焊丝的加热与熔化概述(39页)

接触过渡: 是焊丝端部的熔滴通过与熔池 表面相接触而过渡到熔池中去。
渣壁过渡: 熔滴是通过熔渣的空腔壁上或 沿药皮套筒过渡到熔池中去。
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§ 4 - 2 熔滴过渡与飞溅
（一）、滴状过渡 形态: 电弧弧根面积少，斑点力大 缩颈 轴向
形成原因
非轴向
推力: 重力，等离子流力 阻力: 表面张力，斑点 力
形成条件: 小电流，大弧 压
短路过渡形式的电弧稳定，飞溅较小，成 形良好，是目前薄板件和全位置焊接生产 中常用焊接方式 。
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§ 4 - 2 熔滴过渡与飞溅
③焊1.短接路电过流渡过与程电的压特波形
点uf
t i
t 2.短路过渡的稳定性
短路过渡焊接过程稳定进行的程度
影响因素
di/dt Im du/dt
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§ 4 - 2 熔滴过渡与飞溅
一、熔滴作用力
熔滴作用力
表面张力
重力 电磁收缩力 等离子流力 斑点压力 爆破力
一
4
§ 4 - 2 熔滴过渡与飞溅
（一）表面张力 2R Fσ
K1，表面活化，钢中O、S。K2， 与材料有关。表面张力是熔滴的主 要维持力。
（二）重力
一
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§ 4 - 2 熔滴过渡与飞溅
（三）电磁力
dS dD
dG 当dG>dD易过渡;dG<dD斑点压力 （四）等离子流力:过渡有利
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§ 4 - 2 熔滴过渡与飞溅
3.亚射流过渡
特点: 圆盘状。弧长低。
“啪啪”声。条件: 低弧
Ua 滴区长 （ 2 ~射8滴毫区亚射米流）区 ， 铝 M I G
焊时
短路区
大
I
亚射流过渡时, 电弧具有较强的固有自调节作
用, 可采用等速送丝、加恒流特性电源进行焊
接, 容易得到均匀一致的熔深。此外, 亚射流
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§ 4 - 2 熔滴过渡与飞溅
（二）、喷射过渡
形成条件: Ar或富Ar
射滴主要形式 亚射流
1.射滴过渡
射流
特点: 过渡熔滴的直径同焊丝直径相近，并沿焊 丝轴线方向过渡到熔池中，过渡时的加速度 大于重力加速度
推力: 电磁力、重力、等离子流 过渡力 力阻力: 表面强力
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§ 4 - 2Βιβλιοθήκη 熔滴过渡与飞溅应用焊接方法:铝MIG，钢脉冲MIG 射滴过渡临界电流影响因素 材料类型、直径、等有关滴
形态: P57图 2-17
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§ 4 - 2 熔滴过渡与飞溅
2.射流过渡 特点: 熔滴体积小、过渡频率快，等离子 流力大，粒子冲击力大，伴有“咝咝”声 条件: 富Ar，直流反接I>I临射流过程分析 :
b L1 a
start
第四章 焊丝的加热与熔化
◆ § 4 - 1 焊丝加热 ◆ 一、热源
焊丝 熔化 热源
阴极、阳极区产热 PA=I（UA+UW+UT）
弧柱辐射
◆次要 PK=I（UK-UW-UT）
铝 、铜 不计
电阻热
◆PS=I2RS 不锈钢
较大
综合：
一般情况下，电流密度大，UA小，6000K时，UT=1V。当 UK>2UW阴极产热大。在熔化极、碱性药皮或焊剂时，PK>PA。
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§ 4 - 2 熔滴过渡与飞溅
2.颗粒过渡时的飞溅 ①非轴向过渡（斑点） ②电磁收缩、气化爆破 ③内部（熔滴、熔池）释放CO气体、爆破 ④串列电弧, 电弧力作用产生飞溅
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§ 4 - 2 熔滴过渡与飞溅
3.射流过渡时的飞溅 外界扰动、不稳定、电流太大、横向过渡 。
影响飞溅的因素总结: 熔滴过渡形式、焊接工 艺参数、焊丝成分、气体介质等。 Eg:CO2 焊接飞溅分析 P66图2-40
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§ 4 - 2 熔滴过渡与飞溅
四、熔滴过渡的控制
射滴
喷射过渡 稳定过渡形式
短路过渡
（一）脉冲电流控制法
射滴流 亚射流
概念: 这是一种常用的脉冲焊接方法。它是在送丝
速度一定条件下，电弧电流以一定的频率变化来控
制焊丝的熔化及熔滴过渡，使之有节奏地过渡到熔
池中。它可以在年均电流值远远小于临界电流值的
L2
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§ 4 - 2 熔滴过渡与飞溅
跳弧条件: 依据最小电压原理 临界电流: 产生跳弧现象的最小电流 影响因素: 焊丝直径、焊丝材料、保护气体等
熔滴呈现射流过渡时的电弧燃烧稳定，对保护 气 流扰动较小，金属飞溅也小，故容易获得良好的 保护效果和焊接质量。此外，射流过渡时的电弧 功 率大，热量集中，对焊件的熔透能力强，生产 率高，在生产中多用于平焊位置且δ>3mm。
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§ 4 - 2 熔滴过渡与飞溅
三、焊丝的熔敷系数和飞溅率 焊丝金属的行为去向分析:
氧化 蒸发 飞溅
过渡
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§ 4 - 2 熔滴过渡与飞溅
（二）熔滴过渡时的飞溅与影响因素 飞溅 电弧焊过程中, 把飞到短池外而损失掉的那 部分焊丝熔化金属称之为飞溅
1.短路过渡时的飞溅 ①短路小桥破裂时抛出的液体金属 ②电弧重燃时气动力引起焊丝端头金 属和熔池金属飞出其原在位置 ③焊丝插入熔池, 引起成段焊丝爆断
（焊丝）---笔尖---球形 熔滴 长大---过渡射滴---射流---多滴---长大
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§ 4 - 2 熔滴过渡与飞溅
2.一个脉冲过渡一滴 条件 各参数减小 电弧 棒形-锥形-棒形 电极 跳弧收缩-半球 有形成笔尖趋向 熔滴 长大-滴状过度-长大（脉冲后期、基值前期 应用 ）过程稳定, 全位置焊接
利用送丝速度变化产生的惯性力作用推动 熔
滴过渡
应用 颗粒、射流过渡MIG 、矩路过渡---CO2
本章总结
The end
主
焊丝熔化热源
要 内
◆ 电弧力及熔滴作用力
容 回
◆ 典型熔滴过渡
顾
◆ 熔滴过渡控制法
短路电弧示意图
SHORT ARC
过渡电弧示意图
TRANSITIONAL ARC
射流电弧示意图
思想 ①控制燃弧热量---焊缝成形
②限制短路电流峰值, 上升速度, 减少 小桥爆断能量
③控制熔滴尺寸, 防止非轴向过渡
应用
CO2焊方法
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§ 4 - 2 熔滴过渡与飞溅
常用方法
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§ 4 - 2 熔滴过渡与飞溅
（三）脉动送丝控制法
概念 思想
通过特殊的送丝机构, 使送丝速度产生 周期性变化来对熔滴进行控制
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§ 4 - 1 焊丝加热
◆ 二、焊丝的熔化速度、系数及影 ◆ 响熔化速度: 单位时间熔化焊丝的重量
或长度m/h;g/h ◆ 熔化系数: 单位时间和电流熔化焊丝的
重量或长度 m/hA;g/hA
焊接电流与电压 焊丝表面状态 影响因素 保护气体介质
熔滴过渡形式
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§ 4 - 2 熔滴过渡与飞溅
熔滴过渡: 焊丝（条）端头的金属在电弧 热作用下被加热熔化，并在各种力的作 用下以滴状形式脱离焊丝（条）。
过渡形式的焊缝成形美观, 焊接过程稳定, 广
泛应用于铝合金MIG焊接生产中 。
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§ 4 - 2 熔滴过渡与飞溅
（三）短路过渡
概念: 采用较小电流和低电压焊接时，熔 滴在未脱离焊丝端头前就与熔池直接接触 ，电弧瞬时熄灭短路，熔滴在短路电流产 生的电磁收缩力及液体金属的表面张力作 用下过渡到熔池中。
SPRAY ARC
脉冲电弧示意图
PULSED ARC
电弧随电弧电流的分布
ARC RANGE
Pulsed arc
Rotary arc Spray arc
Short
条件下，实现稳定的喷射过渡，控制对母材的线能
量及焊缝成形，以获得高质量的焊接接头。
特征: Ip>Ic（喷射临界电流值）
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§ 4 - 2 熔滴过渡与飞溅
1.一个脉冲过渡多滴 概念 是通过调节脉冲电流宽度和脉冲电流幅值来 改变焊接过程各阶段中电弧的能量, 以实现对熔 滴过渡的控制 条件 大脉冲电流、长脉冲时间 电弧 棒形-----跳弧----锥形----棒形电极
3.影响短路过渡的因素 ⑴电弧电压 Uf=20V频率最快, 熔滴小, 焊接过程稳定, 焊缝 波纹细小。
⑵送丝速度
uf
t1 t2
t
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§ 4 - 2 熔滴过渡与飞溅
3 .影响短路过渡的因素
⑶焊接回路电感
f
L1
L2 L1<L2
V送丝
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§ 4 - 2 熔滴过渡与飞溅
（四）渣壁过渡 形态:
形成条件: 涂料焊条手弧焊，埋弧焊
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§ 4 - 2 熔滴过渡与飞溅
（一）脉冲电流控制法 3.几个脉冲过渡一滴
条件 与上参数进一 步减小
电弧 与上相似电极 与 上相似熔滴 与上相似
应用 因熔滴过渡具 有偶然性, 可控性差, 应用 受到限制
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§ 4 - 2 熔滴过渡与飞溅
（二）波形控制法
概念
通过特定的焊接设备、输出所需要的焊接 电流、电压波形, 以实现焊接过程稳定, 降低飞溅及改善焊缝成形的目的
（五）斑点力 （六）爆破力
电磁收缩力 蒸气反作用力 粒子撞击力
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§ 4 - 2 熔滴过渡与飞溅
二、熔滴过渡的主要形式及特点
熔 自由过渡 滴 过 渡 接触过渡 形 式
渣壁过渡
滴状过渡 喷射过渡 爆炸过渡 短路过渡 搭桥过渡 沿套筒过渡
沿熔渣壳过渡
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§ 4 - 2 熔滴过渡与飞溅
自由过渡: 是指熔滴脱离焊丝端部后，经 过电弧空间自由运动一段距离后而落入熔池的 过渡方式。