焊接速度

焊接速度：單位時間內完成的焊縫長度稱為焊接速度。

如果焊接速度過快，熔池温度不夠，易造成未焊透、未熔合、焊縫成型不良等缺陷。

如果焊接速度過慢，使高温停留時間增長，熱影響區寬度增加，焊接接頭的晶粒變粗，機械性能降低，同時使變形量增大。

高速焊接：指在一定時間內焊接速度很快，超過2米。

攪拌摩擦焊的焊接原理是利用高速旋轉的攪拌工具頭插入工件，由於強烈的摩擦和攪拌，攪拌頭周圍的金屬迅速被加熱；在旋轉攪拌頭的臨近區域內，形成了一層充分塑化金屬層；當攪拌頭沿着焊件的接縫向前運動時，在攪拌頭的後邊就形成了空腔，由於背面墊板和正面軸肩的密封作用，在攪拌頭轉動摩擦力的作用下，攪拌頭前邊不斷形成的熱塑性金屬擠壓流動，轉移到了攪拌頭的後邊，填滿了後邊的空腔，空腔的產生與填滿幾乎同時發生和完成；這樣，焊縫區的金屬被擠壓、攪拌，發生了劇烈的塑性變形，並被摩擦加熱，在高温中，原子經過擴散和再結晶，就形成了攪拌摩擦焊的焊縫。這就決定了攪拌摩擦焊的產熱方式和熔化焊有本質的區別。

在熔化焊時，熱輸入是和焊接速度成反比。而攪拌摩擦焊焊接過程是一個温度變化、組織結構轉變、應力應變和金屬流動四個因素相互作用的複雜過程。其中温度的變化起着主要的作用，它直接影響到其它因素的改變，同時它也是其它因素共同作用的結果。

如下：

（1）在攪拌摩擦焊時，焊接速度與熱輸入不呈線性關係，而是呈現複雜的形態.當焊接速度較小,塑性變形產熱可以忽略時，摩擦熱佔主要地位.這時隨焊接速度的增加，熱輸入減小，接頭性能下降。當焊接速度較大，塑性變形產熱佔主要地位時，隨焊接速度的增加，熱輸入增加,接頭性能上升。當進一步增加焊接速度，由塑性變形引起的產熱小於焊接速度增加造成的熱輸入減小，總的熱輸入減小，性能下降。

（2）當旋轉速度與焊接速度比值為定值時，接頭力學性能是變化的，並且不是線性的。由摩擦熱、塑性變形產熱綜合影響接頭的性能，摩擦熱是隨旋轉速度和焊接速度的絕對值的增加而增加，塑性變形熱是先下降後上升，總的趨勢是先下降，後上升。 ^[1] 

X20Cr13不鏽鋼（德國馬氏體不鏽鋼）具有良好的抗大氣、海水、蒸汽等介質腐蝕的能力，且有良好的塑性和韌性，主要用以製作腐蝕結構構件，如汽輪機動、靜葉片等。由於該鋼含碳量較高，使其焊接難度加大，其高淬硬性容易導致焊接接頭冷裂紋問題和脆化問題。長期以來，焊接工藝優化主要依靠經驗積累及破壞性試驗測試，成本消耗巨大且焊接質量難於得到保證，廢品率高。隨着計算機技術日益發展，採用數值模擬的方法來模擬焊接過程為實際焊接提供了理論依據，從而大大降低成本和提高了效益。

嚴鏗等利用法國ESI公司開發的焊接專用有限元分析軟件SYSWELD，模擬了焊接速度對X20Crl3馬氏體不鏽鋼平板對接焊接頭温度場的影響，為工程實際應用提供理論依據。

主要結論如下：

（1）其他焊接工藝參數不變時，隨着焊接速度的增大。温度場分佈變得淺而窄，熱循環在高温時刻停留時間變短，温度梯度變小。

（2）其他焊接工藝參數一定時，焊件熔池、熔合區及熱影響區上各點峯值温度隨着焊接速度的增大而明顯減小。

（3）工藝參數為焊接電流110A、電弧電壓12V、焊接速度4mm/s的TlG焊對X20Cr13馬氏體不鏽鋼焊接，能獲得優良的焊接接頭。 ^[2] 

18-8不鏽鋼（也叫304不鏽鋼）具有良好的耐大氣腐蝕或耐高温腐蝕的性能，以18-8不鏽鋼作為表面堆焊材料在石油化工和超高壓電站鍋爐等行業中得到廣泛應用。18-8不鏽鋼焊縫的組織特徵是在奧氏體基體上分佈着5%-30%的

鐵素體，其數量、形態決定於鉻鎳當量之比和冷卻速度等因素回。

鐵素體的數量和形態對18-8不鏽鋼的力學性能和抗腐蝕性能等均有不同程度的影響，研究不同焊接速度對

鐵素體的數量和形態的影響有較為廣泛的意義。

相關結論如下：

（1）焊接速度對堆焊層形貌影響顯著，隨着焊速的逐步提高，堆高和熔寬均減小，然而堆高和熔寬的比值則呈現先減小後增大的趨勢，熔深和稀釋率均變大。

（2）隨着焊接速度的逐步提高，堆焊層金屬顯微組織中

一鐵素體的數量顯著增加，其形態也有明顯的變化。焊接速度為4m/h時，

一鐵素體形態主要為斷續狀和較小的骨架狀組織；焊接速度為8m/h時，

一鐵素體形態大部分呈骨架狀，且較為細長連續；焊接速度為12m/h時，

一鐵素體形態主要是板條狀和部分骨架狀，且

鐵素體更為密集、粗大、連續。

（3）當焊速為8m/h時，可獲得熱輸入小、稀釋率低、成形良好，顯微組織為奧氏體基體和細長連續的骨架狀

-鐵素體的堆焊層組織。 ^[3]