，可以近似地认为在分布半径r的区域内电弧输入焊件的比热流以g(r正态规律分布，解析计算公式如下：10q(r) =qme-k2(3-7)0School of Material Science & EngineeringZ
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 3.2.3 焊件比热流与焊接参数的关系 实际焊接电弧不是点状热源 1. 焊件的比热流分布 所谓比热流，是指单位时间内 通过单位面积传入焊件的热 量。 电弧热输入量是通过半径为r的 圆面积输入焊件，可以近似 地认为在分布半径r的区域 内电弧输入焊件的比热流以 正态规律分布，解析计算公 式如下： (3-7) 2 ( ) kr m q r q e 其中，r是焊件表面 加热斑点中任意一点到电 弧轴线的距离；k是电弧集 中系数；q(r)是焊件表面 加热点距离电弧轴线为r处 的比热流值；qm是焊件表 面电弧轴线上的比热流值， qm＝P k/π
熔焊工艺及设备第三章母材的熔化和焊缝成形2.比热流分布与电弧参数之间的关系1)弧长对比热流的影响0.16电弧长度增加：电弧功率PT和阳极功率PA增0.12z-uul.Mgol/)b/=1.6mm加,PT0.083.2但散热增加，热输入功率P增Meol/dPA6.32加较小，0.0412.7I=200A同时qm减小51000510qr分布渐趋平缓。1/mmr/mmb)a)图3-6弧长与比热流分布g(r之间的关系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 2. 比热流分布与电弧参数之间的关系 1) 弧长对比热流的影响 图3-6 弧长与比热流分布q(r)之间的关系 电弧长度增加， 电弧功率PT和阳极功率PA增 加， 但散热增加，热输入功率P增 加较小， 同时qm减小 qr分布渐趋平缓