焊丝熔化与熔滴过渡

1、焊丝熔化与熔滴过渡焊接方法与设备焊接方法与设备教学目标0103了解焊丝的加热和熔化特性、熔滴上的作用力掌握熔滴过渡的主要形式和特点焊接方法与设备焊接方法与设备重点难点0102熔滴过度的主要形式和特点熔滴过度的主要形式和特点掌握各种焊接方法的熔滴过度特掌握各种焊接方法的熔滴过度特点。点。焊接方法与设备焊接方法与设备焊丝的加热及熔化焊丝的加热及熔化一）、加热热源：（一）电弧热极区产热焊丝接阴极时：Pk=I（Uk-Uw-UT）I（Uk-Uw）UT很小，大概只有1V左右。焊丝接阳极时：PA=I（UA+Uw+UT）IUwUA很小，可忽略。讨论：TIG焊：PAPkMIG焊：PkPAPk受多种因素影响，而P

2、A则不。焊接方法与设备焊接方法与设备（二）干伸长度上的电阻热干伸长度：焊丝伸出导电嘴之外的长度LsPR=I2RS=Ls/S影响因素：1）钢焊丝的PR大，因此干身长度的电阻热之影响较大；铝、铜PR小2）Ls越大，dS越小，则PR越大（三）总热源P=Pa+PR=I（Um+IRs）式中：焊丝接阴极时，Um=（Uk-Uw）焊丝接阳极时，Um=UwLHLs电源送丝轮导电嘴la焊接方法与设备焊接方法与设备二）、影响熔化速度、熔化系数的因素（一）基本概念熔化速度m：单位时间内焊丝的熔化量。单位：g/scm/s熔化系数m：单位时间内，由单位电流所熔化的焊丝量（长度，重量）单位：g/A.SCm/A.Sm=m/I

3、（二）影响因素1、电流电流越大，熔化速度越大。m=KI（Um+IRs）m=m/I=K（Um+IRs）显然：1）电流1）I增大，m增大2）对于Al焊丝，m几乎与I增大，对于钢焊丝，m随着I的增大而增大。2、电压Ua（La）大时，m与Ua无关Ua（La）较小时，Ua下降时m增大（如I不变则m），使电弧具有保持弧长稳定的能力。固有自调节作用：弧长较短时，m随La下降而增大，使得电弧具有抵抗外界干扰的保持稳定不变的能力，这种能力被成为固有自调节作用。 电弧热与电流成正比，电阻热与电流平方成正比。电弧热与电流成正比，电阻热与电流平方成正比。电流增大，熔化焊丝的电阻热和电弧热增加，焊电流增大，熔化焊丝的电

4、阻热和电弧热增加，焊丝熔化速度加快。丝熔化速度加快。图2-2 铝焊丝熔化速度与电流的关系1焊接电流的影响铝焊丝，可近似为： PmIUm焊丝直径越小，焊丝的熔化系数越大，斜率越大。图2-3 不锈钢焊丝熔化速度与电流的关系UaIaa铝UaIa钢3、焊丝的极性焊丝接负时，m较大焊丝接正时，m较小4、气体介质焊丝接阳极时：m=KRm=KIUw与气体介质无关焊丝接阴极时：m=KI（Uk-Uw）Uk与气体介质有关，因此气体介质影响熔化速度，例如在Ar中加CO2可使m增大5、电阻热钢焊丝：ds越长，电阻热的影响越大。铝焊丝，电阻热很小，影响不大。熔滴过渡一）、基本概念熔滴过渡：焊丝端部的熔化金属以滴状进入熔

5、池的过程。飞溅：熔化的焊丝金属飞到熔池之外的现象。二）、熔滴上的作用力（一）表面张力1、焊丝与熔滴间的表面张力F，阻碍过渡，将熔滴保持在焊丝上。F=2Rs式中：为表面张力系数，Rs为焊丝半径。2、短路过渡时，熔滴与工件间的表面张力促进过渡F=2RP影响的因素：1）材料类型，例如，铁的表面张力系数大于铝2）温度，温度上升，表面张力系数降低3）表面活性物质，如钢液中有S或O时，表面张力系数降低。（二）重力熔滴的重力Fg=mg=gr334r熔滴半径，密度表面张力表面张力FF可以分解为可以分解为径向分力径向分力F Frr以及以及轴向分力轴向分力F F， 径向分力使熔滴在焊丝末端径向分力使熔滴在焊丝末端

6、产生缩颈产生缩颈， 轴向分力则使熔滴保持在焊丝末端阻碍熔滴过渡轴向分力则使熔滴保持在焊丝末端阻碍熔滴过渡。F=2R (2-9)焊丝半径为R，熔滴半径为r是表面张力系数FmgFFF表面张力重力作用：1）平焊时促进过渡；2）立焊，仰焊时阻碍过渡。（三）电磁收缩力电流线通过熔滴时的电磁收缩力1） 当Sb（斑点面积）Ss时,电磁线在熔滴中发散,F推向下,促进过渡。（四）斑点力其作用亦与斑点面积有关：1）Sb较大时，促进过渡2）Sb较小时，阻碍过渡熔滴中的电磁收缩力熔滴斑点力蒸发反力及带电粒子撞击力（五）爆破力熔滴爆破时，爆破力指向四面八方，即促进过渡，又导致飞溅（六）等离子流力从焊丝指向工件，总是促进

7、过渡 FP爆破力熔滴过渡主要形式及其特点熔滴过渡主要形式及其特点 熔滴过渡通常可分为三种基本类型熔滴过渡通常可分为三种基本类型: : 自由过渡自由过渡: :是指熔滴脱离焊丝末端前不与是指熔滴脱离焊丝末端前不与熔池接触，它经电弧空间自由飞行进入熔熔池接触，它经电弧空间自由飞行进入熔池的一种过渡形式池的一种过渡形式 接触过渡接触过渡: :通过焊丝末端的熔滴与熔池表通过焊丝末端的熔滴与熔池表面接触成桥而过渡的面接触成桥而过渡的 渣壁过渡渣壁过渡 : :渣保护时的一种过渡形式，埋渣保护时的一种过渡形式，埋弧焊时在一定条件下熔滴沿熔渣的空腔壁弧焊时在一定条件下熔滴沿熔渣的空腔壁形成过渡。形成过渡。 爆炸

8、过渡旋转射流过渡射流过渡射滴过渡喷射过渡细滴过渡排斥过渡粗滴过渡滴状过渡自由过渡) 1 (套筒过渡沿渣壳过渡渣壁过渡搭桥过渡短路过渡接触过渡)3()2(（一）自由过渡熔滴脱离焊丝，由电弧空间进入熔池。1、滴状过渡1）大滴过渡特点：（1）aD=g（2）轴向（3）dDds2）大滴排斥特点：（1）aD=g（2）非轴向，有飞溅（3）dDds2、细颗粒过渡，出现在CO2焊中特点：（1）aDg（2）非轴向（3）DDg（2）dDds（3）轴向性好（4）一次一滴2）射流特点：（1）aDg（2）dDds（3）轴向（4）连续束流FFPFgFF斑Fmg大滴射滴射流3）爆炸过渡因气泡的爆破而过渡，通常伴随着飞溅。（二

9、）渣壁过渡1、沿熔渣壁过渡埋弧焊DCSP：熔滴尺寸大，过渡频率低DCRP：尺寸小，f大。If2、沿套筒过渡产生于SMAW条件：1）厚药皮2）酸性药皮（三）接触过渡1、短路过渡条件：CO2细丝焊，且Ua小，Ia小特点：电弧稳定，稍有飞溅2、搭桥过渡条件：填丝TIG焊中IUtt12341234短路过渡过程及电流、电压波形 短路过渡短路过渡短路过渡短路过渡 主要用于主要用于:1.6mm:1.6mm以下的细丝以下的细丝CO2CO2气气体保护焊或使用碱性焊条，采用低体保护焊或使用碱性焊条，采用低电压、小电流焊接工艺的焊条电弧电压、小电流焊接工艺的焊条电弧焊。焊。 定义定义：由于电压低，电弧较短，熔：由于

10、电压低，电弧较短，熔滴尚未长成大滴时即与熔池接触而滴尚未长成大滴时即与熔池接触而形成短路液桥，在向熔池方向的表形成短路液桥，在向熔池方向的表面张力及电磁收缩力的作用下面张力及电磁收缩力的作用下, ,熔滴熔滴金属过渡到熔池中去这样的过渡形金属过渡到熔池中去这样的过渡形式称为短路过渡。式称为短路过渡。 应用应用：这种过渡电弧稳定，飞溅较：这种过渡电弧稳定，飞溅较小，熔滴过渡频率高（每秒可达几小，熔滴过渡频率高（每秒可达几十次至一百多次），焊缝成型良好。十次至一百多次），焊缝成型良好。广泛用于薄板结构及全位置焊接。广泛用于薄板结构及全位置焊接。图2-12 短路过渡示意图 1.1.短路过渡过程短路过渡

11、过程 正常的短路过渡过程，一般要经历电弧燃烧形成熔滴正常的短路过渡过程，一般要经历电弧燃烧形成熔滴熔滴长大并熔滴长大并与熔池短路熄弧与熔池短路熄弧液桥缩颈而断开过渡液桥缩颈而断开过渡电弧再引燃等四个阶段。电弧再引燃等四个阶段。图2-13为短路过渡过程的电弧电压和电流动态波形图t1-燃弧时间 t2-短路时间 t3-拉断熔滴后的电压恢复时间 T-短路周期 T=t1+t2+t3 Imax-最大电流，也称短路峰值电流 Imin-最小电流 Ia-平均焊接电流 Ua-平均电弧电压三）、飞溅及熔敷系数（一）飞溅1、飞溅的原因：a）爆破力b）斑点力不对称c）气体从熔滴或熔池中析出2、影响飞溅的因素a）焊接方法，CO2焊大，MIG小b）规范，例如CO2焊c）过渡形式复习思考题复习思考题 1.1.熔化极电弧焊中，焊丝熔化的热源有哪些？熔化极电弧焊中，焊丝熔化的热源有哪些？ 2.2.影响焊丝熔化速度的因素有哪些影响焊丝熔化速度的因素有哪些? ?是