12 焊丝熔化及熔滴过渡PPT课件
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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
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
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2.焊丝熔化及熔滴过渡资料
15
三、熔滴上的作用力
1. 重力及表面张力 2. 电弧力 3. 爆破力
16
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
17
重力及表面张力
18
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。
熔滴过渡录像
24
1．熔滴过渡分类：
接触过渡
自由过
渣壁过
25
(a) E5003熔滴直径变化 (b) E5015熔滴直径变化 (c) E5015焊条短路过渡
不同焊条焊接时的熔滴过渡过程高速摄影
26
1．熔滴过渡分类：
大颗粒过渡
颗粒过渡排斥过渡
细滴过渡
(1)自由过渡喷射过渡射 射流 滴过 过渡 渡
电弧焊基础知识
焊丝熔化及熔滴过渡
Welding wire Melting and droplet transfer
材料成型及控制工程 2011
1ห้องสมุดไป่ตู้
主要内容
一、焊丝熔化的热量来源 二、焊丝熔化速度及熔化系数 三、熔滴上的作用力 四、主要熔滴过渡形式及其特点 五、熔滴过渡的控制
2
一、焊丝熔化的热量来源
焊丝接正时 Um=UW 焊丝接负时 Um=UK- UW
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）
9
影响产热的因素
焊丝材料 有无氧化膜 焊丝熔点 焊丝直径 焊丝伸出长度 焊丝电阻率
三、熔滴上的作用力
1. 重力及表面张力 2. 电弧力 3. 爆破力
16
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
17
重力及表面张力
18
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。
熔滴过渡录像
24
1．熔滴过渡分类：
接触过渡
自由过
渣壁过
25
(a) E5003熔滴直径变化 (b) E5015熔滴直径变化 (c) E5015焊条短路过渡
不同焊条焊接时的熔滴过渡过程高速摄影
26
1．熔滴过渡分类：
大颗粒过渡
颗粒过渡排斥过渡
细滴过渡
(1)自由过渡喷射过渡射 射流 滴过 过渡 渡
电弧焊基础知识
焊丝熔化及熔滴过渡
Welding wire Melting and droplet transfer
材料成型及控制工程 2011
1ห้องสมุดไป่ตู้
主要内容
一、焊丝熔化的热量来源 二、焊丝熔化速度及熔化系数 三、熔滴上的作用力 四、主要熔滴过渡形式及其特点 五、熔滴过渡的控制
2
一、焊丝熔化的热量来源
焊丝接正时 Um=UW 焊丝接负时 Um=UK- UW
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）
9
影响产热的因素
焊丝材料 有无氧化膜 焊丝熔点 焊丝直径 焊丝伸出长度 焊丝电阻率
焊丝的熔化与熔滴过渡
第2章 焊丝的熔化与熔滴过渡
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。
2.1 焊丝的加热与熔化
一
焊丝的作用
１） 作为电弧的一个电极；
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。熔 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 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(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。
图2-2 铝焊丝熔化速度与电流的关系
图2-3 不锈钢焊丝熔化速度与电流的关系
图2-4 GMAW电弧的固有自调节作用 a.铝焊丝 (Φ1.6mm) b.钢焊丝(Φ2.4mm)
图2-5 Ar与CO2混合比(体积分数)对焊丝熔化速度的影响
图2-6 铝焊丝氩弧焊不同极性时焊丝熔化速度
2 熔滴过渡和飞溅
4
等离子流力：促进熔反作用力、电磁力。
6
爆破力：促进过渡。
综上所述：
1）除重力、表面张力、爆破力外，其余力都与电弧形态有关。
2） 熔滴上的作用力对熔滴过渡的影响应从焊缝空间位置、熔滴过渡形式、 电弧形态、工艺条件等综合考虑。
二
熔滴过渡的主要形式及其特点
分为三种：自由过渡、接触过渡（短路过渡）和渣壁过渡。
FG＝mg ＝(4 ／3)πR D3ρg
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。 Fσ＝2πRσ
式中 ： R——焊丝半径；σ——表面张力系数。
Fa
表面张力是促进熔滴过渡还是阻止过渡应针
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。
2.1 焊丝的加热与熔化
一
焊丝的作用
１） 作为电弧的一个电极；
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。熔 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 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(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。
图2-2 铝焊丝熔化速度与电流的关系
图2-3 不锈钢焊丝熔化速度与电流的关系
图2-4 GMAW电弧的固有自调节作用 a.铝焊丝 (Φ1.6mm) b.钢焊丝(Φ2.4mm)
图2-5 Ar与CO2混合比(体积分数)对焊丝熔化速度的影响
图2-6 铝焊丝氩弧焊不同极性时焊丝熔化速度
2 熔滴过渡和飞溅
4
等离子流力：促进熔反作用力、电磁力。
6
爆破力：促进过渡。
综上所述：
1）除重力、表面张力、爆破力外，其余力都与电弧形态有关。
2） 熔滴上的作用力对熔滴过渡的影响应从焊缝空间位置、熔滴过渡形式、 电弧形态、工艺条件等综合考虑。
二
熔滴过渡的主要形式及其特点
分为三种：自由过渡、接触过渡（短路过渡）和渣壁过渡。
FG＝mg ＝(4 ／3)πR D3ρg
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。 Fσ＝2πRσ
式中 ： R——焊丝半径；σ——表面张力系数。
Fa
表面张力是促进熔滴过渡还是阻止过渡应针
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。
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。
第二章焊丝熔化与熔滴过渡
精心整理第二章焊丝的熔化及熔滴过渡熔化极电弧焊的焊丝（条）具有两个作用：一是作为电极并与工件之间产生电弧；另是本身被加热熔化并作为填充金属过渡到熔池中去。
焊丝（条）的熔化及熔滴过渡，是熔化极电弧焊接过程中的重要物理现象，熔滴过渡方式及特点将直接影响焊接质量和生产效率。
第一节焊丝的加热与熔化一、焊丝的加热与熔化特性熔化极气体保护焊接时，焊丝均为冷阴极材料；在使用含有焊剂的埋弧焊或碱性药皮手弧焊等焊接情况下，UK >>UW所以Pk>PA，这时，在同一材料和同一电流情况下，焊丝（条）为阴极（正接）时的产生热量要比为阳极（反接）时多。
因散热条件相同，所以焊丝（条）接负时比焊丝（条）接正时熔化快。
焊丝除了受电弧的加热外，在自动和半自动焊时，从焊丝与导电嘴的接触点到焊丝端头的一段焊丝（即焊丝伸出长度用表示）有焊接电流流过，所产生电阻热对焊丝有预热作用，从而影响焊丝的熔化速度（图2-1）。
特别是焊丝比较细和焊丝金属的电阻系数比较大时（如不锈钢），这种影响更为明显。
焊丝伸出长度的电阻热为：P R=I2RsRs=PLs/S（2-4）式中Rs----为Ls段的电阻值；P-----焊丝的电阻率；Ls----焊丝的伸出长度；S----焊丝的断面积。
材料不同时，焊丝伸出长度部分产生的电阻热也不同。
如熔化极气体保护焊时，通常Ls=10～30mm，对于导电良好的铝和铜等金属，PR 与PA或PK相比是很小的，可忽略不计。
而对钢和钛等材）来表这是mα因电流数值不同而变化所致。
弧长较长时，电弧电压的变化对焊丝熔化速度影响不大；但在弧长较短的范围内，电弧电压降低，反而使得焊丝熔化速度增加。
在铝合金焊接时这种现象特别明显，图2-4a中的各条曲线，表示了直径为φ1.6mm铝合金焊丝等速送进时的熔化速度与电弧电压及电流的关系。
由图中可见，当弧长较长时，曲线AB段段与横轴垂直，此时的焊丝送进速度与熔化速度相平衡，焊丝的熔化速度主要决定于电流的大小。
焊丝熔化及熔滴过渡
飞溅大，金属过渡少。
39
5. 接触过渡
接触过渡:焊丝（或焊条）端部的熔滴与熔池表面通过接触而 过渡的方式。可分为：短路过渡
搭桥过渡
短路过渡:电流较小，电弧 电压较低，弧长比较短， 熔滴未长成大滴就与熔池 接触形成液态金属短路， 电弧熄灭，金属熔滴过渡 到熔池中去。随后，电弧 重新引燃，如此交替，这 种过渡称为短路过渡。
对于不锈钢等不容忽略
10
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
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：弧长因外界干扰发 生变化时，能自动回复到原来长度的特性。
一定的临界值，过渡形式才会从滴状过渡变为射滴过渡
射滴过渡特点：
斑点力和重力促进熔滴过渡 表面张力阻碍熔滴过渡 飞溅小，成型好 电流有临界值，且电流区间窄，难调 电弧成钟罩型
32
3．喷射过渡
射流过渡：熔滴呈细小颗粒，
沿焊丝的铅笔尖状的端头以喷
射状态快速通过电弧空间向熔
池过渡的形式。
35
3．喷射过渡
旋转射流过渡：特
大电流MIG焊，焊丝伸 出长度较大，焊接电流 远大于射流临界电流， 液态金属长度增加，射 流过渡的细滴高速喷出 产生较大的反作用力， 一旦偏离轴线将产生旋 转射流过渡，电弧不稳、 成型不良、飞溅严重。
36
3．喷射过渡
亚射流过渡：大电流MIG焊铝合金时，弧压较低，电弧
旋转射流过渡
爆炸过渡
(2)接触过渡搭 短桥 路过 过渡 渡 (3)渣壁过渡套 渣筒 壁过 过渡 渡
39
5. 接触过渡
接触过渡:焊丝（或焊条）端部的熔滴与熔池表面通过接触而 过渡的方式。可分为：短路过渡
搭桥过渡
短路过渡:电流较小，电弧 电压较低，弧长比较短， 熔滴未长成大滴就与熔池 接触形成液态金属短路， 电弧熄灭，金属熔滴过渡 到熔池中去。随后，电弧 重新引燃，如此交替，这 种过渡称为短路过渡。
对于不锈钢等不容忽略
10
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
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：弧长因外界干扰发 生变化时，能自动回复到原来长度的特性。
一定的临界值，过渡形式才会从滴状过渡变为射滴过渡
射滴过渡特点：
斑点力和重力促进熔滴过渡 表面张力阻碍熔滴过渡 飞溅小，成型好 电流有临界值，且电流区间窄，难调 电弧成钟罩型
32
3．喷射过渡
射流过渡：熔滴呈细小颗粒，
沿焊丝的铅笔尖状的端头以喷
射状态快速通过电弧空间向熔
池过渡的形式。
35
3．喷射过渡
旋转射流过渡：特
大电流MIG焊，焊丝伸 出长度较大，焊接电流 远大于射流临界电流， 液态金属长度增加，射 流过渡的细滴高速喷出 产生较大的反作用力， 一旦偏离轴线将产生旋 转射流过渡，电弧不稳、 成型不良、飞溅严重。
36
3．喷射过渡
亚射流过渡：大电流MIG焊铝合金时，弧压较低，电弧
旋转射流过渡
爆炸过渡
(2)接触过渡搭 短桥 路过 过渡 渡 (3)渣壁过渡套 渣筒 壁过 过渡 渡
【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
焊丝熔化与熔滴过渡..
2、沿套筒过渡 产生于SMAW 条件： 1）厚药皮 2）酸性药皮
（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
1
2
3
4
短路过渡过程及电流、电压波形
短路过渡
短路过渡 • 主要用于:φ1.6mm以下的细丝CO2气 体保护焊或使用碱性焊条，采用低 电压、小电流焊接工艺的焊条电弧 焊。 • 定义：由于电压低，电弧较短，熔 滴尚未长成大滴时即与熔池接触而 形成短路液桥，在向熔池方向的表 面张力及电磁收缩力的作用下,熔滴 金属过渡到熔池中去这样的过渡形 式称为短路过渡。 • 应用：这种过渡电弧稳定，飞溅较 小，熔滴过渡频率高（每秒可达几 十次至一百多次），焊缝成型良好。 广泛用于薄板结构及全位置焊接。
1．焊接电流的影响
• 电弧热与电流成正比，电阻热与电流平方成正比。 电流增大，熔化焊丝的电阻热和电弧热增加，焊 丝熔化速度加快。
铝焊丝，可近似为： Pm＝IUm 焊丝直径越小，焊丝的熔化系 数越大，斜率越大。
图2-2 铝焊丝熔化速度与电流的关系
图2-3 不锈钢焊丝熔化速度与电流的关系
a
Ua Ua
粗滴过渡 滴状过渡 排斥过渡 细滴过渡 射滴过渡 (1)自由过渡喷射过渡射流过渡 旋转射流过渡 爆炸过渡
短路过渡 (2)接触过渡 搭桥过渡 沿渣壳过渡 (3)渣壁过渡 套筒过渡
（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： （1）aD=g （2）轴向 （3）dD>ds 2）大滴排斥 特点： （1）aD=g （2）非轴向，有飞溅 （3）dD >ds 2、细颗粒过渡，出现在CO2焊中 特点： （1）aD>g （2）非轴向 （3）DD<ds
焊丝的加热与熔化概述(PPT 39页)
28
29
§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 熔滴 应用
跳弧收缩-半球 有形成笔尖趋向 长大-滴状过度-长大（脉冲后期、基值前期） 过程稳定，全位置焊接
29
30
§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
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
6
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。
16
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 。
24
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
25
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 。
29
§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 熔滴 应用
跳弧收缩-半球 有形成笔尖趋向 长大-滴状过度-长大（脉冲后期、基值前期） 过程稳定，全位置焊接
29
30
§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
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
6
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。
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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。
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 。
24
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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
25
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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 。
焊丝的熔化与熔滴过渡
时，自由过渡又可区分为滴状过渡、喷射过渡和爆炸过 渡等三种形式。
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
• 接触过渡：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。在熔化极气体保护焊时，这 种接触短路过渡后又重新引燃电弧的接触短路过渡形式
也称之为短路过渡。TIG焊时，焊丝作为填充金属，它 与工件之间不产生电弧，也有称为搭桥过渡的。
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
熔敷系数y，是指单位时间、单位焊接电统内所熔敷到
焊继上的焊丝金属质量。 损失系数：
s=m -my 100%
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
• 飞溅：
1，熔滴上的作用力 • 假如熔滴呈球形拉断后在焊丝上
不保留液体金属，那么
2R=4r3g
3
r =3 3 R 2 gR
2 焊丝的熔化与熔滴过渡
• 2. 2 熔滴过渡与飞溅
1，熔滴上的作用力 • 电磁力
Fcz
=I
2
ln
dD ds
Fcz
=I
2
ln
dG dD
2 焊丝的熔化与熔滴过渡
• 2. 2 熔滴过渡与飞溅
2，焊丝的熔化速度、熔化系数及其影响因素 • 焊接电流和电压的影响
2 焊丝的熔化与熔滴过渡
• 2. 1 焊丝的加热与熔化
2，焊丝的熔化速度、熔化系数及其影响因素 • 电流极性、焊丝表面状态
2 焊丝的熔化与熔滴过渡
• 2. 1 焊丝的加热与熔化
2，焊丝的熔化速度、熔化系数及其影响因素 • 保护气体
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
• 接触过渡：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。在熔化极气体保护焊时，这 种接触短路过渡后又重新引燃电弧的接触短路过渡形式
也称之为短路过渡。TIG焊时，焊丝作为填充金属，它 与工件之间不产生电弧，也有称为搭桥过渡的。
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
熔敷系数y，是指单位时间、单位焊接电统内所熔敷到
焊继上的焊丝金属质量。 损失系数：
s=m -my 100%
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
• 飞溅：
1，熔滴上的作用力 • 假如熔滴呈球形拉断后在焊丝上
不保留液体金属，那么
2R=4r3g
3
r =3 3 R 2 gR
2 焊丝的熔化与熔滴过渡
• 2. 2 熔滴过渡与飞溅
1，熔滴上的作用力 • 电磁力
Fcz
=I
2
ln
dD ds
Fcz
=I
2
ln
dG dD
2 焊丝的熔化与熔滴过渡
• 2. 2 熔滴过渡与飞溅
2，焊丝的熔化速度、熔化系数及其影响因素 • 焊接电流和电压的影响
2 焊丝的熔化与熔滴过渡
• 2. 1 焊丝的加热与熔化
2，焊丝的熔化速度、熔化系数及其影响因素 • 电流极性、焊丝表面状态
2 焊丝的熔化与熔滴过渡
• 2. 1 焊丝的加热与熔化
2，焊丝的熔化速度、熔化系数及其影响因素 • 保护气体
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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。
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。
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)
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
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
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
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
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
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
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
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。
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
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
熔化ห้องสมุดไป่ตู้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
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。
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
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
（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。
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（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。
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。
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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。
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)
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
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
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（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
伸出长度：Ls↑→熔化速度↑ 焊丝直径：d↑→熔化速度↓
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三、熔滴上的作用力
1. 重力及表面张力 2. 电弧力 3. 爆破力 、、、、、、
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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
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
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四 熔滴过渡主要形式及其特点
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。
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外界干扰发生变化时，能自动回 复到原来长度的特性。
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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
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
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。
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
焊丝伸出长度（10
－30mm）
焊丝电阻率
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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
熔化ห้องสมุดไป่ตู้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
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。
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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。
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
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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
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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
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。
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（1）电弧热
阴极区：PK=I(UK -UW) 阳极区：PA=IUW