熔滴过渡课件

§2焊丝熔化及熔滴过渡

WeldingwireMeltinganddroplettransfer材料成型及控制工程2007第一章电弧焊基础知识1主要内容一、焊丝熔化的热量来源二、焊丝熔化速度及熔化系数三、熔滴上的作用力

四、主要熔滴过渡形式及其特点五、熔滴过渡的控制2一、焊丝熔化的热量来源焊丝的作用有两个：电极导电填充金属作为填充金属，其熔化和过渡的特性将会对焊缝的质量产生较大的影响。3（1）电弧热阴极区：PK=IUK-IUw-IUT阳极区：PA=IUA+IUw+IUTUK阴极压降UA阳极压降Uw逸出电压UT弧柱温度等效电压电流密度较大时：近似为0电弧温度6000K时：小于1V5（1）电弧热阴极区：PK=IUK-IUw=I(UK-Uw)阳极区：PA=IUw焊丝接负时：焊丝加热与熔化取决于（Uk-Uw）。很多因素影响阴极电子发射，即影响的Uk大小。如电流、温度、材料等。焊丝接正时：主要取决于材料逸出功和电流的大小。当电流一定时，由于逸出功为常数，此时，焊丝熔化系数为定值。6（1）电弧热阴极区：PK=I(UK-Uw)阳极区：PA=IUw熔化极气体保护焊时，Uk>>Uw，Pk>Pw

所以，同种材料，在相同的电流的作用下，焊丝作为阴极的产热将比焊丝作为阳极时产热多。因为散热条件相近，所以焊丝接负时比焊丝接正时熔化快。7(2)电阻热：PR=I2RSRs=ρLs/S8影响产热的因素焊丝材料有无氧化膜焊丝熔点焊丝直径焊丝伸出长度焊丝电阻率一般10－30mm对导电性能良好的Cu、Al，电阻热可忽略，对于不锈钢等不容忽略10影响焊丝熔化速度的因素图1-24铝焊丝熔化速度与电流、焊丝直径的关系图1-25不锈钢焊丝熔化速度与电流、伸出长度的关系12影响焊丝熔化速度的因素14影响焊丝熔化速度的因素电流：电流↑→熔化速度↑电压：较长弧长范围内，电压变化→不影响焊丝的熔化在较短弧长范围内，电压↓→熔化系数↑（自调节作用在更短弧长范围内，电压↓→熔化系数↓电流极性：焊丝为阴极时，熔化速度大，气体介质：反接时介质的影响不大，正接时介质的影响比较复杂，无明显规律伸出长度：Ls↑→熔化速度↑焊丝直径：d↑→熔化速度↓15三、熔滴上的作用力1.重力及表面张力2.电弧力3.爆破力161.重力及表面张力Fδ=2Rπσ细焊丝焊丝直径较大而电流较小时重力及表面张力起主要作用17重力及表面张力18电磁收缩力电磁力对熔滴过渡的影响取决于电弧形态20等离子流力等离子流力：电流较大时，高速等离子流力对熔滴产生很大的推力，使之沿轴线方向运动。213.爆破力当熔滴内部因冶金反应而生成气体或者含有易蒸发金属时，在电弧高温的作用下，使气体体积膨胀而产生的内压力，致使熔滴爆破，这一内压力称为爆破力，它促进熔滴过渡，但产生飞溅。

23四、主要熔滴过渡形式及其特点1．熔滴过渡分类：2．颗粒过渡

3．喷射过渡：4．爆炸过渡5.接触过渡6.渣壁过渡：

241．熔滴过渡分类：262．颗粒过渡粗滴过渡（大颗粒过渡）：电弧电压高，电流小，粗滴过渡、细滴过渡、排斥过渡。高弧压，小电流重力克服表面张力作用电弧稳定性和焊缝质量都比较差。高电压小电流MIG焊。272．颗粒过渡排斥过渡：弧根小电流较大，斑点压力大高电压较大电流CO2气体保护焊直流正接时，斑点压力很大，CO2、MIG都有明显的大颗粒排斥过渡283．喷射过渡射滴过渡：富氩或氩气保护焊，可分为：射滴过渡射流过渡旋转射流过渡亚射流过渡

熔滴直径达到与焊丝直径相近时，电弧力使之强制脱离焊丝端头，并快速通过电弧空间，向熔池过渡的形式。303．喷射过渡形成条件：钢焊丝脉冲MIG焊、铝焊丝MIG焊，(主要）电流必须达到一定的临界值，过渡形式才会从滴状过渡变为射滴过渡。射滴过渡特点：斑点力和重力促进熔滴过渡表面张力阻碍熔滴过渡飞溅小，成型好电流有临界值，且电流区间窄，难调电弧成钟罩型313．喷射过渡射流过渡：熔滴呈细小颗粒，沿焊丝的铅笔尖状的端头以喷射状态快速通过电弧空间向熔池过渡的形式。

形成条件：钢焊丝MIG焊中，电流必须达到一定的临界值。

射流过渡过程：323．喷射过渡跳弧：电弧从熔滴的根部扩张到颈缩的根部过渡机理：333．喷射过渡射流过渡：射流过渡特点：--跳弧--等离子流力--铅笔尖--熔滴仅为焊丝直径的30%～60%

--熔滴过渡频率200个/s以上--电弧平稳,飞溅小

--电流有临界值--锥形电弧--指状熔深--钢焊丝富氩MIG343．喷射过渡

旋转射流过渡：特大电流MIG焊，焊丝伸出长度较大，焊接电流远大于射流临界电流，液态金属长度增加，射流过渡的细滴高速喷出产生较大的反作用力，一旦偏离轴线将产生旋转射流过渡，电弧不稳、成型不良、飞溅严重。

353．喷射过渡亚射流过渡：大电流MIG焊铝合金时，弧压较低，电弧呈半潜状态，熔滴尺寸约等于焊丝直径的射滴过渡，伴随着瞬时短路，熔滴过渡频率达100～200个/s。介于短路与射滴之间的过渡形式，其实应该称亚射滴过渡。形成条件：铝合金铝焊丝、短弧焊亚射流过渡过程：弧长比较短，熔滴形成、长大，在形成射滴过渡之际熔滴与熔池短路，在电磁收缩力的作用下细颈破断，完成过渡，电弧重新引燃。363．喷射过渡亚射流过渡：亚射流过渡特点：--弧长比较短，潜弧，熔深大--有短路现象，但短路时间短--与短路过渡比：先颈缩后短路,短路时间短,短路电流小--与射滴过渡的区别：有短路现象存在。--电弧稳定,飞溅小

374．爆炸过渡CO2焊时，熔滴在形成长大过程中，发生激烈的冶金反应，生成大量的CO气体，使熔滴急剧膨胀爆炸。飞溅大，金属过渡少。385.接触过渡短路过渡:电流较小，电弧电压较低，弧长比较短，熔滴未长成大滴就与熔池接触形成液态金属短路，电弧熄灭，金属熔滴过渡到熔池中去。随后，电弧重新引燃，如此交替，这种过渡称为短路过渡。接触过渡:焊丝（或焊条）端部的熔滴与熔池表面通过接触而过渡的方式。可分为：短路过渡搭桥过渡395.接触过渡短路过渡:形成条件：φ≤1.6mm，细丝CO2焊短路过渡过程：由燃弧和熄弧两个交替的阶段组成，电弧的燃烧是不连续的。405.接触过渡实质：熔化速度与送丝速度不一致短路过渡特点：

--细丝，短弧--燃弧熄弧交替进行，Φ1.6-50Hz，Φ0.8-130Hz--平均电流小，峰值电流大，适合薄板及全位置焊接--小直径焊丝，电流密度大，产热集中，焊接速度快--弧长短，焊件加热区小，质量高--过程稳定--飞溅大短路过渡:415.接触过渡搭桥过渡：非熔化极电弧焊。在表面张力、重力及电弧力的作用下，熔滴进入熔池。形成条件：非熔化极填丝焊、气焊填丝425.接触过渡短路过渡与搭桥过渡的比较：短路过渡：焊丝导电，小滴，电磁收缩力大于表面张力搭桥过渡：焊丝不导电，大滴，电磁收缩力小于表面张力43渣壁过渡：渣壁过渡：熔滴沿着熔渣壁面流入熔池的一种过渡形式。形成条件：埋弧焊和焊条电弧焊。44五、熔滴过渡的控制熔滴过渡控制技术的目的：改善过渡品质、提高焊接质量。常用的熔滴过渡控制技术包括：脉冲电流控制法脉动送丝控制法射流－短路过渡控制法波形控制法脉动送丝－电流波形控制结合45五、熔滴过渡的控制脉冲电流控制法使用范围：熔化极氩弧焊控制方法：通过对焊接电流以一定的频率进行变化，实现对焊丝熔化及熔滴过渡的控制。这样可以使得平均电流保持在较小的水平，实现对薄板的焊接。一般有三种方式：461.脉冲电流控制法熔滴较大接近焊丝尺寸，在基值电流区间过渡，沿轴向过渡，可用于仰焊、全位置焊接。471.脉冲电流控制法一个脉冲周期过渡多个熔滴：脉冲电流大，熔滴细小，指向性强，可用于全位置焊接。

481.脉冲电流控制法多个脉冲周期过渡一个熔滴：峰值电流小，熔滴直径大于等于焊丝直径。492.波形控制法使用范围：CO2气体焊控制方法：CO2整个焊接过程分为燃弧时期和短路时期，波形