焊丝熔化及熔滴过渡

1、1，2导线熔化和滴过渡焊接，材料成型和控制工程，第1章弧焊接基础，2，主要内容，第一，导线加热和熔化特性2，滴力3，滴过渡的主要形式，特性和控制，以及熔化极弧焊接：在阴极区域生成的电弧热阳极区域中生成的电弧热导线扩展长度小于电弧热弧热导线扩展长度的非熔极弧焊接：电弧热生成的热熔化导线，导线熔化热源，4，(1)电弧热，阴极区域：PK=IUK-IUW-IUT阳极区域：配线计时：主要取决于材料逸出作业和电流的大小。5，阴极区：PK=I(UK -UW)阳极区：PA=IUW熔化极气体保护焊，UKUW，因此，同类材料，在相同电流的作用下，以阴极生产导线的电能比以阳极生产导线的热量更多。由于冷却条件相似，如

2、果线材为负(正)，则熔胶速度比线材为正(反向)快。(1)电弧列，6，(2)电阻列：pr=i2rs= ls/s ls表示导线的扩展长度，7，(3)总列，负值：Pm=PK PR=，写错了！电弧热等效电压，线材材料为氧化膜线材熔点线材直径线材延伸长度(10-30mm)线材电阻，8，2，线材熔胶速度和熔胶系数，线材熔胶速度：在单位时间内熔胶的线材长度。M/h或m/min或kg/h线材的熔胶系数：每单位时间通过单位电流的线材熔胶量。熔胶曲线，例如G/(A.h):线材进料速度与熔胶速度在相同条件下取得的电流电压的关系。圆弧的固有调整功能：由于外部干涉而更改弧长时，可以自动恢复为原始长度的特性。9，影响线材

3、熔胶速度的因素摘要，电流：电流熔胶速度电压：弧长范围长，电压变化熔胶不影响线材的弧长范围短，电压熔胶系数电压(自调整效果更短的弧长)重力和表面张力2。弧力3。爆破力，11，1。仅当重力和表面张力、线材直径大、电流大于时间重力和表面张力大于主功率，重力和其他力的合力超过f 时，熔胶才能从线材转换到熔池。因此，通常f 是阻碍液滴转换的力。但是，在仰角或其他位置(垂直、水平)焊接时，液滴变换很有用。第一，因为熔体与池接触时，表面张力起到将熔体拉向池的作用。二是防止胶水或水滴容易流动。12，2。电弧对电弧力、液滴和液滴的机械作用力如下：电磁收缩力等离子体流动力斑点力弧力仅在焊接电流大的情况下，液滴转移

4、起主要作用；电流时间、重力表面张力起主要作用。，13，(1)电磁收缩力，电磁力对液滴转换的影响取决于弧形态，液滴末端和圆柱之间传导性的弧根面积的大小决定了此处电磁力的方向。如果霍根直径小于液滴直径，则这里的电磁力共同作用，阻碍液滴过渡。相反，当弧的根区域复盖整个水滴时，电磁力作用在一起，促进水滴转换。14，(2)等离子体流动力，等离子体流动力：电流越大，高速等离子体流动力在液滴作用下产生大推力，使其轴向运动。电弧等离子流力帮助等离子流从线的末端向侧面切割人，冲进熔池，使其远离熔接线，通过电弧空间快速进入熔池。等离子体流动力与钢丝直径和焊接电流密切相关，钢丝直径越细，电流越多，等离子体流动力和流

5、速越大，粘滞推力越大。大电流焊接时，等离子体流动力对液滴过渡特性有很大影响。15，(3)粘性力，正离子或电子蒸发粘撞击力电极材料时，反作用力电弧根区域发生粘电磁收缩力，粘性力构成：斑点区域较小时，斑点压力经常妨碍粘转换；斑点面积比较大时复盖整个水滴，斑点压力促进水滴转换。在某些条件下，斑点压力阻碍金属液滴的转换。通常，阳极比阴极受到的斑点压力小，因此当导线为阳极时，液滴转移干扰较小。这也是在许多熔弧熔接中使用直流反接合的主要原因之一。16，3。由于爆破力、冶金反应，当粘性内部包含容易产生或蒸发的金属时，在电弧的高温下膨胀气体体积的内部压力，液体爆炸产生的压力，这种内部压力称为爆炸力，会促进液体

6、转移，但会发生飞溅。17，上述所有力的作用取决于工艺条件、焊接位置和液滴状态等。例如，在长弧熔接中，表面张力总是阻止水滴从熔接线材的末端脱落，并产生反作用力。但是短弧焊接时。水滴在池金属上短路，液体金属通过腿部(图30)时，与池的接触界面光标底部的表面张力大于导线末端的上部表面张力，因此，液桥被拉进池中，有助于液滴过渡。电磁力也是同样的情况。水滴短路时，电流发散(图31)，电磁力的轴向分力有助于液滴转换。图1-30液体桥表面张力的作用1-线2-液体金属桥3-主，图1-31液体桥形成中电磁力的作用1-线2-液体金属桥3-电流4-主，18，4-液转移主要形式和特性，形状，点液滴切换通常可以分为三种

7、基本类型：“自由切换”(Free Flight)、“接触切换”(Contacting Transfer)和“渣壁切换”(Slag Guiding Transfer)。自由过渡：熔接池在从熔接线末端分离之前不接触，是通过弧空间自由飞向熔池的过渡形式。接触转换：线材端的液滴和熔池表面通过接触桥进行转换。渣壁过渡：保护渣时的过渡形式，在特定条件下，沿渣腔壁水滴形成应变。19，1喷射过渡、氩或氩气体保护焊中。在特定工艺条件下发生喷射转换。通常分为四种过渡形式：四针、亚射流、射流、旋转射流。滴过渡是短路和滴之间的过渡形式，即滴过渡和连续喷射过渡之间的过渡形式，旋转喷射过渡是当导线延伸长度大，焊接电流远高

8、于常规喷射过渡临界电流(称为2临界电流)时发生的滴过渡形式。20，最小电流IL，产生称为射流过渡临界电流的跳跃弧现象。如果焊接电流小于临界电流，则电流的增加只会使液滴大小略有减小，液滴过渡频率几乎不变。电流到达临界电流时，液滴大小减小，过渡频率大大增加。然后增加电流，液滴转换频率几乎不变。1喷射转换，喷射转换是喷射转换中最具代表性、应用最广泛的转换形式。射流转换的条件除了保持纯氩或氩保护气氛直流反接头的高电弧压力(长弧)外，还必须使焊接电流大于特定阈值。图1-32射流过渡形成机理图，跳弧，跳弧：弧从液滴根延伸到颈部收缩根，21，图1-33液滴过渡与电流的关系钢丝1.6mm气Ar O2 1%弧长

9、6mm直流反向连接，体积，频率，图1-。22，射流过渡临界电流的大小，(1)导线组成导线元件不同，会引起电阻率、熔点和金属蒸发容量的变化。图1-34不同材料线材的临界电流，23，(2)线材直径，即使相同材料的线材直径不同，临界电流值也不同。如图2-23和图2-24所示，随着导线直径的增加，临界电流按比例增加。这是因为钢丝直径大，电流密度小，熔化钢丝所需的热量增加，形成射流过渡的临界电流值也增加。(3)德丝延长长度德丝延长长度，提高电阻热的预热效果，降低临界电流值，轻松实现线材熔化速度、射流切换。这种现象越是电阻率较大的材料，就越明显。(4)不同气体介质对电弧场强的影响不同。在Ar气体保护下，电

10、弧柱场强低，电弧弧根容易扩张，形成射流过渡，临界电流值低。在Ar气体中添加CO2后，临界电流值会根据添加CO2的比率增加。如果CO2的比例超过30%，则不会形成喷射过渡(请参阅图1-35)。24，图1-35气体介质成分对临界电流的影响，因为在Ar中添加O2时，O2的比率小于5%，O2可以降低液滴表面张力，减少过渡电阻，从而降低临界电流值。但是，由于O2的解离吸热，电弧收缩不容易扩大，临界电流反而增加，因此，如果O2的添加量增加，请参见图1-35。(5)电源极性直流反向连接，导线阳极，滴压力，滴滴滴，阈值电流值小，射流过渡；直流相接触时，导线为阴极，粘性压力大，阻碍液滴转换，临界电流值大，电弧不

11、稳定，射流转换不容易。25，短路转换主要用于1.6mm以下的微丝CO2气体保护焊或低压、小电流焊接工艺的电极弧焊。由于电压低，电弧短，液滴还没有长成大滴时，与熔体接触，形成短路的液桥，由于向熔体输送的表面张力和电磁收缩力的作用，滴金属转变为熔池(见图1-36)，这种过渡形式称为短路过渡。该过渡弧稳定，跨度小，液滴过渡频率高(每秒数十到100次以上)，焊接形成良好。广泛应用于板材结构和全位置焊接。2短路过渡，(1)短路过渡过程通常通过电弧燃烧形成液滴滴来生长，并与熔体短路缩小弧3354液桥和颈，过渡弧分离，然后再点火的4个阶段。26，图1-36短路过渡过程的电弧电压和电流动态波形图t1-燃烧电弧

12、时间t2-短路时间t3-拉断后的电压恢复时间T-短路周期T=t1 T2 T3 Imax-最大电流，短路峰值电流Imin-最小电流Ia-平均焊接电流Ua燃烧弧后，电弧对接焊缝加热，短路时电弧关闭，熔池温度降低。因此，通过调整焊脚时间或关闭弧时间，可以调整对接焊缝的热输入，并控制母料通过。2)短路过渡时使用的焊接电流(平均)很小，但短路时峰值电流可以达到平均电流的几倍，因此，防止了薄零件的焊接磨损，并确保了平稳的隆起过渡，有助于薄板焊接或整体位置焊接。3)短路过渡通常使用灯丝(或微电极)来降低焊接部件的热输入、电弧短、加热集中，从而减少焊接接头热影响区域宽度和焊接部件的变形。28，(3)短路过渡稳

13、定性短路过渡过程实质上可视为“短路弧”周期交替过程。因此，短路过程的稳定性可以通过这种交替过程的灵活性、均匀性和过程中的飞溅大小来测量，也可以通过短路过渡频率特性来测量。短路转换的周期t由弧点火时间t1和弧消化时间T2组成。调整电弧点火时间和电弧灭火时间的大小，可以调整转换周期。也就是说，您可以调整转换频率。一般认为，短路转换频率越高，即每秒液滴转换次数越多，在一定的送丝速度条件下，在线末端形成的液滴大小越小，每一滴转换都会减少电弧的扰动，转换过程稳定，跨度越小，生产效率就越高。29，(4)短路过渡频率特性短路过渡时每秒的液滴过渡次数称为短路过渡频率，用f表示。Vf表示固定熔接中线材的进给率时

14、，如果VF=VM，则每个增量切换消耗的线材平均长度LD=VF/f。因此，如果线材进给率固定，则f越高，LD越小。也就是说，水滴大小越小，短路过程就越稳定。30、图1-37、图1-38、图1-39分别表示焊接电弧电压(空载电压)、送丝速度(即焊接电流)、焊接电路直流电感和短路过渡频率关系。图1-37短路过渡频率与电弧电压的关系，图1-38导线供电速度与短路过渡频率、短路时间和短路电流峰值的关系，图1-39电路电感对短路过渡频率的影响，31，3渣壁过渡，渣壁过渡图，32，4滴过渡的生成，(1)熔化效率常用于熔胶系数和损耗系数的概念，以评估熔接过程中线材金属的损耗程度。熔胶系数是由单位时间、单位电流

15、熔接的线材的金属质量。以熔胶系数(单位时间，单位电流熔丝金属的质量)表示，线材金属的蒸发、氧化和飞溅损失系数=(2-10)，33，(2)液滴转移跨距，跨距速度963360为跨距损失的金属和熔丝测量焊接飞溅比率的方法：之一是在焊接后收集飞溅粒子的方法，但也很难确保完全收集，需要封闭焊接区域，使封闭区域内部焊接前后状态(尤其是各部件的表面状态)相匹配。第二种方法是测量导线损失系数 ，以在一定程度上表示焊缝跨距速度的大小。34，1)短路过渡飞溅功能，短路过渡过程飞溅大小是衡量弧稳定性的最直观的标志。在短路过渡过程中，水滴接触胶水时，就会形成颈。随着短路电流的增加，颈部变细，颈部内电流密度大幅度增加，迅速加热颈金属，最后汽化颈金属，产生许多细颗粒跨度。弹跳量与爆炸能量相关，即此时的短路电流值。这种电流称为短路峰值电流。此电流值越大，爆炸能量越大，飞溅越严重。因此，减少飞溅的重要方法是改善电源的动态特性，限制短路峰值电