模块3 电弧能源及其电弧焊接和加工《焊接科学与工程》教学课件

第X章XXXX模块3

电弧能源及其电弧焊接和加工第三章电弧能源及其电弧焊接和加工3.1焊接电弧物理3.2焊接电源及其特性3.3电弧切割和焊接方法3.4钨极氩弧保护焊（TIG焊）3.5熔化极气保护焊3.6药芯焊丝焊3.7等离子弧及其应用3.1焊接电弧物理3.1.1电弧物理基础物质分子

原子质子+电子1.电子发射电场发射(库伦力)、热发射(加速电子运动速度)、光发射(辐射)。电子发射需要一定能量——逸出功Uw3.1.1电弧物理基础2.气体电离气体受到电场、热能或辐射的作用，就会使中性气体原子中的电子获得足够的能量，以克服原子核对它的引力而成为自由电子，同时中性的原子或分子由于失去了带负电荷的电子而变成带正电荷的正离子。这种使气体分子或原子释放电子形成正离子的过程叫做气体电离。3.1.1电弧物理基础2.气体电离气体电离、场致电离、热致电离、光致电离不导电的气流导电的弧柱气流（伏安特性）自持放电区：暗放电区、辉光放电区、电弧放电区构造和电压分布气体电离需一定能量激励电压电离电压3.1.1电弧物理基础3、电弧结构及能量传递阴极区、弧柱区、阳极区4、最小电压原理电弧（导电气体），断面和大小可变，但当电流和周围条件（气体成分、温度和压力）一定时，电弧各区具有相应大小的断面，以保持最小电压——最小电压原理。意味着当电流和周围条件不变时，电弧有自动保持散热最小和电场强度最低的功能。3.1.2焊接电弧的产生、维持和极性1、焊接电弧的产生与维持电极短路——拉开引弧——维持电弧3.1.2焊接电弧的产生、维持和极性2、电弧的极性阳极较阴极多了电子冲击产生的热量，所以热量较多、温度较高。一般工件较大，接于阳极——正联或正极性薄板、铸铁、有色合金等需要热量少的工件，接于阴极——反联、反极性3.1.2焊接电弧的产生、维持和极性3、电弧的特性下降特性负载不同，特性不同——上升特性、平特性3.1.3电弧偏吹1、电弧偏吹原因2、电弧偏吹预防3、电流性质对电弧偏吹和稳定性的影响4、电磁作用对熔滴输送的影响3.2焊接电源及其特性3.2.1焊接电源特性焊接电源必须与电弧特性相匹配手工电弧焊、埋弧半自动焊为下降特性电渣焊和电阻焊为电阻负载，电源为平特性细丝及二氧化碳气体保护焊由于电弧后跷特性，故也用平特性电源3.2.1焊接电源特性1、焊接电源下降特性2、弧长对焊接电流和电压的影响3、焊机的调整特性4、焊接电源的动特性3.2.2焊机的类型及构造原理1、旋转直流电焊机3.2.2焊机的类型及构造原理2、交流焊接变压器3.2.2焊机的类型及构造原理3、硅整流和可控硅直流焊机3.2.2焊机的类型及构造原理4、逆变直流焊机3.2.3焊接电源型式表示3.3电弧切割和焊接方法3.3.1手工电弧切割和焊接方法电弧切割(a)、不熔电极焊接(b)、药皮焊条焊(c)药皮焊填丝焊(d)、附加焊丝焊(e)、同极多条焊(f)3.3.2埋弧自动焊及半自动焊1、埋弧自动电弧焊接方法焊丝由送丝机构连续送进或与工件接触回抽引弧熔化焊丝和工件形成熔池，在焊剂下凝固结晶。双丝焊要用两套送丝机构，两台独立焊接电源或三相焊接电源。3.3.2埋弧自动焊及半自动焊2、埋弧自动电弧堆焊方法串联独立电弧焊（a母材熔化量少）、多丝焊和带极焊（b和c，增加焊缝宽度和充分利用电弧热，提高生产率），粉末埋弧焊（d调整合金成分）3.3.2埋弧自动焊及半自动焊3、埋弧自动焊的特点生产率高：焊接电流比手工电弧焊时大得多，可以高达1000A，一次熔深大，焊接速度大，且焊接过程可连续进行，无需频繁更换焊条，因此生产率比手工电弧焊高5～20倍。

焊缝质量好：熔渣对熔化金属的保护严密，冶金反应较彻底，且焊接工艺参数稳定，焊缝成形美观，焊接质量稳定。节省焊接材料和电能焊接变形小：热量集中，速度快，热影响区小，变形小。劳动条件好：焊接时没有弧光辐射，焊接烟尘小，焊接过程自动进行。缺点：埋弧自动焊一般只适用于水平位置的长直焊缝和直径250mm以上的环形焊缝，焊接的钢板厚度一般在6～60mm；不适合薄板和曲线焊接；适焊材料局限于钢、镍基合金、铜合金等，不能焊接铝、钛等活泼金属及其合金。3.3.2埋弧自动焊及半自动焊4、细丝埋弧焊熔化系数K大；不同焊接方法和材料其熔化系数不同；电流可调范围大；节能效果显著；可减少热裂纹倾向；可改善温度场和热循环，改善接头组织性能。3.4钨极氩弧保护焊（TIG焊）3.4.1钨极氩弧焊工艺及应用手工钨极氩弧焊

薄板合金钢、厚板坡口对接的打底焊、合金堆焊、方便灵活自动钨极氩弧焊把焊枪固定在小车上自动行走，同时用送丝机送丝到氩弧中熔化焊接或堆焊；也可让焊枪和送丝机固定由工件移动或旋转，完成焊接自动热丝钨极氩弧焊高效焊接方法，与自动钨极氩弧焊不同的是将送入焊丝在进入电弧前先通电预热再送到氩弧中熔化焊接或堆焊3.4钨极氩弧保护焊（TIG焊）3.4.2钨极氩弧焊设备3.4钨极氩弧保护焊（TIG焊）3.4.2钨极氩弧焊设备钨极接负极减少钨极热量取氧化膜能力差钨极热量高易烧损能去氧化膜峰值与基值电流交替，控制母材热量，熔池的搅拌作用强，熔合和焊缝成型好需要引弧、稳弧消除直流分量能去氧化膜高频引弧后无需稳弧和消除直流分量能去氧化膜3.4钨极氩弧保护焊（TIG焊）3.4.3钨极氩弧焊特点惰性气体，保护效果佳。电弧热量集中，温度高，电弧稳定性好。氩弧焊热量集中，从喷嘴中喷出的氩气有冷却作用，因此焊缝热影响区窄，焊件变形小。用氩气保护无熔渣，提高了工作效率，而且焊缝成形美观，质量好。氩弧焊明弧操作，熔池可观性好可用于焊接不锈钢、铝、铜等有色金属及合金钢。氩弧焊成本高；而且氩气电离势高，引弧困难；氩弧焊产生紫外线强度高于手工焊条电弧焊5—30倍；另外，钨极有一定放射性，对焊工也有一定的危害。3.5熔化极气保护焊3.5.1分类及用途熔化极气保护焊的熔滴过渡形式分为短路过渡和自由飞行过渡，自由飞行过渡又分为滴状过渡和喷射过渡，其过渡形式与电流大小和保护气体有关，一般在小电流时为短路过渡，大电流时大多为喷射过渡。当使用脉冲电流焊接时形成脉冲过渡，可使在较小的平均电流下得到相当稳定的焊接过程，适宜全位置焊接和薄板焊接。在厚板焊接时，脉冲过渡可使用3mm以上的焊丝和500A以上的电流焊接，适宜MAG和CO2焊各类钢材，还适宜MIG焊不锈钢、高合金钢、铝合金及铜合金。0.5-2mm小直径小电流焊接一般用于半自动焊大直径大电流焊接只用于自动焊。3.5熔化极气保护焊3.5.1分类及用途3.5熔化极气保护焊3.5.2 熔化极气保护焊设备一）、熔化极氩弧焊的工艺特点1、优点1)适用范围广MIG焊可焊接铝及铝合金、钛及钛合金、铜及铜合金以及不锈钢的焊接，MAG焊可焊接低碳钢，焊接薄板又可焊接中等厚度和大厚度的板材。

2)生产率较高、焊接变形小使用焊丝作电极，允许使用的电流密度较高，因此熔深大，熔敷速度快；生产率比TIG焊高，厚大焊件变形比TIG焊小。

3)焊接过程易于实现自动化熔化极氩弧焊的电弧是明弧，焊接过程参数稳定，易于检测及控制，因此容易实现自动化。3.5.3熔化极氩弧焊4）对氧化膜不敏感 熔化极氩弧焊一般采用直流反接，焊接铝及铝合金时具有很强的阴极雾化作用，因此焊前几乎无需去除氧化膜。

二）、熔化极惰性气体保护焊的应用 可用于焊接碳钢、低合金钢、不锈钢、耐热合金、铝及铝合金、镁及镁合金、铜及铜合金、钛及钛合金等。可用于平焊、横焊、立焊及全位置焊接，焊接厚度最薄为1mm，最大厚度不受限制。3.5.3熔化极氩弧焊新工艺——要素复合焊3.5.3熔化极氩弧焊高效双丝MIG焊3.5.3熔化极氩弧焊3.5熔化极气保护焊3.5.4 CO2气体保护焊（一） 二氧化碳气体保护焊有如下工艺优点：

1、焊接成本低

CO2气体及CO2焊焊丝价格便宜，焊接能耗低，因此，二氧化碳气体保护焊的使用成本很低，只有埋弧焊及手工电弧焊的30%

50%；

2、焊缝质量好 二氧化碳气体保护焊抗锈能力强，对油污不敏感，焊缝含氢量低，抗裂性能好；3、生产效率高 二氧化碳气体保护焊的电弧集中，熔透能力强，熔敷速度快，且焊后无需进行清渣处理，因此生产效率高；半自动二氧化碳焊的效率比手工电弧焊高1

2倍，自动二氧化碳焊比手工电弧焊高2

5倍4、适用范围广 适用于各种位置的焊接，而且既可用于薄板的焊接又可用于厚板的焊接；5、便于实现自动化 二氧化碳焊是明弧焊，便于监视及控制，而且焊后无需清渣，有利于实现焊接过程机械化及自动化3.5.4CO2气体保护焊（二） 二氧化碳气体保护焊有如下缺点：1、焊缝成形较粗糙，飞溅较大。2、劳动条件较差 二氧化碳焊弧光强度及紫外线强度分别为手工电弧焊的2

3倍和20

40倍，而且操作环境中CO2的含量较大，对工人的健康不利。二氧化碳焊主要用于焊接低碳钢及低合金钢。此外，还用于耐磨零件的堆焊、铸钢件的补焊以及电铆焊等方面。目前，这种方法已广泛用于机车车辆、汽车、摩托车、船舶、煤矿机械及锅炉制造行业中。

二氧化碳焊主要用于焊接低碳钢及低合金钢。此外，还用于耐磨零件的堆焊、铸钢件的补焊以及电铆焊等方面。目前，这种方法已广泛用于机车车辆、汽车、摩托车、船舶、煤矿机械及锅炉制造行业中。3.5.4CO2气体保护焊二氧化碳焊的冶金特点（一）二氧化碳电弧的氧化性 在电弧热量作用下，二氧化碳发生分解，放出氧气：

2CO22CO+O2

氧气又进一步分解为氧原子：

O22O因此，二氧化碳电弧具有很强的氧化性，使铁及合金元素（Si、Mn、Cr、Ni、Ti、C等）发生氧化。1、氧化反应的不利后果：1）合金元素大量烧损；2）C与O反应，生成CO气体，易于导致气孔。2、措施：必须采用必要的措施进行脱氧 在焊丝中加入适量的脱氧剂，脱氧剂与O的亲和力比Fe及C强，因此可阻止Fe、C等与O发生不利的反应。脱氧剂在完成脱氧任务之余，所剩余的量作为合金元素留在焊缝中，起着提高焊缝机械性能的作用。 二氧化碳焊丝一般采用Si、Mn联合脱氧，有些焊丝中还加少量的Ti。（二）二氧化碳焊的气孔问题

1 一氧化碳气孔 一氧化碳气孔产生的主要原因是以下反应：

FeO+C=Fe+CO 反应通常发生于熔池尾部，此处的液态金属温度接近结晶温度，反应很强烈且CO没有时间析出，因此，CO易残留于熔池中形成气孔。只要选择的焊丝正确，焊丝中的脱氧元素就会抑制FeO生成，产生CO气孔的可能性很小。二氧化碳焊的冶金特点

2氢气孔 二氧化碳电弧中有大量的氧原子，氧原子可与焊接区的氢结合成不溶于熔池的羟基，因此二氧化碳焊对氢气孔不敏感。只要是二氧化碳气体中的水分含量不超过规定值，工件及焊丝上的铁锈及油污不很严重，一般不会产生氢气孔。3 氮气孔 这是二氧化碳焊焊缝中出现几率最大的一种气孔。这种气孔主要是由侵入焊接区的空气引起的。只要保证良好的保护效果，这种气孔一般也不会产生。二氧化碳焊的冶金特点

3.5熔化极气保护焊3、CO2气保护焊的飞溅CO2气体保护焊的缺点是气孔倾向大，飞溅大，成形不良不同控制方法飞溅率不同，依此为：一般连续送丝焊脉动送丝控制波形控制法富氩CO2气保护焊联合控制（脉动、波形）3.5熔化极气保护焊3.5.5 混合气体保护焊

为了提高二氧化碳气体保护焊的焊接质量，特别是焊接质量要求很高的重要结构更需采用加80%氩气的富氩混合气体保护焊。采用混合气体保护焊可改善保护，提高临界电流，减少飞溅和改善成形（喷射过渡指向性好，保护性好，因而飞溅小和成形好）。混合气体可以用气体配比器按一定混合输入，现在也有瓶装混合气体供应。3.6药芯焊丝焊3.6.1 药芯焊丝焊接的实质以很薄的低碳钢皮内包焊药，使焊接时外皮导电进行半自动焊或自动焊，可内包不同药芯焊接不同金属，可用作CO2气体保护焊和混合气体保护焊，也可作药芯产生气体的自保护焊，还可作添加焊剂的埋弧焊。

3.6药芯焊丝焊3.6.2 药芯焊丝气体保护焊的特点易于焊接各种钢材和焊接堆焊熔敷率高：图3-28熔深大：圆周导电燃弧，穿透力强工艺性能好：电弧稳定、飞溅小、成形好、脱渣性好力学性能好：易与母材匹配，可大范围调整热输入，尤其高强钢生产效率高、节能节材：图3-29、3-30综合成本低3.6药芯焊丝焊3.6.3 自保护药芯焊丝焊接焊药主要成分为淀粉、纤维等氢氧化合物，加热分解后释放出H2、H2O、CO和CO2等气体。不用外加气体而用本分焊药分解的气体作保护，除有药芯焊丝的优点外，不用气体供应和相应设备，同时抗风能力强，特别适用于工程建设中的野外焊接和全位置焊接。用双层自保护药芯焊丝能达到更好的效果。3.7电弧螺柱（栓、钉）焊电弧螺柱焊实际上就是一个杆与板或其他型材的电弧压力焊过程。整个焊接循环包括：准备、提起引弧、电弧熔化金属形成熔池、压下挤出熔池的熔化金属、停压、断电、形成焊缝、冷却结晶主要应用于车体、船体及箱体结构；锅炉和石化行业；桥梁建设；高层建筑及其他工业级水工建筑工程3.8电弧热喷涂电弧作为热源可进行电弧热喷涂，一般只用于丝喷涂与火焰喷涂相比：粒子速度快，结合强度较高，孔隙率较低，生产率高，但设备昂贵，喷枪较重，噪声较大，人工操作环境较差。等离子弧等离子弧是如何形成的？钨极缩入喷嘴内，在水冷喷嘴中通以一定压力和流量的离子气，强迫电弧通过喷嘴，以形成高温、高能量密度的等离子弧。等离子弧是一种通过外部拘束使自由电弧的弧柱被强烈压缩所形成的电弧。3.9.1等离子弧的形成及其特性3.9等离子弧焊接与切割等离子弧形成原理机械压缩：电弧通过水冷喷嘴，使电弧集中，提高了能量密度和温度热压缩：通过水冷筒喷嘴和冷气流，使弧柱导电截面进一步缩小磁压缩：弧柱是一个导电气流，周围会产生磁场使弧柱向心收缩，使弧柱导电截面进一步缩小，电流密度越大，其收缩作用越强1)温度高、能量密度大1-24000~50000K2-18000~24000K3-14000~18000K4-10000~14000KGTAW：200A15VPAW：200A30V(压缩孔径：2.4mm)普通钨极氩弧的最高温度为10000~24000K，能量密度在104w/cm2以下。等离子弧的最高温度可达24000~50000K，能量密度可达105~l08w/cm2。等离子弧的特点2)等离子弧的挺度好、冲力大压缩的等离子弧，其形态近似于圆柱形，焰流速度大，可达300m/s以上，因此挺度和指向性明显提高。喷射有力，其熔透能力强。当弧长发生波动时，母材的加热面积不会发生明显变化。一般的钨极氩弧焊，电流在10A以下时，很难稳定。而采用微束等离子弧，当电流小至0.1A时，等离子弧仍可稳定燃烧。这些特性在用小电流焊接极薄焊件时特别有利。3)等离子弧的稳定性好等离子弧的电离度较钨极氩弧更高，因此稳定性好。外界气流和磁场对等离子弧的影响较小，不易发生电弧偏吹和漂移现象。等离子弧的类型及应用

按电源联接方式和形成等离子弧的过程不同，等离子弧可分为非转移型、转移型和混合型三种类型。电源接于钨极和喷嘴之间，电弧是在钨极与喷嘴孔壁之间燃烧的，在离子气流压送下，弧焰从喷嘴中喷出，形成等离子焰。1)非转移型等离子弧温度、能量密度较其他等离子弧低，喷嘴受热较多。非转移弧主要在等离子弧喷涂、焊接和切割较薄的金属及非金属时采用。特点：工件本身不通电，被间接加热。因此热的有效利用率不高，约10%~20%。应用：2)转移型等离子弧引导弧（诱导弧）：先在钨极与喷嘴（喷嘴接正极）之间引燃电流较小的等离子弧，为工件和电极之间提供足够的电离度。主弧：接通钨极和工件之间的电路，使该电弧转移到钨极与工件之间直接燃烧。钨极接电源的负极、焊件接电源的正极，等离子弧燃烧于钨极与焊件之间。主弧稳定燃烧后，自动切断维弧电源采用转移弧工作时，等离子弧温度高、能量密度大，焊件上获得的热量多，热的有效利用率高，达60%~75％。常用于金属材料的等离子弧切割、等离子弧焊接和等离子弧堆焊和喷涂等工艺方法中。特点：应用：2)转移型等离子弧3)联合型（混合型）非转移弧（维弧）在工作中起补充加热和稳定电弧作用；非转移型等离子弧和转移型等离子弧在工作过程中同时存在。转移弧（主弧）主要用于焊接时加热焊件和填充金属。联合型等离子弧稳定性好，电流很小时也能保持电弧稳定，主要用于小电流（微束）等离子弧焊接和粉末堆焊等工艺方法中。特点及应用：3.9.2等离子弧焊接（PAW）等离子弧焊是借助水冷喷嘴对电弧的拘束作用，获得高能量密度的等离子弧进行焊接的方法。按焊缝成形原理，等离子弧焊有下列三种基本方法：其他类型：脉冲等离子弧焊、交流等离子弧焊、变极性等离子弧焊等。穿孔型等离子弧焊熔透型等离子弧焊微束等离子弧焊等离子弧焊的基本方法及应用1)穿透型等离子弧焊（小孔型等离子弧焊）该焊法可实现一定厚度范围内的金属单面焊双面成形。利用等离子弧能量密度大和等离子流吹力大的特点，将工件完全熔透，并在熔池上产生一个贯穿焊件的小孔。等离子弧通过小孔从背面喷出，被熔化的金属在电弧吹力、液体金属重力和表面张力相互作用下保持平衡。焊接过程：

随着焊枪前移，小孔也跟随前移，熔化金属因表面张力作用而依附在等离子弧周围的固体金属壁面上，并且由于电弧的作用不断地沿着小孔周围向后推动，随即填满原先的小孔而凝结成均匀的焊缝。这种过程称小孔效应。1)穿透型等离子弧焊（小孔型等离子弧焊）

采用穿透型焊接法时，要保证焊件完全熔透且正反面都能成形，关键在于能否形成穿透性的小孔，并精确控制小孔尺寸，以保持熔池金属平衡的要求。小孔效应只有在足够的能量密度条件下才能形成。板厚增加时所需的能量密度也增加，而等离子弧的能量密度难以再进一步提高。因此，穿透型焊接法只能在一定的板厚条件下才能实现。

关键技术：焊件厚度：1)穿透型等离子弧焊（小孔型等离子弧焊）焊件太薄由于小孔不能被液体金属完全封闭，故不能实现小孔焊接法。焊件太厚受到等离子弧能量密度的限制，形成小孔困难。会因熔化金属多，液体金属的质量大于表面张力的承托能力而流失，不能保持熔池金属平衡，严重时将会形成小孔空腔而造成切割现象。等离子弧焊（小孔技术）一次焊透的厚度材料不锈钢钛及其合金镍及其合金低合金钢低碳钢铜及其合金焊接厚度范围（mm）3~8≤12≤62~82~8≈2.51)穿透型等离子弧焊（小孔型等离子弧焊）采用较小的焊接电流（30~100A）和较低的离子气流量，采用混合型等离子弧焊接的方法。2)熔透型等离子弧焊（熔入型焊接法）在焊接过程中不形成小孔效应，焊件背面无“尾焰”。液态金属熔池在弧柱的下面，靠熔池金属的热传导作用熔透母材，实现焊透。工艺特点：主要用于薄板（0.5~2.5mm）的焊接。厚板多层焊的第二层及以后各层的焊接。焊件厚度：焊接速度快，焊缝美观，焊缝质量好，成本低，等离子焊接已广泛运用于设备制造业中对各种型式的接头进行焊接、医疗设备、真空装置、薄板加工、波纹管、仪表、传感器、汽车部件、化工密封件等。应用3)微束等离子弧焊焊接电流在30A以下，采用混合型等离子弧。这种方法使用很小的喷嘴孔径（ø0.5~ø1.5mm），得到针状细小的等离子弧。维弧钨极与喷嘴之间的形成的非转移等离子弧。其供电电源为维弧电源。维弧电流一般为2~5A，维弧电源的空载电压一般大于90V，以便引弧。

钨极与焊件间形成的转移型等离子电弧。

主弧微束等离子焊更是在实际运用中显露出巨大的优势，其焊缝质量可与激光焊比美。在小电流（小于10A）时帮助和维持转移弧工作。当维弧电流大于2A时，转移型等离子弧在小至0.1A焊接电流下仍可稳定燃烧，因此小电流时微束等离子弧十分稳定。应用：维弧的作用3)微束等离子弧焊主要用于焊接厚度1mm以下的超薄、超小、精密的焊件。微束等离子技术已成功的应用于大多数金属的焊接，如钢、不锈钢、各种合金钢、铜、镍、钛、钼、钨、金、铂、铑、钯等各种金属及其合金材料。典型应用产品有传感器膜盒，焊接波纹管，微电机定子铁心，电子产品，不锈钢锅等。结构厚度：材料种类：典型产品3)微束等离子弧焊4)三种等离子弧焊的基本特点和应用场合类别电流范围/A可焊厚度范围/mm等离子弧类型焊缝成型方法应用场合大电流等离子弧焊100~5003~8转移型小孔法焊接技术厚度＜8mm的结构中电流等离子弧焊15~1000.5~3联合型熔透法薄板结构小电流（微束）等离子弧焊0.1~150.025~0.5联合型熔透法超薄金属零件精密焊接非转移型等离子弧可对金属和非金属工件进行喷涂。可喷涂金属涂层，也可喷涂非金属涂层（如碳化物、氧化物、硼化物等）。等离子弧切割等离子弧切割通常采用氮和压缩空气作离子气，将切口金属熔化并吹除。特别是空气等离弧切割，近年来受到国内外的重视。由于空气等离子弧的热焓值高，加上氧和金属相互作用过程中放热，切割速度提高，切口质量也很好。等离子弧切割低碳钢的厚度为0.6~80mm。4)三种等离子弧焊的基本特点和应用场合等离子弧喷涂等离子弧喷涂是利用一种非转移型等离子弧把喷涂粉熔融雾化后，随等离子流高速冲击到基体产生很大塑性变形，并嵌入到预先粗化和净化的基体表面达到机械结合。如事先喷涂一层Mo或Ni-Al合金，可达到冶金结合。由于温度比电弧要高很多，可快速熔化难熔的喷涂粉，粒子速度比电弧喷涂高很多，结合强度高很多，孔隙率低很多，且生产率也相当高。熔滴过渡和飞溅一）、基本概念熔滴过渡：焊丝端部的熔化金属以滴状进入熔池的过程。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

=2πRs

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

=2πRP

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=r—熔滴半径

，ρ—密度熔滴过渡和飞溅FFF表面张力Fmg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（焊丝截面积）时，电流线在熔滴中收缩F推向上，阻碍过渡。2）当Sb>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

熔滴过渡和飞溅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，总是促进过渡FP爆破力熔滴过渡和飞溅二）、熔滴过渡的主要形式及特点（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：轴向 2）大滴排斥特点：非轴向，有飞溅2、细颗粒过渡，出现在CO2焊中 特点：非轴向 3、喷射过渡

1）射滴 特点：轴向性好；一次一滴

2）射流 特点：轴向；连续束流00FFPFgFF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）渣壁过渡

1、沿熔渣壁过渡，埋弧焊

2、沿套筒过渡 熔滴过渡和飞溅（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

c）过渡形式熔滴过渡和飞溅

（二）熔敷效率，熔敷系数

1、基本概念 熔敷效率：过渡到焊缝中的焊丝金属重量与熔 化的焊丝重量之比。 熔敷系数： 单位时间内由单位电流熔敷到焊缝 中焊丝金属重量

m

2、影响的因素：

1）焊接方法

MIG、MAG、CO2依次减小。

2）焊接参数 特别是，CO2焊接，电流增大时，熔敷效率增大熔滴过渡和飞溅MIG焊的熔滴过渡根据所用焊丝及焊接规范的不同，熔化极氩弧焊有五种熔滴过渡方式：短路过渡、大滴过渡、射流过渡、亚射流过渡及脉冲射流过渡。射流大滴短路大滴短路亚射流射滴ABC钢铝一）短路过渡1、条件：采用细丝，并配以小电流及小电压进行焊接时。这种过渡工艺通常产生一体积小、凝固速度快的熔池，因此适合于薄板、全位置焊接。二）大滴过渡1）条件： （1）电弧电压较高； 且2）焊接电流较小的情况下。2）特点 （1） 熔滴尺寸较大 （直径大于焊丝直径）； （2） 以重力加速度过渡； （3） 电弧不稳定，易出现熔合不良、 未焊透、余高过大三）喷射过渡1条件