在焊接過程中,被焊金屬由于熱的輸入和傳播,而經(jīng)歷加熱、熔化(或達(dá)到熱塑性狀態(tài))和隨后的凝固及連續(xù)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(zhì)量和焊接生產(chǎn)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(tài)決定了熔池的形狀與尺寸。

2)焊接熔池進(jìn)行冶金反應(yīng)的程度與熱的作用及熔池存在時間的長短有密切的關(guān)系。

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

4)由于焊接各部位經(jīng)受不均勻的加熱和冷卻,從而造成不均勻的應(yīng)力狀態(tài),產(chǎn)生不同程度的應(yīng)力變形和應(yīng)變。

5)在焊接熱作用下,受冶金、應(yīng)力因素和被焊金屬組織的共同影響,可能產(chǎn)生各種形態(tài)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(chǎn)率。

焊接熱過程比一般熱處理條件下的熱過程復(fù)雜得多,它具有如下四方面的主要特點(diǎn):

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(diǎn)附近的區(qū)域,加熱和冷卻極不均勻。

b.焊接熱源的運(yùn)動性

焊接過程中熱源相對于焊件是運(yùn)動的,焊件受熱的區(qū)域不斷變化。當(dāng)焊接熱源接近焊件某一點(diǎn)時,該點(diǎn)溫度迅速升高,而當(dāng)熱源逐漸遠(yuǎn)離時,該點(diǎn)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(dá)1500℃/s以上),即在極短的時間內(nèi)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(fù)合性

焊接熔池中的液態(tài)金屬處于強(qiáng)烈的運(yùn)動狀態(tài)。在熔池內(nèi)部,傳熱過程以流體對流為主,而在熔池外部,以固體導(dǎo)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(fù)合傳熱問題。

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