焊接过程熔滴过渡控制课件

第四章熔滴过渡及其控制北京工业大学机电学院殷树言教授第四章熔滴过渡及其控制北京工业大学机电学院第一节熔滴过渡的分类及名称第一节熔滴过渡的分类及名称

在电弧热作用下，焊丝或焊条端头的金属熔化并形成熔滴，在各种力的作用下，通过电弧空间向熔池过渡的过程，称为熔滴过渡。熔滴过渡的定义在电弧热作用下，焊丝或焊条端头的金属熔熔研究熔滴过渡的意义研究熔滴过渡是为了控制熔滴过渡，从而得到稳定的焊接过程。尤其在气体保护焊时，熔滴不受熔渣的拘束，在力的作用下，易造成飞溅而破坏电弧的稳定性。研究熔滴过渡的意义研究熔滴过渡是为了控制熔滴过渡，从而得到稳熔滴过渡研究方法高速摄像示意图熔滴过渡研究方法高速摄像示意图电弧焊方法分类及名称电弧焊熔化极非熔化极焊条电弧焊埋弧焊GMAW（CO2、MIG/MAG)TIG(GTAW)Plasma(等离子弧焊）电弧焊方法分类及名称电弧焊熔化极非熔化极焊条电弧焊埋弧焊GM熔滴过渡的分类熔滴过渡的分类MAG焊的熔滴过渡形式RotaryarcShortarcPulsedarcSprayarcTandemarcMAG焊的熔滴过渡形式RotaryarcShortarcSHORTARCSHORTARCTRANSITIONALARCTRANSITIONALARCSPRAYARCSPRAYARCPULSEDARCPULSEDARCMIG/MAG焊射流过渡与电流的关系MIG/MAG焊射流过渡与电流的关系MIG/MAG焊中熔滴自由过渡形式的

转变与临界电流MIG/MAG焊中熔滴自由过渡形式的

转变与临界电流正转变和逆转变的临界电流II正转变和逆转变的临界电流II第二节跳弧现象与射流过渡

熔滴过渡与电弧形态紧密相关，如射滴过渡是钟罩状电弧形态，而射流过渡是锥状电弧形态。由射滴过渡向射流过渡转变，是因为电弧形态由钟罩状向锥状变化，而这一转变是突然发生的，也称为跳弧。因此发生跳弧时的电流，即跳弧电流，也就是射流过渡的临界电流。第二节跳弧现象与射流过渡熔滴过渡与电弧形射流过渡特点锥形电弧铅笔状的端头小熔滴（1/3，1/5de）沿焊丝轴向均匀的电弧声射流过渡特点锥形电弧射流过渡的机理1力的观点2金属蒸汽的观点这两种观点是不全面的，不能解释许多现象跳弧观点射流过渡的机理1力的观点跳弧现象定义：所谓跳弧现象是指电弧烁亮区突然由熔滴根部跳到缩颈上部的过程。跳弧现象定义：1.跳弧前2.跳弧3.跳弧后跳弧过程1.跳弧前2.跳弧3.跳弧后跳弧过程跳弧现象机理跳弧条件：1能量条件2焊丝金属蒸发3电弧的电位梯度V颈L2-L1>=XX---电弧的电位梯度L1---MK距离L2---NK距离V颈---MN间的电压跳弧现象机理跳弧条件：V颈L2-L1>=XX---电弧的电位跳弧后熔滴过渡转变为

射流过渡跳弧是熔滴过渡转变的必由之路，跳弧前后，熔滴受力特点发生了本质变化。跳弧后熔滴过渡转变为

射流过渡跳弧是熔滴过渡转变的必由之路，射流过渡的形成跳弧后：P电+P等+P气>P表射流过渡的形成跳弧后：P电+P等+P气>P表与de的关系与Le的关系射流过渡临界电流与de和Le的关系与de的关系与Le的关系射流过渡临界电流与de和Le的关系焊丝成分对临界电流的影响焊丝牌号保护气体H08Mn2SiH08Mn2Si表面发黑H08AH08MnH18-8Ar240255210230225Ar+2%O2230255190170270Ar+20%CO2320220焊丝成分对临界电流的影响焊丝Ar+O2气体Ar+CO2气体射流过渡临界电流与气体成分的关系Ar+O2气体Ar+CO2气体射流过渡临界电流与气体成分的直径临界电流不同金属焊丝临界电流直径临界电流不同金属焊丝临界电流射滴过渡及其定义射滴过渡是指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。射滴过渡及其定义射滴过渡是指熔滴直径达到与焊丝直径相近时，电射滴过渡射滴过渡射滴过渡的特点熔滴尺寸与焊丝直径接近，呈钟罩状；飞溅少，电弧稳定；烟雾少；焊丝熔化系数高；呈圆弧状熔深。扩大MIG/MAG的规范区间射滴过渡的特点熔滴尺寸与焊丝直径接近，呈钟罩状；焊丝直径（mm）焊接电流（A）PMIG/PMAG焊的电流范围焊丝直径（mm）焊接电流（A）PMIG/PMAG焊的电流范围脉冲焊电流波形脉冲焊电流波形脉冲电弧高速摄像脉冲电弧高速摄像脉冲射滴过渡1/1的实现TpIpn=C脉冲射滴过渡1/1的实现TpIpn=C脉冲射滴过渡应用锅炉水冷壁铝合金容器铝、不锈钢的PMIG焊ACPMIG焊脉冲射滴过渡应用锅炉水冷壁CO2焊的特点生产率高。焊接成本低。能耗低。适用范围广。抗锈能力强。焊后不需清渣。CO2焊的特点生产率高。CO2焊的熔滴过渡形式CO2焊的熔滴过渡形式CO2焊的短路过渡过程CO2焊的短路过渡过程短路过渡短路过渡动画短路过渡短路过渡动画CO2焊的短路过渡主要问题主要问题：飞溅、焊缝成形差。影响规律：焊接飞溅大小∆M主要决定于短路峰值电流Imax，而焊缝成形决定于燃弧能量与短路能量比Q燃/Q短。即∆M∝Imax焊缝成形质量∝Q燃/Q短CO2焊的短路过渡主要问题主要问题：飞溅、焊缝成形差。CO2焊的短路过渡的飞溅形式a.小电流短路过渡飞溅b.瞬时短路时的飞溅c.大电流短路引起的飞溅d.潜弧时短路引起的飞溅e.固体短路引起的飞溅f.熔池析出气体引起的飞溅g.熔滴析出气体引起的飞溅h.电弧排斥作用引起的飞溅k.熔滴细颈过电流爆炸引起的飞溅l.熔滴充气爆破引起的飞溅CO2焊的短路过渡的飞溅形式a.小电流短路过渡飞溅b.飞溅与电流的关系飞溅与电流的关系焊接方法与飞溅的关系焊接方法与飞溅的关系不同焊接方法的飞溅量不同焊接方法的飞溅量飞溅生成率飞溅生成率解决飞溅的途径降低短路峰值电流Imax和在短路瞬时维持较小的电流，为的是避免瞬时短路。通常采用电流波形控制法进行控制。正确选择工艺参数，保证电压与电流合理匹配、合适的焊丝干伸长。采用Ar+CO2混合气体代替纯CO2气。正确选择焊丝成分。采用药芯焊丝。解决飞溅的途径降低短路峰值电流Imax和在短路瞬时维持较小的波控法STT法CO2焊的短路过渡波形控制法波控法STT法CO2焊的短路过渡波形控制法430A37V515A40V350A35VCO2焊的潜弧焊射滴过渡430A37V515A40V350A35VCO2焊的潜潜弧焊射滴过渡的条件粗丝大电流低电压形成凹坑后，其中的金属蒸汽改变了电弧气氛，从而也改变了电弧形态，并形成喷射过渡。潜弧焊射滴过渡的条件粗丝大电流低电压a)未受拘束的旋转射流过渡b）T.I.M.E.焊锥形旋转射流过渡c）磁控无HeMAG焊旋转射流过渡abc旋转射流过渡的不同形态abc旋转射流过渡的不同形态未受拘束的旋转射流过渡未受拘束的旋转射流过渡T.I.M.E.焊锥形旋转射流过渡T.I.M.E气体成分：65%Ar26.5%He8%CO20.5%O2T.I.M.E.焊锥形旋转射流过渡T.I.M.E气体成分：传统MAG焊与T.I.M.E.焊传统MAG焊与T.I.M.E.焊磁控无HeMAG焊旋转射流过渡磁控无HeMAG焊旋转射流过渡励磁线圈与电弧位置示意图1导电嘴2焊丝3水冷喷嘴4励磁线圈5电弧6工件124563励磁线圈与电弧位置示意图1导电嘴2焊丝3水冷喷嘴4励磁线圈5高速焊的典型缺陷咬边驼峰高速焊接的典型缺陷高速焊的典型缺陷咬边驼峰高速焊接的典型缺陷驼峰焊道的形成机理驼峰焊道的形成机理驼峰焊道的形成过程驼峰焊道的形成过程咬边形成示意图咬边形成示意图电压U/V电流I/ACO2焊高速焊的电流波形电压U/V电流I/ACO2焊高速焊的电流波形电压U/V电流I