熔合比
化学工程术语
熔合比是指熔焊时,被熔化的母材在焊缝金属中所占的体积百分比。焊缝金属是由熔化的母材金属和填充金属所组成的。也就是熔化的母材金属占据整个焊缝金属的百分比。
1.熔合比及计算
熔合比可以以焊道金属中母材金属熔化的横截面积Am与整个焊道横截面积Ah+Am之比值来计算,即:
熔合比θ=Am/(Ah+Am)。
式中 θ——熔合比;
Am——焊缝截面中母材金属所占的面积;
Ah——焊缝截面中填充金属所占的面积。
坡口和熔池形状改变时,熔合比都将发生变化,如焊件开坡口后与Ⅰ形坡口相比,会显著降低熔合比。电弧焊接中碳钢、合金钢和有色金属时,常通过改变熔合比的大小来调整焊缝的化学成分,降低对焊接裂纹的敏感性和提高焊缝金属的力学性能。
2.影响熔合比的因素
影响熔合比的因素很多,主要有焊接方法、焊接参数、接头形式、坡口形式、焊道数目以及母材热物理性质等。此外,在对接焊缝中,随着坡口角度的增大,熔合比则减小。
母材的热物理性质对熔合比影响也很大。热导率小的材料,在同样的焊接条件下比热导率大的材料的熔合比要大一些。例如,奥氏体钢的熔合比比铁素体-珠光体钢大20%~30%。
熔合比的大小也与焊接参数有关。一般来说,熔合比随焊接电流的增加而增加,随电弧电压、焊接速度的增加而减小。
当焊缝金属中的合金元素主要来自于焊芯或焊丝(如合金堆焊)时,局部熔化的母材将对焊缝成分起到稀释作用,因此熔合比又称为稀释率。
3.熔合比对焊缝金属成分的影响
一般情况下,焊缝金属是由填充金属与局部熔化的母材组成的。当焊缝金属的熔合比变化时,其焊缝金属的成分必然随之改变。假设焊接时合金元素没有任何损失,则这时焊缝金属中的合金元素B的含量与熔合比的关系为:
ωB=θω’B+(1-θ)ω’’B
式中 ωB——元素B在焊缝中的质量分数;
ω’B——元素B在母材中的质量分数;
ω’’B——元素B在填充材料中的质量分数;
θ——熔合比。
由此可见,通过改变熔合比可以改变焊缝金属的化学成分。这个结论在焊接生产中具有重要的实用价值。
当焊接材料与母材的化学成分基本相同时,熔合比对焊缝金属的性能无明显影响;当母材中合金元素较少,焊接材料中合金元素较多时,在这些合金元素对改善焊缝性能起关键作用的情况下,应控制熔合比小一些;当母材中含合金元素较多,而焊接材料合金元素较少时,如果这些合金元素对改善焊缝性能有利,则增加熔合比可提高焊缝的性能;在堆焊时,总是调整焊接参数使熔合比尽可能小,以减少母材成分对堆焊层性能的影响。
当母材中碳、硫、磷的含量较多时,,应减少熔合比,以减少碳、硫、磷进入焊缝,提高焊缝的塑性和韧性,防止产生裂纹。
在焊接生产中,常通过调节焊接坡口的大小来控制熔合比。不开坡口,熔合比最大。坡口越大,,熔合比越小。
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最新修订时间:2024-05-21 15:10
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