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焊接杂谈:十三.焊接熔渣的物理特性(续篇)

 水木年华138 2019-12-18

上接十二,继续谈焊接熔渣的粘度问题。

二氧化硅SiO2和三氧化二铝Al2O3相似,加入碱性熔渣可以降低熔渣粘度,加入酸性熔渣可提高熔渣粘度。

二氧化钛TiO2虽然是酸性氧化物,但对熔渣粘度的影响与碱性氧化物氧化钙CaO相似。

在焊接生产实践中,常听人说什么“长渣”“短渣”的,是什么意思呢?

焊接熔渣的粘度随着温度升高而降低,不同成分的熔渣,其受温度影响的程度是不同的。

“长渣”:当粘度变化数值相同时,相对应的温度变化范围大的熔渣。也就是说,这种熔渣随着温度升高降低,熔渣粘度却变化不大。

“短渣”:当粘度变化数值相同时,对应的温度变化范围较小的熔渣。也就是说,这种熔渣随着温度升高降低,熔渣粘度变化会很大。

结合实际生产,用焊条进行仰焊或立焊时,为防止液态金属流失,希望熔渣在一定温度范围内,熔渣粘度急剧升高的“短渣”。

5.熔渣的表面张力

液体内部分子之间作用的引力相互抵消,合力为零,处于平衡状态;而液体表面分子受力情况却不同,它们受到一种垂直液体表面向内拉的一种力,所有液体表面分子都有被向内拉的趋势,即自由收缩趋势。

若把液体内部分子拉向表面成为表面分子,需要克服向内的拉力而作功,把功转变为能量,储存在液体表面,表面分子具有较高的位能。

比表面能的含义是:为增加单位表面积需要消耗的功,称为比表面能。

表面张力

熔渣与气相接触的比表面能,称为表面张力。

焊接杂谈:十三.焊接熔渣的物理特性(续篇)

液态熔渣与液态金属之间的比表面张力,称为界面张力。

可以看出:表面张力是物质本身的属性。而界面张力是其与所接触的界面有关。

熔渣表面张力的大小取决于熔渣组元点之间的化学键的性质和温度。具有离子键的物质,键能较大,如FeO、MnO、CaO、MgO、Al2O3等,其表面张力也较大;具有极性键的物质,键能较小,如TiO2、SiO2等,其表面张力也较小;具有共价键的物质,键能最小,如Ba2O3、P2O5等,其表面张力也最小。

能降低熔渣表面张力的物质,称为表面活性物质。

熔渣和液态金属接触面积很大,各种焊接冶金反应几乎都在界面上发生。熔渣的表面张力和界面张力对焊接冶金反应的动力学过程有很重要的影响。

熔渣和金属的界面张力小,可细化熔滴,使熔渣对液态金属的润湿性能提高,扩大接触面积,使焊接冶金反应更充分,更顺利地进行!

熔渣的表面张力越小,熔渣与金属之间的界面张力越大,熔渣在焊缝金属上的附着功越小,熔渣越容易被清除,脱渣性能好。

焊接杂谈:十三.焊接熔渣的物理特性(续篇)

6.线膨胀系数

线膨胀系数是由熔渣成分决定的,是液态熔渣冷却成为固态熔渣后具有的物理特性。

焊接熔渣的线膨胀系数直接影响着焊缝的脱渣性能。

熔渣的膨胀系数与金属的膨胀系数之间的差值越大,脱渣越容易!

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