12 焊丝熔化及熔滴过渡PPT课件
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第一章 电弧焊基础知识
§2 焊丝熔化及熔滴过渡
Welding wire Melting and droplet transfer
材料成型及控制工程
1
主要内容
一、焊丝的加热与熔化特性 二、熔滴上的作用力 三、熔滴过渡的主要形式、特点及控制
2
一、焊丝熔化的热量来源
焊丝的作用有两个： 作为电极导电 用做填充金属
根据外观形态，熔滴尺寸以及过渡频率等特
征。熔滴过渡通常可分为三种基本类型，即自由
过渡(Free Flight)、接触过渡(Contacting Transfer)
外界干扰发生变化时，能自动回 复到原来长度的特性。
8
影响焊丝熔化速度的因素总结
电流：电流↑→熔化速度↑ 电压：
➢ 较长弧长范围内，电压变化→不影响焊丝的熔化 ➢ 在较短弧长范围内，电压↓→熔化系数↑（自调节作用 ➢ 在更短弧长范围内，电压↓→熔化系数↓ 电流极性：焊丝为阴极（正接）时，熔化速度大 气体介质：反接时介质的影响不大，正接时介质的影响比 较复杂，无明显规律
熔化极气体保护焊时，UK>>UW
所以，同种材料，在相同的电流的作用下，焊丝 作为阴极的产热将比焊丝作为阳极时产热多。因 为散热条件相近，所以焊丝接负(正接)时比焊丝接 正（反接）时熔化快。
5
(2)电阻热：
PR=I2RS Rs=ρLs/S Ls为焊丝的 伸出长度
6
(3）总热量
接负：Pm=PK+PR= I（UK -Uw）+ I2Rs
16
上述诸力，对于熔滴过渡的作
用随工艺条件、焊接位置以及熔滴
状态等的变化而异。例如，长弧焊
时，表面张力总是阻碍熔滴从焊丝
末端脱离，而成为反过渡力。但短
弧焊时．当熔滴与熔池金属短路并
形成液态金属过桥时(图30)，由于
与熔池接触界面很大，使向下的表
面张力远大于焊丝端向上的表面张
力，结果使液桥被拉进熔池而有利
12
（1）电磁收缩力
电磁力对熔滴过渡的影响取决于电弧形态
在熔滴端部与弧柱间导电的 弧根面积的大小将决定该处电磁力 的方向，如果弧根直径小于熔滴直径，此处电磁力合力向上，阻 碍熔滴过渡；反之，若弧根面积笼罩整个 熔滴，此处电磁力合 力向下，促进熔滴过渡。
13
（2）等离子流力
等离子流力：电流较大时， 高速等离子流力对熔滴产 生很大的推力，使之沿轴 线方向运动。
斑点面积比较小的时 候，斑点压力常常阻 碍熔滴过渡；斑点面 积比较大的时候，笼 罩整个熔滴，斑点压 力促进熔滴过渡。
15
3. 爆破力
当熔滴内部因冶金反应而生 成气体或者含有易蒸发金属 时，在电弧高温的作用下， 使气体体积膨胀而产生的内 压力，致使熔滴爆破，这一 内压力称为爆破力，它促进 熔滴过渡，但产生飞溅。
在仰焊或其它位置（立焊、横焊）焊接时，却有利于熔滴过渡。
因为一是熔滴与熔池接触时，表面张力有将熔滴拉入熔池的作
用；二是使熔池或熔滴不易流淌。
11
2. 电弧力
电弧对熔滴和熔池的机械作用力包括：
➢ 电磁收缩力 ➢ 等离子流力 ➢ 斑点力
电弧力只有在焊接电流较大的时候，才对 熔滴过渡起主要作用；电流小时，重力表 面张力其主要作用。
电弧等离子流力随着等离子流从焊丝末端侧面切人，并
冲向熔池而产生，它有助于熔滴脱离焊丝，并使其加速
通过电弧空间进入熔池。等离子流力与焊丝直径和焊接
电流有密切关系，采用的焊丝直径越细，电流越大，产
生的等离子流力和流速越大，因而对熔滴推力也就越大。
在大电流焊接时，等离子流力会显著地影响熔滴过渡特
性。
14
焊丝伸出长度（10
－30mm）
焊丝电阻率
7
二、焊丝熔化速度及熔化系数
焊丝的熔化速度：单位时间内，
熔化的焊丝的长度。m/h或 m/min或者kg/h
焊丝的熔化系数：单位时间内通
过单位电流时焊丝的熔化量。 g/(A.h)
等熔化曲线：送丝速度与熔化速
度相等条件下，获得的电流电压 的关系。
电弧的固有调节作用：弧长因
于熔滴过渡。电磁力也有相同的情
况。当熔滴短路时，电流呈发散形
(图31)，此时电磁力的轴向分力则
有助于熔滴过渡。
图1-30 形成液态桥时表面张力 的作用
1-焊丝 2-液态金属过桥 3-母材
图1-31 形成液态桥时电磁力的作用
1-焊丝 2-液态金属桥 3-电流 4-母
材
17
四 熔滴过渡主要形式及其特点
焊丝熔化的热量来源分两种情况： 熔化极电弧焊：
阴极区产生的电弧热 阳极区产生的电弧热 焊丝伸出长度上的电阻热 弧柱区的热量作用比较小
非熔化极电弧焊：弧柱区产热熔化焊丝
3
（1）电弧热
阴极区：PK=IUK-IUW-IUT
阳极区：PA=IUA+IUW+IUT
UK阴极压降 UA阳极压降
电流密度较大时：近似为0
在一定条件下，斑
（3）斑点力
点压力将阻碍金属 熔滴的过渡。通常
阳极受到的斑点压
斑点力组成：
力比阴极受到的斑
正离子或电子对熔滴的撞击力
点压力要小，因而 焊丝为阳极时熔滴
电极材料蒸发时产生的反作用力
Βιβλιοθήκη Baidu
过渡的阻碍力较小。 这也是许多熔化极
弧根面积很小时指向熔滴的电磁收缩电接力弧的焊主采要用原直因流之反一。
UW逸出电压
UT弧柱温度等效电压
电弧温度6000K时：小于1V
阴极区：PK=IUK - IUW= I (UK - UW) 阳极区：PA=IUW
焊丝接负时：焊丝加热与熔化取决于（UK -UW）。 焊丝接正时：主要取决于材料逸出功和电流的大小。
4
（1）电弧热
阴极区：PK=I(UK -UW) 阳极区：PA=IUW
接正：Pm=PA+PR= I(Uw + IRs) + I2Rs
写错 了！
合并： Pm= I（Um+ IRs）
焊丝接正时 Um=UW
电弧热的
焊丝接负时 Um=UK - UW 等效电压
➢所以影响产热的因素包括：
电流、
影响电子发射的因素(UK、 UW )
影响电阻热的因素（Rs）
焊丝材料 有无氧化膜 焊丝熔点 焊丝直径
伸出长度：Ls↑→熔化速度↑ 焊丝直径：d↑→熔化速度↓
9
三、熔滴上的作用力
1. 重力及表面张力 2. 电弧力 3. 爆破力 、、、、、、
10
1. 重力及表面张力
焊丝直径较大而电流较小时重力及表面张力起主要作用
Fδ=2Rπσ 细焊 丝
只有重力和其它作用力的合力超过Fδ时，熔滴才能脱离焊丝过 渡到熔池中去。因此．一般情况下Fδ是阻碍熔滴过渡的力。但
§2 焊丝熔化及熔滴过渡
Welding wire Melting and droplet transfer
材料成型及控制工程
1
主要内容
一、焊丝的加热与熔化特性 二、熔滴上的作用力 三、熔滴过渡的主要形式、特点及控制
2
一、焊丝熔化的热量来源
焊丝的作用有两个： 作为电极导电 用做填充金属
根据外观形态，熔滴尺寸以及过渡频率等特
征。熔滴过渡通常可分为三种基本类型，即自由
过渡(Free Flight)、接触过渡(Contacting Transfer)
外界干扰发生变化时，能自动回 复到原来长度的特性。
8
影响焊丝熔化速度的因素总结
电流：电流↑→熔化速度↑ 电压：
➢ 较长弧长范围内，电压变化→不影响焊丝的熔化 ➢ 在较短弧长范围内，电压↓→熔化系数↑（自调节作用 ➢ 在更短弧长范围内，电压↓→熔化系数↓ 电流极性：焊丝为阴极（正接）时，熔化速度大 气体介质：反接时介质的影响不大，正接时介质的影响比 较复杂，无明显规律
熔化极气体保护焊时，UK>>UW
所以，同种材料，在相同的电流的作用下，焊丝 作为阴极的产热将比焊丝作为阳极时产热多。因 为散热条件相近，所以焊丝接负(正接)时比焊丝接 正（反接）时熔化快。
5
(2)电阻热：
PR=I2RS Rs=ρLs/S Ls为焊丝的 伸出长度
6
(3）总热量
接负：Pm=PK+PR= I（UK -Uw）+ I2Rs
16
上述诸力，对于熔滴过渡的作
用随工艺条件、焊接位置以及熔滴
状态等的变化而异。例如，长弧焊
时，表面张力总是阻碍熔滴从焊丝
末端脱离，而成为反过渡力。但短
弧焊时．当熔滴与熔池金属短路并
形成液态金属过桥时(图30)，由于
与熔池接触界面很大，使向下的表
面张力远大于焊丝端向上的表面张
力，结果使液桥被拉进熔池而有利
12
（1）电磁收缩力
电磁力对熔滴过渡的影响取决于电弧形态
在熔滴端部与弧柱间导电的 弧根面积的大小将决定该处电磁力 的方向，如果弧根直径小于熔滴直径，此处电磁力合力向上，阻 碍熔滴过渡；反之，若弧根面积笼罩整个 熔滴，此处电磁力合 力向下，促进熔滴过渡。
13
（2）等离子流力
等离子流力：电流较大时， 高速等离子流力对熔滴产 生很大的推力，使之沿轴 线方向运动。
斑点面积比较小的时 候，斑点压力常常阻 碍熔滴过渡；斑点面 积比较大的时候，笼 罩整个熔滴，斑点压 力促进熔滴过渡。
15
3. 爆破力
当熔滴内部因冶金反应而生 成气体或者含有易蒸发金属 时，在电弧高温的作用下， 使气体体积膨胀而产生的内 压力，致使熔滴爆破，这一 内压力称为爆破力，它促进 熔滴过渡，但产生飞溅。
在仰焊或其它位置（立焊、横焊）焊接时，却有利于熔滴过渡。
因为一是熔滴与熔池接触时，表面张力有将熔滴拉入熔池的作
用；二是使熔池或熔滴不易流淌。
11
2. 电弧力
电弧对熔滴和熔池的机械作用力包括：
➢ 电磁收缩力 ➢ 等离子流力 ➢ 斑点力
电弧力只有在焊接电流较大的时候，才对 熔滴过渡起主要作用；电流小时，重力表 面张力其主要作用。
电弧等离子流力随着等离子流从焊丝末端侧面切人，并
冲向熔池而产生，它有助于熔滴脱离焊丝，并使其加速
通过电弧空间进入熔池。等离子流力与焊丝直径和焊接
电流有密切关系，采用的焊丝直径越细，电流越大，产
生的等离子流力和流速越大，因而对熔滴推力也就越大。
在大电流焊接时，等离子流力会显著地影响熔滴过渡特
性。
14
焊丝伸出长度（10
－30mm）
焊丝电阻率
7
二、焊丝熔化速度及熔化系数
焊丝的熔化速度：单位时间内，
熔化的焊丝的长度。m/h或 m/min或者kg/h
焊丝的熔化系数：单位时间内通
过单位电流时焊丝的熔化量。 g/(A.h)
等熔化曲线：送丝速度与熔化速
度相等条件下，获得的电流电压 的关系。
电弧的固有调节作用：弧长因
于熔滴过渡。电磁力也有相同的情
况。当熔滴短路时，电流呈发散形
(图31)，此时电磁力的轴向分力则
有助于熔滴过渡。
图1-30 形成液态桥时表面张力 的作用
1-焊丝 2-液态金属过桥 3-母材
图1-31 形成液态桥时电磁力的作用
1-焊丝 2-液态金属桥 3-电流 4-母
材
17
四 熔滴过渡主要形式及其特点
焊丝熔化的热量来源分两种情况： 熔化极电弧焊：
阴极区产生的电弧热 阳极区产生的电弧热 焊丝伸出长度上的电阻热 弧柱区的热量作用比较小
非熔化极电弧焊：弧柱区产热熔化焊丝
3
（1）电弧热
阴极区：PK=IUK-IUW-IUT
阳极区：PA=IUA+IUW+IUT
UK阴极压降 UA阳极压降
电流密度较大时：近似为0
在一定条件下，斑
（3）斑点力
点压力将阻碍金属 熔滴的过渡。通常
阳极受到的斑点压
斑点力组成：
力比阴极受到的斑
正离子或电子对熔滴的撞击力
点压力要小，因而 焊丝为阳极时熔滴
电极材料蒸发时产生的反作用力
Βιβλιοθήκη Baidu
过渡的阻碍力较小。 这也是许多熔化极
弧根面积很小时指向熔滴的电磁收缩电接力弧的焊主采要用原直因流之反一。
UW逸出电压
UT弧柱温度等效电压
电弧温度6000K时：小于1V
阴极区：PK=IUK - IUW= I (UK - UW) 阳极区：PA=IUW
焊丝接负时：焊丝加热与熔化取决于（UK -UW）。 焊丝接正时：主要取决于材料逸出功和电流的大小。
4
（1）电弧热
阴极区：PK=I(UK -UW) 阳极区：PA=IUW
接正：Pm=PA+PR= I(Uw + IRs) + I2Rs
写错 了！
合并： Pm= I（Um+ IRs）
焊丝接正时 Um=UW
电弧热的
焊丝接负时 Um=UK - UW 等效电压
➢所以影响产热的因素包括：
电流、
影响电子发射的因素(UK、 UW )
影响电阻热的因素（Rs）
焊丝材料 有无氧化膜 焊丝熔点 焊丝直径
伸出长度：Ls↑→熔化速度↑ 焊丝直径：d↑→熔化速度↓
9
三、熔滴上的作用力
1. 重力及表面张力 2. 电弧力 3. 爆破力 、、、、、、
10
1. 重力及表面张力
焊丝直径较大而电流较小时重力及表面张力起主要作用
Fδ=2Rπσ 细焊 丝
只有重力和其它作用力的合力超过Fδ时，熔滴才能脱离焊丝过 渡到熔池中去。因此．一般情况下Fδ是阻碍熔滴过渡的力。但