主要影响焊接温度场的因素

影响焊接温度场的因素众多，其中起主要作用的包括热源的种类、焊接参数、材质的热物理性能、焊件的形态以及热源的作用时间等。

1.热源的种类和焊接参数

如果焊接时采用不同的焊接热源，如电弧、氧乙炔焰、电子束、激光等，焊接工件温度场的分布也不同。采用电子束焊接时，电子束的热能极其集中，所以工件温度场的范围集中在一个很小的区域内；而采用气焊时加热面积很大，因而同等条件下温度场的范围也大。

如果焊接参数不同，即使采用同样的焊接热源，温度场也相差很大。图2-15给出了焊接参数对10mm厚低碳钢试件焊接温度场影响的一个实例。如果热源功率q为常数，如图2-15a所示，随着焊接速度v的增加，等温线的范围变小，即温度场的宽度和长度均变小，而宽度变小较长度变小显著，所以等温线的形状变得细长。相反，如果焊接速度v为常数，随着热源功率q的增大，等温线在焊缝横向变宽，在焊缝方向伸长，如图2-15b所示。若q／v保持定值，即热输入一定，即同比例改变q和v，等温线会拉长，因而温度场的范围也拉长，如图2-15c所示。若热功率q和焊接速度v均为常数，增加工件的预热温度T₀，温度场中加热到某一温度以上的范围会增大。

2.被焊金属的热物理性质

金属材料的热物理性质也会显著地影响焊接温度场的分布。例如，不锈钢的热导率小，导热很慢，而铜、铝的热导率大，导热很快。在相同焊接参数、相同工件尺寸的情况下，工件温度场的分布有较大的差别。

用多大的焊接热输入才能将工件加热到某一温度范围主要取决于上述热传导公式中的热导率λ＝ac_pρ（见图2-16）。如果λ值较小，焊接时较小的功率即可满足要求；如果λ值较大，则需要较大的功率。奥氏体CrNi钢的λ值小，可以用较小的热输入焊接；而铝和铜的λ值大，则需要较大的热输入才能进行焊接。

3.焊件的形态

实际焊接过程中焊件的几何尺寸、板厚、预热温度及所处环境等对传热过程均有很大影响，因而也能影响温度场的分布。对于厚大件、薄板和细棒的焊接，热源可以相应地简化为点状、线状和面状，温度场也相应地成为三维、二维和一维。

此外，接头形式、坡口形状、间隙大小以及施焊工艺等对温度场的分布均有不同程度的影响。(www.xing528.com)

4.热源的分类

按照热源的作用时间不同，可将热源分为瞬时集中热源和连续作用热源两类。瞬时集中热源对工件具有短暂快速加热和随后冷却的热过程，如点焊；连续作用热源用于描述电弧等焊接热源在金属工件上长时间作用的加热和随后的冷却过程，如电弧焊、激光焊等。

图2-15 焊接参数对温度场分布的影响（厚10mm的低碳钢板）

在连续作用热源中，根据热源相对于工件的运动速度又可分为固定热源（如工件缺陷补焊的情况）、正常速度运动热源（如一般电弧焊）、高速运动热源（如高速自动焊）。

图2-16 在相同的热功率q、热源移动速度v和相同板厚δ条件下， 不同材料板上移动线热源周围的温度场

q＝4.19kJ／s，v＝2mm／s，δ＝10mm，T₀＝0℃