焊接方法与设备4焊丝加热与熔化.pptx
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焊接方法与设备焊条电弧焊PPT课件
03
CATALOGUE
焊条电弧焊操作技巧
引弧与收弧方法
引弧方法
划擦法：将焊条末端对准焊件，然后手腕扭转，使焊条 在焊件表面轻微划一下，焊条提起2-4mm，即在空气中 产生电弧，然后将电弧长度保持在焊条直径允许的范围 。 反复断弧收尾法：收尾时以反复断弧、收弧的方式，在 坡口内作多次回焊，至坡口处时将焊条退出。
对焊缝金属组织和性能的 影响
热输入量增加时，焊缝金属的 晶粒尺寸增大，韧性降低；同 时，过热区的宽度也会增加， 导致接头性能下降。
对焊接接头残余应力和变 形的影响
热输入量增加时，焊接接头的 残余应力和变形也会相应增加 。
对生产效率的影响
在保证焊接质量的前提下，适 当提高热输入量可以提高生产 效率。但过大的热输入量会导 致生产效率降低，因为需要更 多的时间和能量来冷却和固化 焊缝。
防止夹渣措施
正确选用焊接电流和焊接速度；多 层焊时认真清理前一层焊缝；采用 优质焊条和焊剂。
04
CATALOGUE
焊接设备使用与维护
焊接电源类型及选用
交流电源
01
适用于普通低碳钢和低合金钢的焊接，成本低，但电弧稳定性
较差。
直流电源
02
电弧稳定，适用于不锈钢、铝合金等高合金钢的焊接，但成本
较高。
脉冲电源
填充焊技巧
采用较大的电流和较慢的焊接速度进 行填充焊。
防止缺陷产生措施
防止裂纹措施
选择合理的焊接顺序和方向，减 小焊接应力；严格控制焊接热输 入，避免热影响区脆化；采取预
热、后热和缓冷措施。
防止气孔措施
保持焊条和焊剂的干燥；清除坡口 及两侧20mm范围内的油、锈和其 他污物；采取防风措施，减少空气 侵入熔池的机会。
焊丝熔化与熔滴过渡课件
的影响。
研究焊丝熔化和熔滴过渡过程中 的冶金反应和化学反应，揭示焊 接材料与母材的相互作用机制。
深入研究焊丝熔化和熔滴过渡的 传热、传质和动力学过程，建立 完善的理论模型，为优化焊接工
艺和焊接材料提供理论支持。
焊丝熔化和熔滴过渡的实验研究
开展焊丝熔化和熔滴过渡的实验研究，观察和测量焊丝熔化和熔滴过渡的过程，获取直观、 真实的数据。
电弧长度
电弧长度的变化会影响焊丝的熔化 和熔滴过渡的稳定性。
焊接设备的选择
手工焊机
适用于各种焊接工艺，但需要较 高的操作技能。
自动焊机
适用于高效、高质量的焊接，但 设备成本较高。
脉冲焊机
适用于薄板、不锈钢等材料的焊 接，具有较好的焊接质量和稳定
性。
保护气体的选择和使用
氩气
惰性气体，适用于各种材料的焊接，可以防止氧 化和腐蚀。
通过实验研究，分析焊丝熔化和熔滴过渡过程中的物理现象和化学反应，揭示其内在规律。
通过实验研究，对焊丝熔化和熔滴过渡的过程进行参数优化，提高焊接效率和焊接质量。
焊丝熔化和熔滴过渡的技术创新
针对焊丝熔化和熔滴过渡过程中存在的问题，开展技术创新研究，开发 新型焊接装备和焊接工艺。
利用新材料、新工艺和新方法，提高焊丝熔化和熔滴过渡的效率和质量， 提升焊接生产水平。
程。
热传导方程
描述了热量在焊丝和熔滴中的 传递过程。
表面张力方程
描述了表面张力对熔滴形成和 脱离焊丝的作用。
电极力方程
描述了电流通过焊丝产生的电 阻热对焊丝熔化的影响。
焊丝熔化和熔滴过渡的控制方法
焊接参数的调整
焊接电流和电压
通过调整焊接电流和电压，可以 控制焊丝的熔化和熔滴的大小。
研究焊丝熔化和熔滴过渡过程中 的冶金反应和化学反应，揭示焊 接材料与母材的相互作用机制。
深入研究焊丝熔化和熔滴过渡的 传热、传质和动力学过程，建立 完善的理论模型，为优化焊接工
艺和焊接材料提供理论支持。
焊丝熔化和熔滴过渡的实验研究
开展焊丝熔化和熔滴过渡的实验研究，观察和测量焊丝熔化和熔滴过渡的过程，获取直观、 真实的数据。
电弧长度
电弧长度的变化会影响焊丝的熔化 和熔滴过渡的稳定性。
焊接设备的选择
手工焊机
适用于各种焊接工艺，但需要较 高的操作技能。
自动焊机
适用于高效、高质量的焊接，但 设备成本较高。
脉冲焊机
适用于薄板、不锈钢等材料的焊 接，具有较好的焊接质量和稳定
性。
保护气体的选择和使用
氩气
惰性气体，适用于各种材料的焊接，可以防止氧 化和腐蚀。
通过实验研究，分析焊丝熔化和熔滴过渡过程中的物理现象和化学反应，揭示其内在规律。
通过实验研究，对焊丝熔化和熔滴过渡的过程进行参数优化，提高焊接效率和焊接质量。
焊丝熔化和熔滴过渡的技术创新
针对焊丝熔化和熔滴过渡过程中存在的问题，开展技术创新研究，开发 新型焊接装备和焊接工艺。
利用新材料、新工艺和新方法，提高焊丝熔化和熔滴过渡的效率和质量， 提升焊接生产水平。
程。
热传导方程
描述了热量在焊丝和熔滴中的 传递过程。
表面张力方程
描述了表面张力对熔滴形成和 脱离焊丝的作用。
电极力方程
描述了电流通过焊丝产生的电 阻热对焊丝熔化的影响。
焊丝熔化和熔滴过渡的控制方法
焊接参数的调整
焊接电流和电压
通过调整焊接电流和电压，可以 控制焊丝的熔化和熔滴的大小。
焊丝的加热及融化知识
FG＝mg＝(4／3)πRDρg ＝ ／
2
表面张力Fσ 此处的表面张力Fσ是指焊丝端头上保持熔滴的作用力。 是指焊丝端头上保持熔滴的作用力。
R Fa Fσ θ RD θ
Fσ＝2πRσ ——焊丝半径 焊丝半径； ——表面张力系数 表面张力系数。 式中 ： R——焊丝半径；σ——表面张力系数。
表面张力是促进熔滴过渡还是阻止过渡应针 对不同的焊接方法、不同的熔滴过渡形式来分析， 对不同的焊接方法、不同的熔滴过渡形式来分析， 如短路过渡后期，表面张力是促进容滴过渡的， 如短路过渡后期，表面张力是促进容滴过渡的， 特别是对于现在的STT电源，实现无飞溅过渡更是如此。 特别是对于现在的STT电源，实现无飞溅过渡更是如此。 STT电源
焊丝的加热、 第二章 焊丝的加热、熔化及熔滴过渡
在熔化极电弧焊时， 在熔化极电弧焊时，焊丝是否稳定的熔化并过渡到熔池中去是影响 焊接生产率和焊缝质量的关键因素。 焊接生产率和焊缝质量的关键因素。
2.1
一 焊丝的作用
焊丝的加热与熔化
作为电弧的一个电极； １） 作为电弧的一个电极； 提供熔化金属作为焊缝金属的一部分。 ２） 提供熔化金属作为焊缝金属的一部分。 二 焊丝的加热和熔化的热源 电弧焊时，用于加热、熔化焊丝的热源是电弧热和电阻热。 电弧焊时，用于加热、熔化焊丝的热源是电弧热和电阻热。熔 电弧热和电阻热 化极电弧焊时 焊丝的熔化主要靠阴极区(正接)或阳极区(反接) 化极电弧焊时，焊丝的熔化主要靠阴极区(正接)或阳极区(反接)所 阴极区 产生的热量及焊丝伸出长度上的电阻热， 产生的热量及焊丝伸出长度上的电阻热，弧柱区产生的热量对焊丝 的加热熔化作用较小。非熔化极电弧焊( 的加热熔化作用较小。非熔化极电弧焊(如钨极氩弧焊或等离子弧 焊)的填充焊丝主要靠弧柱区产生的热量熔化。 的填充焊丝主要靠弧柱区产生的热量熔化。 弧柱区产生的热量熔化
第二章 焊丝的加热﹑熔化
Vm的影响因素 ： 1 电流、电压对熔化速度的影响 电流 ：电流增大，电弧热及电阻热均增大，所以Vm增大。
电压：1）电弧电压较高时，对焊丝熔化速度影响不大。 2）电弧电压较低时，电弧电压降低，熔化速度增大。 如图2—4所示。
图中的曲线是铝合金焊丝，由图中可见，焊接弧压较大时， Vm主要取决于焊接电流的大小，如图AB段。当弧长减小到8mm 以下时，熔化一定数量的焊丝所需要的电流减小，如BC段。 自身调节作用：由于在BC段出现了焊丝熔化系数随电弧长短 变化而变化的现象，所以当弧长因受外界干扰发生变化时，电弧 本身具有恢复到原来弧长的能力，通常把这种现象称之为电弧的 固有自调节作用。 产生BC段的原因： ① 弧长变短。 ② 熔滴的加热温度因弧长的变化而变化，则单位重量熔滴从焊 丝带走热量也 发生变化。 如图2—5。
另外，当电弧长度过小，使电弧短路熄弧时间较长，电弧对熔 滴加热过分减少，则熔化系数降低，图2—4中C点以下就是这种情 况。 2 气体介质对焊丝熔化速度的影响 CO+Ar混合气体保护焊时， 混合气体对Vm的影响如图 2—8所示。 可见，焊丝为阳极时， Vm基本不变，而正接时 影响较大，而且，焊丝为 阴极时的熔化速度总是大于 此外,气体混合比的变化还将 影响到熔滴的过渡形式，因 此也会影响熔滴的加热情况 及焊丝的熔化速度。
第二章 焊丝的加热﹑熔化和熔滴过渡 焊丝的加热﹑
一 本章重点 1 焊丝的加热﹑ 熔化 能运用产热公式Pk=I(Uk-Uw), PA=IUw,分析对焊丝的加热,结合 第一章的理论分析气电焊﹑TIG焊﹑ 碱性焊时的阴极及阳极的产热 大小。 分析不同条件对焊丝熔化速度Vm的影响。 V 2 熔滴过渡的受力分析 分析熔滴的受力，并了解不同力对熔滴过渡的作用。尤其要搞 清楚不同情况下力的作用。 3 熔滴过渡的形式 主要掌握短路过渡﹑ 颗粒过渡﹑ 喷射过渡﹑几种过渡形式的 特点及过程稳定性分析，不同焊接条件下的适用情况，其他几种过 渡形式只作一般了解。 过渡形式控制重点掌握脉冲电流控制法。
焊丝的熔化和熔滴的过渡课件
感谢您的观看。
焊丝伸出长度主要影响热传导和电阻热。
坡口形状主要影响传热和流场。
窄而深的坡口有利于集中热量，促进熔滴过渡。
宽而浅的坡口可能会导致热量分散，影响熔滴过渡的稳定性。
坡口形状的不一致也可能导致焊接过程中的飞溅和驼峰缺陷。
01
02
03
04
04
CHAPTER
焊丝熔化和熔滴过渡过程中的问题及措施
焊缝成形不良主要是由于焊接参数不匹配、焊丝与工件表面不清洁或焊接电弧不稳定等原因引起的。
ISO 3834、EN 1090 等标准体系，以及相应的材料、工艺和焊缝质量要求。
焊接质量控制标准
气孔、夹渣、未熔合、裂纹等。
常见的焊接缺陷
针对不同缺陷产生的原因，采取相应的工艺和操作措施进行预防和纠正。
防止措施
以某钢结构焊接为例，分析其焊接缺陷产生的原因，提出相应的防止措施。
案例分析
THANKS
解决方法
可以通过调整焊接参数、确保熔滴过渡稳定以及保持焊丝和工件表面清洁等方式来解决未熔合的问题。
05
CHAPTER
实际应用及案例分析
激光焊接、电子束焊接、搅拌摩擦焊接等。
高效焊接工艺
以激光焊接为例，介绍其原理、特点、应用范围及优势。
案例介绍
了解熔滴过渡的形式和特点，掌握熔滴过渡的控制方法。
熔滴过渡控制
随着焊接速度的增加，热输入降低，焊丝熔化速度减慢，熔滴体积减小，过渡频率也会降低。
焊接速度过快可能会导致熔滴未完全熔化就已过渡，造成焊接缺陷。
随着焊丝伸出长度的增加，电阻热增加，焊丝熔化速度加快，熔滴体积增大，过渡频率也会增加。
焊丝伸出长度过短可能会造成顶吹现象，过长的焊丝伸出长度可能会增加飞溅。
焊丝伸出长度主要影响热传导和电阻热。
坡口形状主要影响传热和流场。
窄而深的坡口有利于集中热量，促进熔滴过渡。
宽而浅的坡口可能会导致热量分散，影响熔滴过渡的稳定性。
坡口形状的不一致也可能导致焊接过程中的飞溅和驼峰缺陷。
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04
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CHAPTER
焊丝熔化和熔滴过渡过程中的问题及措施
焊缝成形不良主要是由于焊接参数不匹配、焊丝与工件表面不清洁或焊接电弧不稳定等原因引起的。
ISO 3834、EN 1090 等标准体系，以及相应的材料、工艺和焊缝质量要求。
焊接质量控制标准
气孔、夹渣、未熔合、裂纹等。
常见的焊接缺陷
针对不同缺陷产生的原因，采取相应的工艺和操作措施进行预防和纠正。
防止措施
以某钢结构焊接为例，分析其焊接缺陷产生的原因，提出相应的防止措施。
案例分析
THANKS
解决方法
可以通过调整焊接参数、确保熔滴过渡稳定以及保持焊丝和工件表面清洁等方式来解决未熔合的问题。
05
CHAPTER
实际应用及案例分析
激光焊接、电子束焊接、搅拌摩擦焊接等。
高效焊接工艺
以激光焊接为例，介绍其原理、特点、应用范围及优势。
案例介绍
了解熔滴过渡的形式和特点，掌握熔滴过渡的控制方法。
熔滴过渡控制
随着焊接速度的增加，热输入降低，焊丝熔化速度减慢，熔滴体积减小，过渡频率也会降低。
焊接速度过快可能会导致熔滴未完全熔化就已过渡，造成焊接缺陷。
随着焊丝伸出长度的增加，电阻热增加，焊丝熔化速度加快，熔滴体积增大，过渡频率也会增加。
焊丝伸出长度过短可能会造成顶吹现象，过长的焊丝伸出长度可能会增加飞溅。
焊条焊丝及母材的熔化描述课件
焊芯是金属导电体， 通常为铁丝或低碳钢 丝。
焊条的加热过程
焊条通过电弧或气体火焰进行加 热。
电弧加热是通过焊接电源提供的 电ห้องสมุดไป่ตู้将焊条和母材加热到熔化状
态。
气体火焰加热是使用气体燃烧器 提供的热能将焊条和母材加热到
熔化状态。
焊条熔化后的行为
焊条熔化后形成熔池，与母材 熔合在一起。
焊条熔化后的熔池在冷却后形 成焊缝。
焊条焊丝及母材的 熔化描述课件
目 录
• 焊条熔化 • 焊丝熔化 • 母材熔化 • 焊接过程中的热量传递 • 焊接过程中的材料流动与行为 • 焊接工艺及参数选择
01
CATALOGUE
焊条熔化
焊条的结构与成分
焊条由焊芯和药皮组 成。
药皮是包裹在焊芯外 面的混合物，通常由 矿石、木炭、石墨等 组成。
焊接速度
焊接速度与激光功率和光束质 量相互影响，合适的速度可以 获得良好的焊缝质量。
保护气体
保护气体可以防止熔化金属氧 化，提高焊接质量。
其他焊接方法的工艺及参数选择
1 2
等离子弧焊的工艺及参数选择
等离子弧焊的电流、电压、气体流量等参数对焊 接质量和效率有重要影响。
电子束焊的工艺及参数选择
电子束焊的电子束能量、扫描速度、工作距离等 参数对焊接质量和效率有重要影响。
05
CATALOGUE
焊接过程中的材料流动与行为
电弧焊中的材料流动与行为
熔滴过渡
电弧焊时，焊条端部形成熔滴，通过电弧空间过渡到熔池中。
熔池流动
熔池中液态金属在表面张力、重力、电磁力等作用下流动，形成 焊道。
母材熔化
母材在电弧热作用下熔化，与焊条金属熔滴融合形成焊缝。
焊接方法与设备PPT完整全套教学课件
焊接定义与分类焊接定义通过加热或加压，或两者并用，使两个分离的物体产生原子（分子）间结合力而连接成一体的连接方法。
焊接分类根据焊接过程中金属所处状态及工艺特点，可将焊接方法分为熔化焊、压力焊和钎焊三大类。
常见焊接方法介绍熔化焊利用局部加热的方法将连接处的金属加热至熔化状态而完成的焊接方法。
包括气焊、电弧焊、电渣焊、激光焊等。
压力焊焊接过程中，必须对焊件施加压力（加热或不加热），以完成焊接的方法。
包括电阻焊、摩擦焊、冷压焊等。
钎焊采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点，低于母材熔化温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。
根据被焊材料的物理性质、化学性质及冶金相容性选择焊接方法。
材料性质根据被焊结构的形状、尺寸、厚度及接头形式选择焊接方法。
结构特点根据被焊结构的使用性能要求选择焊接方法，如承载能力、耐腐蚀性、气密性等。
使用性能根据生产条件选择焊接方法，如设备条件、工艺水平、生产环境等。
生产条件焊接方法选择依据提供焊接所需的电能，包括弧焊电源、电阻焊电源等。
焊接电源将焊丝按照一定速度连续送给焊枪的机构，保证焊接过程的稳定性。
送丝机构夹持焊条或焊丝进行焊接操作的工具，具有导电、导热和夹持功能。
焊枪与焊钳控制焊接设备的启动、停止、电流电压调节等功能的系统。
控制系统焊接设备组成及作用根据焊接工艺要求选择适当的焊接设备，如弧焊、电阻焊、激光焊等。
考虑设备的可靠性、稳定性和安全性，选择品牌知名度高、售后服务好的设备。
根据生产规模和生产节拍选择设备的功率和效率，确保满足生产需求。
根据预算和投资回报率进行设备选型和配置，实现经济效益最大化。
设备选型与配置原则定期对焊接设备进行维护保养，包括清洁设备表面、检查紧固件、更换磨损件等。
按照设备使用说明书要求进行操作和维护，避免误操作导致设备损坏。
对于设备出现的故障，及时联系售后服务人员进行维修处理，确保设备正常运行。
【精选】第三章焊丝的熔化及熔滴过渡介绍PPT课件
爆炸飞溅
Spatter owing to explosive
喷洒飞溅
Spatter owing to
spray
▲
▲
▲
▲
▲
▲
飘离飞溅
Slow dropping spatter
▲
电弧力
飞溅
Spatter owing to arc force
气体逸出飞溅
Spatter owing to the gas diverts
太原科技大学
熔化极气体保护焊时，焊丝均为冷阴极材料， UK＞＞ UW ， 所以 PK＞PA 。 焊丝为阴极时的产热量比焊丝为阳极时的 产热量多，焊丝接负时熔化更快。
太原科技大学
（2）电阻热 焊丝伸出部分有电流流过时所产生的电阻热对焊丝有预热 作用，因而也影响焊丝的熔化速度。
焊丝伸出长度的电阻热示意图
Uw ；焊丝为阴极时，Um=UK-UW
太原科技大学
3.2.2 焊丝的熔滴过渡
在电弧作用下，焊丝末端加热熔化形成熔滴，并在各 种力的作用下脱离焊丝进入熔池，称之为熔滴过渡。
三种过渡类型：
自由过渡是指熔滴脱离焊丝末端前不与熔池接触，它 经电弧空间自由飞行进入熔池的一种过渡形式。
接触过渡是通过焊丝末端的熔滴与熔池表面接触成过 桥而过渡的。
太原科技大学
（1） 粗熔滴过渡的熔滴行为（短路过渡）
Droplet behavior of globular transfer
特点:
➢熔滴尺寸大，自由 熔滴可以长大到 超过焊芯直径； ➢熔滴过渡时与熔池短路，并出 现爆炸飞溅； ➢过渡频率低，一般f =1.5～5 s-1。
太原科技大学
Short circuit behavior of globular transfer
焊丝的加热熔化及熔滴过渡土木
建筑精选课件
16
1.6 气体吹送力:气体总是由焊丝冲向工件,所以 此力是促进熔滴过渡的;
1.7爆破力:主要造成飞溅,破坏熔滴过渡的轴向 性,它是无方向的,是有害的力;
建筑精选课件
17
思考题：
1.平焊位置，熔滴直径大于焊丝直径，弧根直径 大于焊丝直径，分析熔滴过渡所收到的力？ （画图说明）
建筑精选课件
建筑精选课件
13
•在熔滴与弧柱之间： （所形成的轴向力F推2表 示）；如图2-9所示；
F推2= I 2 log d G dD
其中，dG为弧根面积的直径； 当dG＜dD时， F推2的方向由弧根指向熔滴， 方向向上，则阻碍熔滴过渡；如图中力4所示； 当dG ＞dD时， F推2的方向由熔滴指向弧根， 方向向下，则促进熔滴过渡；
1.5斑点压力：①离子的撞击力；
②金属蒸汽的反作用力；这两个力的方向是指
向斑点的，所以阻碍熔滴过渡；
③电磁收缩力：当斑点面积较小，小于熔滴直
径，那么它的方向指向熔滴，所以阻碍熔滴过
渡；
当斑点面积较大时，大于熔滴直径，那么它的
方向指向斑点，故促进熔滴过渡；
综合考虑以上三个力：斑点压力总的来说是阻
碍熔滴过渡；
第二章 焊丝的加热熔化及熔滴过渡
在熔化极电弧焊过程中，焊丝金属在焊缝中占 相当大的份额（约30~80%），所以焊丝熔化的 快、慢、多、少以及熔滴过渡状态对电弧的稳 定性、焊接质量及焊接生产率起重要作用；
第一节 焊丝的加热与熔化
1、焊丝的加热与熔化特性：
焊丝的熔化热由两部分组成：
①电弧热（阴极区和阳极区的热）：占主要地位 （占95~100%）；
过程的生产率；
f
Gf 3600 I •t
chapter3 焊丝的加热熔化及熔滴过渡PPT课件
3
如果重力Fg>表面张力F σ，熔滴将过渡到熔池中去。
2R 4r3g
3
r 3 R3 2•源自gR223如果采用同样直径的焊丝，即R一定，由于表面张力 系数和密度不同，其熔滴形态也不同。 越大，则过渡的熔滴越细。
24
（三）电磁力
电磁力是具有方向和大小的矢量，设作用在单位体 积上的力Fm(N/m3) ，则有公式： Fm=J*B J——电流密度（A/m2） B——磁力线密度（Wb/m2）
/ m/min
熔 化 速 度 （
）
焊接电流/A 铝焊丝熔化速度与电流的关系
7
电弧电压对熔化速度的影响作用不大。当电流 一定时，即使弧长（电弧电压）改变，焊条熔化 速度几乎不会发生变化。特别是电弧电压较高时， 电弧电压对焊丝熔化速度影响不大。在弧压较低 的范围内，弧压变小，焊丝的熔化速度会增加。
8
铝焊丝熔化速度与焊接电流及电弧电压（电弧长度）的关系 9
原因二：
气体混合成份影响熔滴的过渡形式，过渡形式又影响
着熔滴的加热及焊丝的熔化。
13
3、电阻热的影响
考虑焊丝电阻热和端面电弧热
共同作用时的温度分布曲线示意
图。 横坐标：离导电嘴端面的距离。 电弧端面
ABC是电阻热决定的温升曲线 （50S以前），电弧端面的温升只
有CS=580C
DEF是由电弧端面热传导决定的
温升曲线。
曲线AGF是由ABC和DEF合成的，
表示焊丝的实际温度分布。
已知电弧端面的总的温度
A
HS=1535C 则：FS=1535-580=955C
P
导电嘴端面
导电嘴端面
H 1500C
G F 1000C
EC 500C
如果重力Fg>表面张力F σ，熔滴将过渡到熔池中去。
2R 4r3g
3
r 3 R3 2•源自gR223如果采用同样直径的焊丝，即R一定，由于表面张力 系数和密度不同，其熔滴形态也不同。 越大，则过渡的熔滴越细。
24
（三）电磁力
电磁力是具有方向和大小的矢量，设作用在单位体 积上的力Fm(N/m3) ，则有公式： Fm=J*B J——电流密度（A/m2） B——磁力线密度（Wb/m2）
/ m/min
熔 化 速 度 （
）
焊接电流/A 铝焊丝熔化速度与电流的关系
7
电弧电压对熔化速度的影响作用不大。当电流 一定时，即使弧长（电弧电压）改变，焊条熔化 速度几乎不会发生变化。特别是电弧电压较高时， 电弧电压对焊丝熔化速度影响不大。在弧压较低 的范围内，弧压变小，焊丝的熔化速度会增加。
8
铝焊丝熔化速度与焊接电流及电弧电压（电弧长度）的关系 9
原因二：
气体混合成份影响熔滴的过渡形式，过渡形式又影响
着熔滴的加热及焊丝的熔化。
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3、电阻热的影响
考虑焊丝电阻热和端面电弧热
共同作用时的温度分布曲线示意
图。 横坐标：离导电嘴端面的距离。 电弧端面
ABC是电阻热决定的温升曲线 （50S以前），电弧端面的温升只
有CS=580C
DEF是由电弧端面热传导决定的
温升曲线。
曲线AGF是由ABC和DEF合成的，
表示焊丝的实际温度分布。
已知电弧端面的总的温度
A
HS=1535C 则：FS=1535-580=955C
P
导电嘴端面
导电嘴端面
H 1500C
G F 1000C
EC 500C
焊丝的加热与熔化概述
焊丝的加热与熔化概述焊丝通常是金属或非金属的线材，其直径可以根据需要进行调整。
在进行焊接之前，焊丝必须被加热到其熔点以上，以便使其熔化并融合到要焊接的部件上。
加热焊丝可以通过多种方式实现，包括电弧焊、气体保护焊和激光焊等。
电弧焊是最常用的焊接方法之一，它利用一对电极之间的电弧产生高温来加热和熔化焊丝。
气体保护焊则是利用惰性气体或活性气体来保护熔化的焊丝和熔化的金属部件，以防止其与空气中的氧气和水蒸气发生化学反应。
激光焊则是利用激光束来集中加热焊丝，以实现瞬时加热和精确控制。
无论采用何种加热方式，重要的是要确保焊丝在加热和熔化的过程中能够均匀地填充并连接金属部件。
为了达到这一目的，焊接操作人员必须对焊接材料、加热方法和焊接过程有深入的了解，并且需要具备一定的操作技能和经验。
总之，焊丝的加热和熔化是焊接过程中至关重要的一步，它直接影响着焊接质量和效率。
通过选择合适的材料和加热方法，并合理进行焊接操作，可以确保焊接部件的质量和性能，从而达到预期的效果。
焊丝在加热和熔化过程中起着至关重要的作用。
它的材料和直径的选择将直接影响到焊接效果和质量。
焊接材料一般分为铝合金焊丝、铝镁合金焊丝、铝硅合金焊丝、铜及铜合金焊丝、镍及镍合金焊丝、钛及钛合金焊丝等几类。
而焊丝的直径则依据焊接材料的要求来选择，直径越细，适用于轻薄焊材，直径越粗则适用于厚壁焊材，因为焊丝直径直接影响到熔敷金属排布量、焊接电流、熔滴直径、熔滴频率和焊缝牢度。
在电弧焊过程中，焊丝被加热到熔化点以上，并利用电弧熔化金属补偿焊丝和熔化部分的工件。
气体保护焊则是利用保护气体把焊接部位周围的空气隔离开，预防氧气和水蒸气对焊接区域的影响。
而在激光焊过程中，激光束通过对焊丝的集中加热，实现对工件的连接。
焊丝的加热和熔化过程需要严格控制，以确保焊接过程中的质量和效率。
焊丝过热或熔化不足都会对焊接质量造成影响，发生熔敷金属排布不均匀、气孔、夹渣等缺陷，甚至导致焊接强度不够、脆性变化、变形增大等现象。
焊接方法与设备-4焊丝加热与熔化
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
4
§4-2 熔滴过渡与飞溅
（一）表面张力
2R
F 2R
Fσ
K1K2 f (T )
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
w mg 4 r3g
3
作用：平焊（推力）、 立、仰焊（阻力）
③控制熔滴尺寸，防止非轴向过渡
应用
CO2焊方法
32
§4-2 熔滴过渡与飞溅
常用方法
33
§4-2 熔滴过渡与飞溅
（三）脉动送丝控制法
概念 思想
应用
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 利用送丝速度变化产生的惯性力作用推动熔 滴过渡 颗粒、射流过渡MIG 、矩路过渡----CO2
28
§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 （焊丝）---笔尖---球形 熔滴 长大---过渡射滴---射流---多滴---长大
17
§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。
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 。
电弧 与上相似 电极 与上相似
焊丝的熔化和熔滴过渡PPT教案
第42页/共49页
2.3 熔滴过渡及其特点
关于熔滴过渡技术的最新发展
传统上，熔滴过渡在一个电流周期，形式内比较单一，缺乏灵活性，焊缝成 形的好坏在很大程度上仍然依赖于焊工的操作技术水平和心理状态。
2.3 熔滴过渡及其特点
对于φ0.8-φ1.6的焊丝，最佳值约为20V，
短路频率增大，稳定短路过渡。
小于最佳值或过低，
电弧引燃困难，焊接过
程不稳定，弧长短，易
固体短路、焊丝爆断，
使焊接不稳定。
图2.24 短路过渡频率与电弧电压的关系
大于最佳值，弧长较
长，大颗粒长弧过渡，易出现排斥过渡，焊 第40页/共49页
①除重力、表面张力、等离子流力外，电磁 力、斑点压力与电弧形态有关；
②纯促进熔滴过渡力：等离子流力
③依情况而定：重力——平焊：促进力
碍力
立焊、仰焊：阻
碍力
表面张力——长弧焊：阻
第25页/共49页
2.3 熔滴过渡及其特点
熔滴过渡的分类
熔滴过渡过程复杂，对电弧的稳定性、焊 缝成形和冶金过程均有影响。
可得：电磁力对熔滴过渡的影响决定于电 弧形态。dG<dD时，弧根在熔滴底部，电磁 力是阻碍熔滴过渡力；dG>dD时，弧根面积 笼罩整个熔滴，电磁力是促进熔滴过渡力。 （4）等离子流力 对熔滴产生很大推力，是促进熔滴过渡力。 大小与焊丝直径、电流大小有关。 （5）斑点压力 a.撞击力
第23页/共49页
焊丝的熔化和熔滴过渡
会计学
1
焊丝的熔化和熔滴过渡
2.1
焊丝的加热与熔化特性
2.2
熔滴上的作用力
2.3
熔滴过渡及其特点
2.4
焊接飞溅
第1页/共49页
2.3 熔滴过渡及其特点
关于熔滴过渡技术的最新发展
传统上，熔滴过渡在一个电流周期，形式内比较单一，缺乏灵活性，焊缝成 形的好坏在很大程度上仍然依赖于焊工的操作技术水平和心理状态。
2.3 熔滴过渡及其特点
对于φ0.8-φ1.6的焊丝，最佳值约为20V，
短路频率增大，稳定短路过渡。
小于最佳值或过低，
电弧引燃困难，焊接过
程不稳定，弧长短，易
固体短路、焊丝爆断，
使焊接不稳定。
图2.24 短路过渡频率与电弧电压的关系
大于最佳值，弧长较
长，大颗粒长弧过渡，易出现排斥过渡，焊 第40页/共49页
①除重力、表面张力、等离子流力外，电磁 力、斑点压力与电弧形态有关；
②纯促进熔滴过渡力：等离子流力
③依情况而定：重力——平焊：促进力
碍力
立焊、仰焊：阻
碍力
表面张力——长弧焊：阻
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2.3 熔滴过渡及其特点
熔滴过渡的分类
熔滴过渡过程复杂，对电弧的稳定性、焊 缝成形和冶金过程均有影响。
可得：电磁力对熔滴过渡的影响决定于电 弧形态。dG<dD时，弧根在熔滴底部，电磁 力是阻碍熔滴过渡力；dG>dD时，弧根面积 笼罩整个熔滴，电磁力是促进熔滴过渡力。 （4）等离子流力 对熔滴产生很大推力，是促进熔滴过渡力。 大小与焊丝直径、电流大小有关。 （5）斑点压力 a.撞击力
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焊丝的熔化和熔滴过渡
会计学
1
焊丝的熔化和熔滴过渡
2.1
焊丝的加热与熔化特性
2.2
熔滴上的作用力
2.3
熔滴过渡及其特点
2.4
焊接飞溅
第1页/共49页
焊丝的熔化与熔滴过渡
• 2. 2 熔滴过渡与飞溅
4，熔滴过渡的控制
• 脉冲电流控制法
2 焊丝的熔化与熔滴过渡
• 2. 2 熔滴过渡与飞溅
4，熔滴过渡的控制
• 波形控制法
2 焊丝的熔化与熔滴过渡
• 2. 2 熔滴过渡与飞溅
4，熔滴过渡的控制
• 脉动送丝法
• 射流过渡：
2 焊丝的熔化与熔滴过渡
• 2. 2 熔滴过渡与飞溅
2，熔滴过渡的主要形式和特点 • 射流过渡：跳弧条件
U颈 E l2 -l1
2 焊丝的熔化与熔滴过渡
• 2. 2 熔滴过渡与飞溅
2，熔滴过渡的主要形式和特点
• 射流过渡：临界电流
2 焊丝的熔化与熔滴过渡
• 2. 2 熔滴过渡与飞溅
2，熔滴过渡的主要形式和特点
• 射流过渡：临界电流
2 焊丝的熔化与熔滴过渡
• 2. 2 熔滴过渡与飞溅
2，熔滴过渡的主要形式和特点
• 短路过渡：是细焊丝(0.8-1.2mm)气体保护焊在采用小电 流和低电压规范时常见的一种熔滴过渡形式。特点是电 弧时而短路熄灭，时而引弧燃烧；焊丝端头熔滴则是时 而与熔池接触过渡，时而被电弧加热长大。
2 焊丝的熔化与熔滴过渡
• 2. 2 熔滴过渡与飞溅
3，焊丝的熔覆系数和飞溅
• 熔敷效率和熔敷系数
• 电弧焊接过程中，焊丝(条)悠比过渡到焊缝中的金员 重量与使用撑烽丝(条)重量之比称为熔敷效率。用焊条 焊接时，是按焊芯质量来计算。一般情况下熔敷效率可 达90％左右，熔化极员弧焊及埋弧自动焊的熔敷效串要 更高一些。CO2焊和手弧焊有时其熔敷效率只能达到80 ％左右，就是说约有l 0％－20％的焊丝金屑被飞溅、氧 化和蒸发掉。
2 焊丝的熔化与熔滴过渡
4，熔滴过渡的控制
• 脉冲电流控制法
2 焊丝的熔化与熔滴过渡
• 2. 2 熔滴过渡与飞溅
4，熔滴过渡的控制
• 波形控制法
2 焊丝的熔化与熔滴过渡
• 2. 2 熔滴过渡与飞溅
4，熔滴过渡的控制
• 脉动送丝法
• 射流过渡：
2 焊丝的熔化与熔滴过渡
• 2. 2 熔滴过渡与飞溅
2，熔滴过渡的主要形式和特点 • 射流过渡：跳弧条件
U颈 E l2 -l1
2 焊丝的熔化与熔滴过渡
• 2. 2 熔滴过渡与飞溅
2，熔滴过渡的主要形式和特点
• 射流过渡：临界电流
2 焊丝的熔化与熔滴过渡
• 2. 2 熔滴过渡与飞溅
2，熔滴过渡的主要形式和特点
• 射流过渡：临界电流
2 焊丝的熔化与熔滴过渡
• 2. 2 熔滴过渡与飞溅
2，熔滴过渡的主要形式和特点
• 短路过渡：是细焊丝(0.8-1.2mm)气体保护焊在采用小电 流和低电压规范时常见的一种熔滴过渡形式。特点是电 弧时而短路熄灭，时而引弧燃烧；焊丝端头熔滴则是时 而与熔池接触过渡，时而被电弧加热长大。
2 焊丝的熔化与熔滴过渡
• 2. 2 熔滴过渡与飞溅
3，焊丝的熔覆系数和飞溅
• 熔敷效率和熔敷系数
• 电弧焊接过程中，焊丝(条)悠比过渡到焊缝中的金员 重量与使用撑烽丝(条)重量之比称为熔敷效率。用焊条 焊接时，是按焊芯质量来计算。一般情况下熔敷效率可 达90％左右，熔化极员弧焊及埋弧自动焊的熔敷效串要 更高一些。CO2焊和手弧焊有时其熔敷效率只能达到80 ％左右，就是说约有l 0％－20％的焊丝金屑被飞溅、氧 化和蒸发掉。
2 焊丝的熔化与熔滴过渡
焊丝的加热及融化知识
BC段：电压降低，电流减小。 段 电压降低，电流减小。
原因：电弧短，热量损失少；熔滴加热温度低，带走能量少， 原因：电弧短，热量损失少；熔滴加热温度低，带走能量少，从而 溶化系数高。 溶化系数高。 C以下：短路时间增加，能量输入少，从而溶化系数减小。 以下：短路时间增加，能量输入少，从而溶化系数减小。 以下 固有自调节作用： 段 电弧本身有恢复原来弧长的能力。 固有自调节作用：BC段，电弧本身有恢复原来弧长的能力。 极性：一般正接比反接熔化速度大。焊条特例见P ４） 极性：一般正接比反接熔化速度大。焊条特例见 47. 气体介质:见 ５） 气体介质 见P47.
2.2
熔滴过渡和飞溅
电弧焊时，在电弧热作用下焊丝或焊条端部受热熔化形成熔滴， 电弧焊时，在电弧热作用下焊丝或焊条端部受热熔化形成熔滴， 由于受到各种大小不同的作用力，具体形状和位置不断变化， 由于受到各种大小不同的作用力，具体形状和位置不断变化， 从而熔滴以不同的形式脱离焊丝或焊条，过渡到熔池中去。 从而熔滴以不同的形式脱离焊丝或焊条，过渡到熔池中去。
随着电流增加，电弧的电极斑点笼罩面积逐渐扩大， 随着电流增加，电弧的电极斑点笼罩面积逐渐扩大，以致达到熔滴 的根部；这时熔滴与焊丝间形成细颈，全部电流都通过细颈流过， 的根部；这时熔滴与焊丝间形成细颈，全部电流都通过细颈流过，该处 电流密度很高，细颈被过热，其表面将产生大量金属蒸气， 电流密度很高，细颈被过热，其表面将产生大量金属蒸气，从而使细颈 表面具备了产生电极斑点的有利条件，电弧将从熔滴根部跳至细颈根部， 表面具备了产生电极斑点的有利条件，电弧将从熔滴根部跳至细颈根部， 形成很强的等离子流力。熔滴过渡的主要力是等离子流力。 形成很强的等离子流力。熔滴过渡的主要力是等离子流力。 射流过渡的临界电流及其影响因素 定义：发生跳弧现象的最小电流。 定义：发生跳弧现象的最小电流。ICr. 影响因素：焊丝的种类、直径；焊丝干伸长；气体介质（ CO2解离， 影响因素：焊丝的种类、直径；焊丝干伸长；气体介质（如CO2解离， 解离 使电弧收缩不易扩展， 增加；但若在氩气中加入氧气， 降低）； 使电弧收缩不易扩展， ICr增加；但若在氩气中加入氧气， ICr降低）； 电极表面状态积极性。 电极表面状态积极性。 特点： 特点： 焊接电流必须大于I 电弧明显分为两层： 焊接电流必须大于ICr；电弧明显分为两层：一条黑线和圆锥状烁亮 电弧稳定，对气体的保护影响小； 区；电弧稳定，对气体的保护影响小；电流与电压的波形几乎是两条平 行线；输入功率大，熔深大，适合于焊接后件，不适合于焊接薄件。 行线；输入功率大，熔深大，适合于焊接后件，不适合于焊接薄件。 大电流MIG焊或大电流富氩混合气体保护焊出现。 大电流MIG焊或大电流富氩混合气体保护焊出现。 MIG焊或大电流富氩混合气体保护焊出现
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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
4
§4-2 熔滴过渡与飞溅
（一）表面张力
2R
F 2R
Fσ
K1K2 f (T )
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
w mg 4 r3g
3
作用：平焊（推力）、 立、仰焊（阻力）
5
§4-2 熔滴过渡与飞溅
（三）电磁力
Fcz I 2 ln dD ds
Fcz I 2 ln dG dD
当dG>dD易过渡;dG<dD斑点压力 （四）等离子流力: 过渡有利
dS dD
dG
（五）斑点力 （六）爆破力
电磁收缩力 蒸气反作用力 粒子撞击力
6
§4-2 熔滴过渡与飞溅
二、熔滴过渡的主要形式及特点
mn
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
25
§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
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 弧柱辐射 次要
电阻热
PS=I2RS
PA=I（UA+UW+UT） PK=I（UK-UW-UT）
铝 、铜 不计 不锈钢 较大
综合： Pm I (U m IRs )
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。
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
uft1 t2t源自1§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
22
§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
16
§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：低弧长（2~8毫米），铝MIG焊时
大
Ua
滴 区
射滴区 亚射流区
短路区
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 。
1.短路过渡过程的特点 ①电弧：燃烧---熄弧---燃烧---熄弧 ②熔滴：长大----短路---长大----短路
19
§4-2 熔滴过渡与飞溅
③焊1.短接路电过渡流过与程电的特压波形
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
20
§4-2 熔滴过渡与飞溅
23
§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：
蒸发
氧化 飞溅
过渡
（一）熔敷效率和熔敷系数
m
Wm Wn
100%, y概念g
/
Ah
s
m y m
100%, 损失系数
24
§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 m f 100% 飞溅率
条件： 富Ar，直流反接I>I临 射流过程分析：
b L1 a
L2
EL1 EL2 Uba
U ba
E
L1 L2
15
§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。
于重力加速度
过渡力
推力：电磁力、重力、等离子流力 阻力：表面强力
11
§4-2 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
13
§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
8
§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
轴向
缩颈
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
10
§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
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
7
§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。 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。
17
§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。
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 。
2
§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
影响因素
焊接电流与电压 焊丝表面状态 保护气体介质 熔滴过渡形式
3
§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）。
26
§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