第二章 焊丝的熔化和熔滴的过渡——【《熔焊方法及设备(第2版)》王宗杰】
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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
熔焊原理第二章
熔滴过渡
一、熔滴的过渡特性
１、熔滴的比表面积和相互作用时间 熔滴比表面积，即熔滴的表面积与其体积或质 量之比。在熔滴长大的过程中其比表面积也应当 是变化的，熔滴的比表面积取决于它的形状和尺 寸 。熔滴与周围介质相互作用的时间越长，冶金 反应越充分 。 2 、熔滴的温度 熔滴的温度是研究熔滴阶段各种物理化学反应 时不可缺少的重要参数。试验表明，熔滴的平均 温度随焊接电流的增加而升高，并随焊丝直径的 增加而降低。对焊接低碳钢而言，熔滴的平均温 度波动在2100～2700K的范围内。
母材的熔化与焊缝的形成
3、熔池的温度
熔池各点的温度分布不均匀，根据温度分布及 变化规律，以热源中心为界可将熔池划分为头部与 尾部两部分。
4、熔池的流动
使熔池中液态金属发生运动的主要原因如下 ： １、液体金属的密度差所产生的自由对流运动； ２、表面张力差所引起的强制对流运动； ３、热源的各种机械力所产生的搅拌作用，使熔池 处于运动状态。
焊缝金属的构成
焊条（焊丝）的加热与熔化 熔滴过渡 母材的熔化与焊缝的形成
焊条（焊丝）的加热与熔化
一、焊条（焊丝）的加热
电弧焊时，加热和熔化焊条（或焊丝）的能量有： 焊接电流通过焊芯时所产生的电阻热、焊接电弧传 给焊条端部的热能 。 １、电阻加热 QR＝I2Ｒt ２、电弧加热 经测量表明，焊条的熔化主要依靠电弧的热量，电 阻热占次要地位。
熔滴过渡
三、熔滴过渡的作用力
根据作用力的来源不同，熔滴过渡的作用力主要有： 1、重力 2、表面张力 3、电磁力 4、熔滴爆破力 渡
四、熔滴过渡的形式
1、短路过渡 2、颗粒状过渡 3、喷射过渡 4、渣壁过渡
母材的熔化与焊缝的形成
一、母材的熔化与熔池的形成
第四章 电弧焊自动控制基础——【《熔焊方法及设备(第2版)》王宗杰】
向电容C2充电，当C2两端的电压达到单结晶体管VU的导通电压 时，单结晶体管VU导通，使继电器KT吸合（在此之前由R1和KT 线圈构成的通路中的电流不能够使KT吸合）。C2的充电时间即 为KT的延时吸合时间，变动R6可以调节这一时间。KT动作后， C2被R5短接，以免C2重复充电。当切断电源时，KT立即释放。 •2)晶闸管式 其电路如图4－4b所示。原理同上，只是用晶闸管 VT作为输出开关。 •
下三种：
• (1)行程转换 即按预定的空间距离进行程序转换。常用于全位置 环缝焊时的过程参数的分段转换、环缝焊到终点时自动停止、焊 枪自动返回等。常用行程开关来实现。
• (2)时间转换 即按预定的时间间隔进行程序转换。例如，保护气
提前给送和滞后停止、焊丝返烧熄弧等即属此类。可以使用延时 继电器或延时电路来实现。
线分别表示保护气体流量、冷却水流量和焊接速
度随时间的变化。也可将这些曲线放到一个坐标
图中。
图4-1 熔化极气体保护焊程序循环图示例
4.1.2电弧焊程序自动控制转换的类型和实现方法
• 1.程序自动控制转换的类型
•
除了需接受必要的外部人工操作指令（如启动、停止、急
停）以外，电弧焊的程序转换都应自动地实现。其转换方式有以
逻辑组合有“或”、“与”、“非”三种，复
杂一些的程序控制系统可以由它们复合而成。 其中，逻辑“或”组合实例如图4－2a所示，只
要气流预检开关S1、提前送气继电器K1的触点 和滞后停气时间继电器KT1的触点中有一个接通， 电磁气阀YV就可以接通。图4－2b是逻辑“与”
组合实例，不考虑空载接通开关S2，只有当中 间继电器K1的触点和时间继电器KT2的触点都接 通时，才能使继电器K2工作。
可以改变延时时间。该电路的缺点是延时精度易受网压波动 的影响。
下三种：
• (1)行程转换 即按预定的空间距离进行程序转换。常用于全位置 环缝焊时的过程参数的分段转换、环缝焊到终点时自动停止、焊 枪自动返回等。常用行程开关来实现。
• (2)时间转换 即按预定的时间间隔进行程序转换。例如，保护气
提前给送和滞后停止、焊丝返烧熄弧等即属此类。可以使用延时 继电器或延时电路来实现。
线分别表示保护气体流量、冷却水流量和焊接速
度随时间的变化。也可将这些曲线放到一个坐标
图中。
图4-1 熔化极气体保护焊程序循环图示例
4.1.2电弧焊程序自动控制转换的类型和实现方法
• 1.程序自动控制转换的类型
•
除了需接受必要的外部人工操作指令（如启动、停止、急
停）以外，电弧焊的程序转换都应自动地实现。其转换方式有以
逻辑组合有“或”、“与”、“非”三种，复
杂一些的程序控制系统可以由它们复合而成。 其中，逻辑“或”组合实例如图4－2a所示，只
要气流预检开关S1、提前送气继电器K1的触点 和滞后停气时间继电器KT1的触点中有一个接通， 电磁气阀YV就可以接通。图4－2b是逻辑“与”
组合实例，不考虑空载接通开关S2，只有当中 间继电器K1的触点和时间继电器KT2的触点都接 通时，才能使继电器K2工作。
可以改变延时时间。该电路的缺点是延时精度易受网压波动 的影响。
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 焊丝的熔化和熔滴的过渡——【《熔焊方法及设备(第2版)》王宗杰】
阻碍熔滴过渡；反之，若
弧根面积笼罩整个熔Байду номын сангаас，
此处电磁力合力向下，促
进熔滴过渡。
图2-8 作用在熔滴上的电磁力
2.等离子体流力
• 电弧等离子流力随着等离子流从焊丝末端侧面 切入，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。
第二章 焊丝的熔化和熔滴的过渡
• 电弧焊时，焊丝（或焊条）的末端在电弧的高
温作用下加热熔化，熔化的液体金属达到一定程度 便以一定的方式脱离焊丝末端，过渡到熔池中去。 这个过程称为熔滴过渡。焊接过程中，焊丝的加热、 熔化及熔滴过渡会直接影响到焊缝质量和焊接生产 率。本章将讲述焊丝的加热与熔化、熔滴上的作用 力、熔滴过渡的主要形式以及熔滴过渡过程中产生 的飞溅。
丝大电流时，焊丝伸出长度越大，PR越大，这时PR与PK 或PA相比才有重要的作用。
• 熔化极电弧焊时，综合电弧热和电阻热，用于加热
和熔化焊丝的总能量Pm可表示
• Pm＝I（Um ＋IRs） （2-7）
• ＝U式W；中焊，丝Um为是阴电极弧时热，的U等m＝效U电K－压U，W焊。丝这为就阳是极单时位，时U间m
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 2-11），此时电磁力的轴向分力则有助于熔滴过渡。
图2-10 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2-11 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
焊接物理冶金：焊丝的加热熔化与熔滴过渡
() 熔滴过渡类型 电弧焊的熔滴过渡大体上可归纳成自由过渡、接触过渡和渣壁过渡三种类型。表 ( * + * ( 是熔滴过渡的分类及其形态特征。 （"）自由过渡 熔滴从焊丝端部脱落后，经电弧空间自由地飞行而落入熔池，焊丝端头和熔池之间 不发生接触。按过渡形态不同分成滴状过渡、喷射过渡和爆炸过渡。 "）滴状过渡! 当电流较小时，电弧力作用小，随着焊丝熔化，熔滴逐渐长大，当熔滴 的重力能克服其表面张力的作用时，就以较大的颗粒脱离焊丝，落入熔池实现滴落过渡。 如果有斑点压力作用且大于熔滴的重力（ 如在 ,-、.( 和 /( 等多原子气氛中）熔滴在脱离 焊丝之前就偏离了 焊 丝 轴 线，甚 至 上 翘，脱 离 之 后 不 能 沿 焊 丝 轴 向 过 渡 时，成 为 排 斥 过 渡。这两种过渡的熔滴都较大，一般大于焊丝直径，属大滴过渡。大滴过渡的熔滴大，形 成时间长，影响电弧稳定性，焊缝成形粗糙，飞溅较多，生产中很少采用。当电流较大时， 电磁收缩力较大，熔滴的表面张力减小，熔滴细化，其直径一般等于或略小于焊丝直径， 熔滴向熔池过渡频率增加，飞溅少，电弧稳定，焊缝成形较好，这种过渡形式称细颗粒过 渡，在生产中被广泛应用。 (）喷射过渡! 随着焊接电流的增加，熔滴尺寸变得更小，过渡频率也急剧提高，在电 弧力的强制作用下，熔滴脱离焊丝沿焊丝轴向飞速地射向熔池，这种过渡形式称喷射过 渡。根据熔滴大小和过渡形态又分射滴过渡和射流过渡。前者的熔滴直径和焊丝直径 相近，过渡时有明显熔滴分离，后者在过渡时焊丝末端呈“ 铅笔尖状”以小于焊丝直径的 细小熔滴快速而连续地射向熔池。 喷射过渡焊接过程稳定，飞溅小，熔深大，焊缝成形美观。平焊位置、板厚大于 011 的工件多采用这种过渡形式，不宜焊接薄板。
! 滴 !
落 !
过 !
! 滴 !
落 !
过 !
第五章 埋弧焊——【《熔焊方法及设备(第2版)》王宗杰】
3).去氢反应
氢是导致焊接接头产生冷裂纹的因素之一，同时也是埋弧焊焊缝产 生气孔的主要原因（CO气孔被认为不是主要的），因此必须减少焊缝中 的氢。减少的措施主要有两方面：一是焊前清除铁锈、水分和有机物等， 以杜绝氢的来源；二是通过冶金反应将氢结合成不溶于熔池的化合物， 并排出熔池。
形成HF 两种方式：
⑵ 焊接质量好 一方面由于埋弧焊的焊接参数通过电弧自动调节系统的调节 能够保持稳定，对焊工操作技术要求不高，因而焊缝成形好、成分稳定；另 一方面也与采用熔渣进行保护，隔离空气的效果好有关。
⑶ 劳动条件好 埋弧自动焊时，没有刺眼的弧光，也不需要焊工手工操 作。这既能改善作业环境，也能减轻劳动强度。
⑷ 节约金属及电能 对于20～25mm厚以下的焊件可以不开坡口焊接， 这既可节省由于加工坡口而损失的金属，也可使焊缝中焊丝的填充 量大大减少。同时，由于焊剂的保护，金属的烧损和飞溅也大大减 少。由于埋弧焊的电弧热量能得到充分的利用，单位长度焊缝上所 消耗的电能也大大降低。
（4）焊缝的组织易粗化
这与埋弧焊时使用的焊接电流大，因而热输 入大有关。热输入大，使得熔池的体积大，熔池 金属高温停留时间长，冷却速度慢，这些因素都 使得埋弧焊焊缝晶粒容易长大，因此，在许多情 况下需要考虑通过焊接材料向焊缝中渗入微量合 金元素（如Ti、B等）以抑制组织粗化，获得比较 好的韧性。
2.低碳钢埋弧焊时主要的化学冶金反应
第五章 埋弧焊
•
埋弧焊（Submerged Arc Welding）是电弧
在焊剂下燃烧以进行焊接的熔焊方法。
•
按照机械化程度，可以分为自动焊和半自
动焊两种。两者的区别是：前者焊丝送进和电弧
相对移动都是自动的，而后者仅焊丝送进是自动
第二章焊丝的加热熔化及熔滴过渡(土木)
1
1.1 电弧热： 直流正接：焊丝接电源负极作为阴极；工件接 电源正极作为阳极； 直流反接：焊丝—阳极；工件—阴极； ①直流正接：阴极热量用于加热、熔化焊丝： PK=I（UK-UT-UW）=Ium；其中Um为焊丝熔化 的等效电压； ②直流反接：阳极热量用于加热、熔化焊丝： PA=I（UA+UT+UW）=Ium； 当弧柱温度为6000K时，则UT＜1V；当电流密 度较大，则UA≈0； 以上两式可以简化为：PK’=I（UK-UW）； PA’=IUW；
a) 细丝小电流时
b) 中等电流大 电感时 c) 中等电流小 电感时 d) 固态短路时 e) 潜弧焊短路时 f) 大电流焊接 短路
39
3.2颗粒状过渡飞溅的特点：如图2-39所示； A)当用CO2、 CO2+O2、 CO2＋Ar（ CO2 的含量应 大于30%），小电流高电压时，会出现熔滴上挠现 象，如图a所示；； B)当电流再增加时，形成细颗粒过渡，此时飞溅小， 但在焊丝与熔滴之间，有时也会产生瞬时缩颈，缩 颈因过热而爆断，形成细小的飞溅；如图b所示； C) •在细颗粒过渡时，当焊丝的含碳量较大或焊丝、 工件清理不良时，在熔化的金属内部会形成大量的 气体（ CO2 、CO），聚集到一定程度而爆炸形成 细小的飞溅；如图c所示； •在大颗粒过渡时，熔滴内气体膨胀而引起爆炸， 从而造成较大的飞溅；如图d所示；
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= 2 dG
I log
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； 1.3.2 径向力Fr:在焊丝端头剪断熔滴，促进熔 滴过渡；如图2-9中Fcj力；
1-4焊丝熔化与熔滴过渡
焊丝熔化与熔滴过渡 焊丝加热与熔化特性
• Rs=ρLs/S
PR=I2Rs
• 电阻热与伸出长度部分的电阻以及通过的电流有关 • 材料不同，则电阻率不同，相应的电阻就会不同。相
同伸出长度，相同电流条件下，电阻热也不同。
焊丝熔化与熔滴过渡 焊丝加热与熔化特性
• 熔化极其体保护焊时，通常伸出长度 Ls=10~30mm， 对于导电良好的铝和铜等金属，PR与PA或PK相比很小， 可以忽略不计；而对于钢和钛等材料，电阻率高。
焊丝熔化与熔滴过渡 熔滴作用力
• 斑点压力：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。
焊丝熔化与熔滴过渡 熔滴作用力
4.熔滴爆破力：
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 ~，它促进熔滴过渡，但产生飞溅。
心晶粒交角越大，杂质偏析严重，产生裂纹的可能性
越大，焊接速度过大易出现这种情况
焊丝熔化与熔滴过渡 焊缝成形与质量
焊缝宽度 焊缝的有效厚度 焊缝余高
焊缝余高系数：焊缝宽度/焊缝余高
焊丝熔化与熔滴过渡 焊缝成形与质量
• 焊缝形状与焊接质量关系：
1. 焊缝厚度
焊缝质量优劣的主要指标，焊缝余高和宽度则应与焊缝厚度有
极氩弧焊或大电流活性气体保护焊焊钢则轴向过渡
焊丝熔化与熔滴过渡 形式特点
c.喷射过渡（射流过渡）
• 易于出现于氩气或者富氩气体保护的焊接方法中。
• 过渡时，细小的熔滴从焊丝端部连续不断的高速冲向 熔池，过渡频率快，飞溅少，电弧稳定，热量集中，
对焊件的穿透能力强，易形成指状熔深，适合焊接较
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
2.2熔滴的过渡
第二节 熔滴过渡
熔滴过渡的形式：
国际焊接学会（IIW）对熔滴过渡形式分类：
大颗粒过渡 颗粒过渡 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 渣壁过渡 (3)渣壁过渡 套筒过渡
3
熔滴越细其熔滴比表面积越大，凡是能使熔滴变细的因素， 都能加强冶金反应。
第二节 熔滴过渡
熔滴与周围介质相互作用的时间越长，冶金反应越充分 。
熔滴平均相互作用时间表示式：
cp mcp / gcp
cp
1 (m0 mtr ) /(mtr / ) 2
τcp，熔滴平均相互作用时间 mcp 熔滴平均质量，mcp=m0+1/2 mtr，m0 熔滴脱落后在焊条端部剩余液体量；mtr 单个熔滴质量； τ熔滴长大时过渡时每秒钟熔滴过渡的次数称为短 路过渡频率，以f表示。若以vf表示焊丝的送进速 度，在稳定焊接时vf＝vm，那么每次熔滴过渡的 消耗焊丝的平均长度Ld＝vf/f。因此，在送丝速 度恒定时，f越高则Ld越小，即熔滴的体积越小， 短路过程越稳定。
•
第二节 熔滴过渡
第二节 熔滴过渡
3、熔滴过渡特性对焊接过程的影响
１）熔滴过渡的速度和熔滴的尺寸影响焊接过程的稳 定性、飞溅程度以及焊缝成形的好坏； ２ ）熔滴的尺寸大小和长大情况决定了熔滴反应的作 用时间和比表面积（指熔滴的表面积与其体积或质 量之比）的大小,从而决定了熔滴反应速度和完全程 度； ３ ）熔滴过渡的形式与频率直接影响焊接生产率； ４ ）熔滴过渡的特性对焊接热输入有一定的影响，改 变熔滴过渡的特性可以在一定程度上调节焊接热输 入，从而改变焊缝的结晶过程和热影响区的尺寸及 性能。
2焊丝熔化及熔滴过渡
7
(2)电阻热：
? PR=I2RS ? Rs=ρLs/S
8
(3）总热量
? 接负：Pm=PK+PR= I（UK-Uw）+ I2Rs ? 接正：Pm=PA+PR= I(Uw + IRs)+ I2Rs ? 合并： Pm= I（Um+ IRs）
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：
42
5. 接触过渡
?搭桥过渡：非熔化极电弧焊。在表面张力、
重力及电弧力的作用下，熔滴进入熔池。
?形成条件：非熔化极填丝焊、气焊填丝
43
5. 接触过渡
? 短路过渡与搭桥过渡的比较：
短路过渡： 焊丝导电，小滴， 电磁收缩力大于表面张力
搭桥过渡： 焊丝不导电，大滴， 电磁收缩力小于表面张力
44
6. 渣壁过渡：
46
五、熔滴过渡的控制
1. 脉冲电流控制法 ? 使用范围：熔化极氩弧焊 ? 控制方法：通过对焊接电流以一定的频率
进行变化，实现对焊丝熔化及熔滴过渡的 控制。这样可以使得平均电流保持在较小 的水平，实现对薄板的焊接。 ? 一般有三种方式：
47
1. 脉冲电流控制法
? 熔滴较大接近焊丝尺寸，在基值电流区间过渡， 沿轴向过渡，可用于仰焊、全位置焊接 。
28
2．颗粒过渡
? 排斥过渡：
?弧根小 ?电流较大，斑点压力大 ?高电压较大电流 CO2气体保护焊 ?直流正接时，斑点压力很大，
CO2、MIG都有明显的大颗粒排斥 过渡
29
2．颗粒过渡
? 细滴过渡：
?高弧压，更大电流 ?电流比较大，电磁收缩力增
大，表面张力减小
(2)电阻热：
? PR=I2RS ? Rs=ρLs/S
8
(3）总热量
? 接负：Pm=PK+PR= I（UK-Uw）+ I2Rs ? 接正：Pm=PA+PR= I(Uw + IRs)+ I2Rs ? 合并： Pm= I（Um+ IRs）
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：
42
5. 接触过渡
?搭桥过渡：非熔化极电弧焊。在表面张力、
重力及电弧力的作用下，熔滴进入熔池。
?形成条件：非熔化极填丝焊、气焊填丝
43
5. 接触过渡
? 短路过渡与搭桥过渡的比较：
短路过渡： 焊丝导电，小滴， 电磁收缩力大于表面张力
搭桥过渡： 焊丝不导电，大滴， 电磁收缩力小于表面张力
44
6. 渣壁过渡：
46
五、熔滴过渡的控制
1. 脉冲电流控制法 ? 使用范围：熔化极氩弧焊 ? 控制方法：通过对焊接电流以一定的频率
进行变化，实现对焊丝熔化及熔滴过渡的 控制。这样可以使得平均电流保持在较小 的水平，实现对薄板的焊接。 ? 一般有三种方式：
47
1. 脉冲电流控制法
? 熔滴较大接近焊丝尺寸，在基值电流区间过渡， 沿轴向过渡，可用于仰焊、全位置焊接 。
28
2．颗粒过渡
? 排斥过渡：
?弧根小 ?电流较大，斑点压力大 ?高电压较大电流 CO2气体保护焊 ?直流正接时，斑点压力很大，
CO2、MIG都有明显的大颗粒排斥 过渡
29
2．颗粒过渡
? 细滴过渡：
?高弧压，更大电流 ?电流比较大，电磁收缩力增
大，表面张力减小
焊丝熔化及熔滴过渡总结
3. 接触过渡
短路过渡:
– 形成条件：φ≤1.6mm，细丝CO2焊 – 短路过渡过程：由燃弧和熄弧两个交替的阶段组成，电弧的燃烧是
不连续的。 – 实质：熔化速度与送丝速度不一致 – 短路过渡特点：
--细丝，短弧 --燃弧熄弧交替进行，Φ1.6-50Hz， Φ0.8-130Hz --平均电流小，峰值电流大，适合薄板及全位置焊接 --小直径焊丝，电流密度大，产热集中，焊接速度快 --弧长短，焊件加热区小，质量高 --过程稳定 --飞溅大
复习思考题
• 1.熔化极电弧焊中，焊丝熔化的热源有哪些？ • 2.影响焊丝熔化速度的因素有哪些?是如何影响的? • 3.熔滴在形成与过渡过程中受到哪些力的作用? • 4.熔滴过渡有哪些常见过渡形式?各有什么特点? • 5.焊缝成形缺陷的种类、产生原因及防止措施？
2．喷射过渡
富氩或氩气保护焊，可分为： 射滴过渡 射流过渡 旋转射流过渡 亚射流过渡
• 射滴过渡：
熔滴直径达到与焊丝直径相近 时，电弧力使之强制脱离焊丝 端头，并快速通过电弧空间， 向熔池过渡的形式。
2．喷射过渡
• 射滴过渡：熔滴直径达到与焊丝直径相近时，电弧力使之 强制脱离焊丝端头，并快速通过电弧空间，向熔池过渡的 形式。 – 形成条件：钢焊丝脉冲MIG焊、铝焊丝MIG焊，电流必 须达到一定的临界值，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
3. 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。
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图2-2 铝焊丝熔化速度与电流的关系
• 4．焊丝伸出长度的影响 • 其它条件一定时，焊丝伸出长度越长，电阻热 越大，通过焊丝传导的热损失减少，所以焊丝熔化 速度越快，见图2-3。
图2-3 不锈钢焊丝熔化速度与电流的关系
5．焊丝材料的影响
• 焊丝材料不同，电阻率也不同，所产生的电阻热 不同，因而对熔化速度的影响也不同。不锈钢电阻 率较大，会加快焊丝的熔化速度，尤其是伸出长度 较长时影响更为明显。
丝大电流时，焊丝伸出长度越大，PR越大，这时PR与PK 或PA相比才有重要的作用。
• 熔化极电弧焊时，综合电弧热和电阻热，用于加热
和熔化焊丝的总能量Pm可表示
• Pm＝I（Um ＋IRs） （2-7）
• ＝U式W；中焊，丝Um为是阴电极弧时热，的U等m＝效U电K－压U，W焊。丝这为就阳是极单时位，时U间m
• 非熔化极电弧焊（如钨极氩弧焊或等离子弧焊） 填充焊丝时，主要靠弧柱热来熔化焊丝。
•
1．电弧热
• 根据第1章中的式（1-11）和式（1-12）可知，单位时 间内阴极区和阳极区的产热量如果分别用电功率PK和 PA表示，计算公式如下：
•
PK＝I（UK－UW－UT）
（2-1）
•
PA＝I（UA＋UW＋UT）
对焊丝熔化速度影响很小。此时送丝速度与熔化速
度平衡，熔化速度主要决定于电流的大小(AB段)。
当电弧弧长为8mm到2mm区间(BC段)时，曲线向左
倾斜，这说明随着电弧电压降低(弧长缩短)，熔化
一定数量焊丝所要的电流减小，亦即等量的焊接电
流所熔化的焊丝增加。也就是说，电弧较短时熔化
系数增加了。之所以如此，是因为弧长缩短时，电
图2-4 熔化极气体保护焊时电弧的固有调节作用 a) 铝焊丝（Φ1.6ｍｍ b) 钢焊（Φ2.4ｍｍ）
•
图2-4a中的曲线是在稳定的焊接条件下的铝
焊丝的电弧自身调节系统静特性曲线（即等熔化曲
线），每一条曲线都代表一个送丝速度，其上的每
一点都满足送丝速度与熔化速度相等。当电弧较长
时(电弧电压较高)，曲线垂直于横轴，即电弧电压
6．气体介质及焊丝极性的影响
• 气体介质不同，对阴极压降和电弧产热有直接影 响（对阳极产热影响不大）。由式（2-3）可知， 阴极产热与阴极压降有关，所以焊丝为阴极时，气 体介质的成分将直接影响焊丝熔化速度。
弧热量向周围空间散失减少，提高了电弧的热效率，
使焊丝的熔化系数增加所致。
•
BC段的这种熔化特性在电弧焊中具有重要意
义。例如，电流及送丝速度不变时，在弧长较短的
范围内，当弧长因受外界干扰发生变化时，使弧长
缩短或增长，则因此时的熔化系数要增大或减小，
导致熔化速度增大或减小，使弧长得以恢复。这种
弧长受外界干扰发生变化时电弧本身具有自动恢复
第二章 焊丝的熔化和熔滴的过渡
• 电弧焊时，焊丝（或焊条）的末端在电弧的高
温作用下加热熔化，熔化的液体金属达到一定程度 便以一定的方式脱离焊丝末端，过渡到熔池中去。 这个过程称为熔滴过渡。焊接过程中，焊丝的加热、 熔化及熔滴过渡会直接影响到焊缝质量和焊接生产 率。本章将讲述焊丝的加热与熔化、熔滴上的作用 力、熔滴过渡的主要形式以及熔滴过渡过程中产生 的飞溅。
于加热和熔化焊丝的总能量Pm。
1．焊接电流的影响
• 由式（2-7）可知，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。
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
• 2．电弧电压的影响
• 等速送丝熔化极气体保炉焊时，焊丝熔化速度 与电弧电压和电流的关系，见图2-4。
（2-2）
• 在通常电弧焊的情况下，弧柱的平均温度为6000K
左右，UT<1V；当焊接电流密度较大时，UA近似为零， 故上两式可简化为：
• PK＝I（UK －UW）
（2-3）
• PA＝ IUW
（2-4）
• 这是熔化极电弧焊熔化焊丝的主要热源。
2．电阻热
• 从焊丝与导电嘴的接触点到电弧端头的一段焊丝 上（即焊丝的伸出长度，用Ls表示）有焊接电流流 过时，将产生电阻热，这也是焊丝加热熔化的一部 分热源(图2-1)。焊丝伸出长度的电阻为
• Rs＝ρLs/S (2-5)
• 则电阻热为 PR＝ I2Rs (2-6) • 式中， Rs是焊丝Ls段的电阻值，ρ是焊丝的电阻 率，Ls是焊丝的伸出长度，S是焊丝的横截面积。
图2-1 焊丝伸出长度的电阻热示意图
•
一般Ls=10～30mm。对于导电性能良好的铝和铜
等金属焊丝，PR与PK或PA相比是很小的，可忽略不计。 对于不锈钢、钢和钛等材料，电阻率较高，特别在细
内由电弧热和电阻热提供的用于加热和熔化焊丝的主
要能量。
2.1.2影响焊丝熔化速度的因素
•
焊丝熔化速度vm通常以单位时间内焊丝的熔
化长度(m/h或m/min)或熔化质量(kg/h)表示；熔化
系数或称比熔化速度αm,则是指每安培焊接电流在 单位时间内所熔化的焊丝质量(g/A·h)。焊丝的熔化
速度主要取决于式（2-7）所表示的单位时间内用
2.1 焊丝的加热与熔化
2.1.1焊丝的熔化热源
• 熔化极电弧焊时，焊丝具有两方面的作用，即 一方面作为电弧的一极导电并传输能量；另一方面 作为填充材料向熔池提供熔化金属并和熔化的母材 一起冷却结晶而形成焊缝。焊丝的加热熔化主要靠 单位时间内阴极区(直流正接时)或阳极区(直流反 接时)所产生的热量及焊丝自身的电阻热，弧柱的 辐射热则是次要的。
•
材料不同还会引起焊丝熔化系数的不同。铝
合金因电阻率小，焊丝熔化速度与电流成线性关系。 但是焊丝越细，熔化速度与电流关系曲线斜率越大， 说明熔化系数随焊丝直径变小而增大，与电流无关 。 不锈钢电阻率较大，产生的电阻热较大，因而焊丝 熔化速度与电流不成线性关系，随着电流增大，曲 线斜率增大，说明熔化系数随电流增加而增大，并 且随焊丝伸出长度增加而增加。
到原来弧长的能力，称为“电弧的固有调节作用
(Intrinsic Self Regulation Characters)”。铝焊丝电弧
的固有调节作用很强，钢焊丝则较弱(见图2-4b)，
故铝焊丝采用这段弧长(亚射流过渡)进行焊接时,可
以使用恒流电源实行等速送丝熔化极气体保护焊。
• 3．焊丝直径的影响 • 电流一定时，焊丝直径越细电阻热越大，同时 电流密度也越大。从而使焊丝熔化速度增大，见图 2-2。
• 4．焊丝伸出长度的影响 • 其它条件一定时，焊丝伸出长度越长，电阻热 越大，通过焊丝传导的热损失减少，所以焊丝熔化 速度越快，见图2-3。
图2-3 不锈钢焊丝熔化速度与电流的关系
5．焊丝材料的影响
• 焊丝材料不同，电阻率也不同，所产生的电阻热 不同，因而对熔化速度的影响也不同。不锈钢电阻 率较大，会加快焊丝的熔化速度，尤其是伸出长度 较长时影响更为明显。
丝大电流时，焊丝伸出长度越大，PR越大，这时PR与PK 或PA相比才有重要的作用。
• 熔化极电弧焊时，综合电弧热和电阻热，用于加热
和熔化焊丝的总能量Pm可表示
• Pm＝I（Um ＋IRs） （2-7）
• ＝U式W；中焊，丝Um为是阴电极弧时热，的U等m＝效U电K－压U，W焊。丝这为就阳是极单时位，时U间m
• 非熔化极电弧焊（如钨极氩弧焊或等离子弧焊） 填充焊丝时，主要靠弧柱热来熔化焊丝。
•
1．电弧热
• 根据第1章中的式（1-11）和式（1-12）可知，单位时 间内阴极区和阳极区的产热量如果分别用电功率PK和 PA表示，计算公式如下：
•
PK＝I（UK－UW－UT）
（2-1）
•
PA＝I（UA＋UW＋UT）
对焊丝熔化速度影响很小。此时送丝速度与熔化速
度平衡，熔化速度主要决定于电流的大小(AB段)。
当电弧弧长为8mm到2mm区间(BC段)时，曲线向左
倾斜，这说明随着电弧电压降低(弧长缩短)，熔化
一定数量焊丝所要的电流减小，亦即等量的焊接电
流所熔化的焊丝增加。也就是说，电弧较短时熔化
系数增加了。之所以如此，是因为弧长缩短时，电
图2-4 熔化极气体保护焊时电弧的固有调节作用 a) 铝焊丝（Φ1.6ｍｍ b) 钢焊（Φ2.4ｍｍ）
•
图2-4a中的曲线是在稳定的焊接条件下的铝
焊丝的电弧自身调节系统静特性曲线（即等熔化曲
线），每一条曲线都代表一个送丝速度，其上的每
一点都满足送丝速度与熔化速度相等。当电弧较长
时(电弧电压较高)，曲线垂直于横轴，即电弧电压
6．气体介质及焊丝极性的影响
• 气体介质不同，对阴极压降和电弧产热有直接影 响（对阳极产热影响不大）。由式（2-3）可知， 阴极产热与阴极压降有关，所以焊丝为阴极时，气 体介质的成分将直接影响焊丝熔化速度。
弧热量向周围空间散失减少，提高了电弧的热效率，
使焊丝的熔化系数增加所致。
•
BC段的这种熔化特性在电弧焊中具有重要意
义。例如，电流及送丝速度不变时，在弧长较短的
范围内，当弧长因受外界干扰发生变化时，使弧长
缩短或增长，则因此时的熔化系数要增大或减小，
导致熔化速度增大或减小，使弧长得以恢复。这种
弧长受外界干扰发生变化时电弧本身具有自动恢复
第二章 焊丝的熔化和熔滴的过渡
• 电弧焊时，焊丝（或焊条）的末端在电弧的高
温作用下加热熔化，熔化的液体金属达到一定程度 便以一定的方式脱离焊丝末端，过渡到熔池中去。 这个过程称为熔滴过渡。焊接过程中，焊丝的加热、 熔化及熔滴过渡会直接影响到焊缝质量和焊接生产 率。本章将讲述焊丝的加热与熔化、熔滴上的作用 力、熔滴过渡的主要形式以及熔滴过渡过程中产生 的飞溅。
于加热和熔化焊丝的总能量Pm。
1．焊接电流的影响
• 由式（2-7）可知，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。
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
• 2．电弧电压的影响
• 等速送丝熔化极气体保炉焊时，焊丝熔化速度 与电弧电压和电流的关系，见图2-4。
（2-2）
• 在通常电弧焊的情况下，弧柱的平均温度为6000K
左右，UT<1V；当焊接电流密度较大时，UA近似为零， 故上两式可简化为：
• PK＝I（UK －UW）
（2-3）
• PA＝ IUW
（2-4）
• 这是熔化极电弧焊熔化焊丝的主要热源。
2．电阻热
• 从焊丝与导电嘴的接触点到电弧端头的一段焊丝 上（即焊丝的伸出长度，用Ls表示）有焊接电流流 过时，将产生电阻热，这也是焊丝加热熔化的一部 分热源(图2-1)。焊丝伸出长度的电阻为
• Rs＝ρLs/S (2-5)
• 则电阻热为 PR＝ I2Rs (2-6) • 式中， Rs是焊丝Ls段的电阻值，ρ是焊丝的电阻 率，Ls是焊丝的伸出长度，S是焊丝的横截面积。
图2-1 焊丝伸出长度的电阻热示意图
•
一般Ls=10～30mm。对于导电性能良好的铝和铜
等金属焊丝，PR与PK或PA相比是很小的，可忽略不计。 对于不锈钢、钢和钛等材料，电阻率较高，特别在细
内由电弧热和电阻热提供的用于加热和熔化焊丝的主
要能量。
2.1.2影响焊丝熔化速度的因素
•
焊丝熔化速度vm通常以单位时间内焊丝的熔
化长度(m/h或m/min)或熔化质量(kg/h)表示；熔化
系数或称比熔化速度αm,则是指每安培焊接电流在 单位时间内所熔化的焊丝质量(g/A·h)。焊丝的熔化
速度主要取决于式（2-7）所表示的单位时间内用
2.1 焊丝的加热与熔化
2.1.1焊丝的熔化热源
• 熔化极电弧焊时，焊丝具有两方面的作用，即 一方面作为电弧的一极导电并传输能量；另一方面 作为填充材料向熔池提供熔化金属并和熔化的母材 一起冷却结晶而形成焊缝。焊丝的加热熔化主要靠 单位时间内阴极区(直流正接时)或阳极区(直流反 接时)所产生的热量及焊丝自身的电阻热，弧柱的 辐射热则是次要的。
•
材料不同还会引起焊丝熔化系数的不同。铝
合金因电阻率小，焊丝熔化速度与电流成线性关系。 但是焊丝越细，熔化速度与电流关系曲线斜率越大， 说明熔化系数随焊丝直径变小而增大，与电流无关 。 不锈钢电阻率较大，产生的电阻热较大，因而焊丝 熔化速度与电流不成线性关系，随着电流增大，曲 线斜率增大，说明熔化系数随电流增加而增大，并 且随焊丝伸出长度增加而增加。
到原来弧长的能力，称为“电弧的固有调节作用
(Intrinsic Self Regulation Characters)”。铝焊丝电弧
的固有调节作用很强，钢焊丝则较弱(见图2-4b)，
故铝焊丝采用这段弧长(亚射流过渡)进行焊接时,可
以使用恒流电源实行等速送丝熔化极气体保护焊。
• 3．焊丝直径的影响 • 电流一定时，焊丝直径越细电阻热越大，同时 电流密度也越大。从而使焊丝熔化速度增大，见图 2-2。