熔化极气体保护焊的熔滴过渡形式完整版
熔化极CO2焊接过程熔滴过渡2
熔化极CQ焊接过程熔滴过渡成型二班一、实验目的通过实验了解CO气体保护焊设备的组成，熟悉CQ气体保护操作过程和焊接规范调整方法，对几种典型熔滴过渡的形成条件及其对焊缝成形和焊接飞溅的影响有更深入的了解。
二、概述在熔化极气体保护电弧焊接方法中，惰性气体保护焊（MIG焊）和二氧化碳气体保护焊（CQ焊）占有重要地位。
在熔化极电弧焊过程中，焊丝端部金属受热熔化形成熔滴，并在多种力联合作用下向熔池过渡。
熔滴过渡（Metal Tran sfer ）对焊接过程稳定性、焊缝成形、焊接飞溅等有显著影响。
在不同的弧焊工艺条件下，化极气体保护焊熔滴过渡呈现不同的形式：自由过渡一一熔滴经电弧空间飞行至熔池，焊丝端部与熔池不发生直接接触；接触过渡--- 焊丝端部熔滴与熔池表面发生触进而过渡；在细丝小电流低电压CQ2焊接过程中，短路过渡是典型的熔滴过渡方式，属于接触过渡类型。
短路过渡CQ2焊接的规范参数参见表2-1和图2-1。
在焊接过程中，不断重复燃弧、短路、液桥收缩和熔滴过渡、电弧复燃几个阶段，如图2-2所示。
当电弧电压较高时，焊丝端部熔化后不能接融到熔池形成短路，熔滴长大，电弧力的作用使熔滴产生大滴排斥过渡。
輝接电流"^50 ^2-1頰路过渡CO］焊适用的忖接电麻和电压范国三、实验系统1）熔化极气体保护电弧焊设备熔化极气体保护电弧焊接实验系统由弧焊电源、送丝机构、供气系统、焊枪、防止被焊工件的移动工作台等几部分组成，如图2-3所示。
选用全数字熔化极气体保护电弧焊机（可焊材料：碳钢、不锈钢；适用直径：12/ ;弧焊电源输出特性：恒压；输出电压可调范围17-41V ；额定输出电流：500A）。
图2-3熔化极气体保护电弧焊基本装置示意图2）弧焊过程波形/数据采集系统波形采集系统如图2-4所示。
实验者可以从示波器面上直接实时观察熔滴过渡的波形，也可用计算机存储过渡电压电流参数，离线观察。
图2-4熔化极电弧焊接过程波形采集系统原理示意图四、实验内容1）了解熔化极气体保护电弧焊接设备的构成以及熔滴过渡波形检测系统工作原理。
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
2 焊丝的熔化与熔滴过渡
• 2. 1 焊丝的加热与熔化
1，焊丝的加热与熔化特性－电阻热 • 焊丝干伸长Ls的电阻热为：
PR =I 2Rs
Rs =
Ls S
当焊丝材料为碳钢、不锈 钢和钛等电阻率较大的材 料时，电阻热的作用是明 显的，热丝TIG焊就是电 阻热的一大应用。
2 焊丝的熔化与熔滴过渡
• 2. 1 焊丝的加热与熔化
• 2. 2 熔滴过渡与飞溅
1，熔滴上的作用力
• 电磁力
当dG<dD时，形成的合力向上， 构成斑点力的一部分，阻碍 熔滴过渡。 dG>dD时, 形成的 合力向下，会促进熔滴过渡。
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
• 自由过渡：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他的过渡形式。当焊接条件不同
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 • 焊丝(条)的熔化速度(vm)是以单位时间内焊丝熔化的长
度(m/h)或熔化的重量(g/h)来表示。
• 熔化系数(m)则是指单位时间内通过单位电流时所熔化
焊丝金属的重量(g/Ah)，又称之为比熔化速度。
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
铝及铝合金的熔化极情性气体保护焊
铝及铝合金的熔化极情性气体保护焊(MIG焊)适用的熔滴过渡方式铝及铝合金的MIG焊通常为短路过渡、射流过渡和脉冲射流过渡、亚射流过渡。
铝及铝合金的短路过渡MIG焊只适用于厚度1-2mm的薄壁构件，采用小电流，细焊丝(φ0.8 -φ1.0mm)。
由于细径铝及铝合金焊丝太软，只能采用拉丝式焊枪焊接。
采用射流过渡时，焊缝易呈现窄而深的指状熔深(图2-25),焊缝两侧面熔透不良，易引起气孔和裂纹。
改以亚射流过渡后，弧长较射流过渡时短，相应地电弧电压较低，焊丝端头的熔滴长大到等于焊丝直径时，便沿着电弧轴线方向一滴一滴地过渡到熔池中。
亚射流过渡时间或有瞬时短路过渡的情况发生，但并不影响持续的熔滴过渡过程。
铝及铝合金的亚射流过渡MIG焊，阴极雾化区域大，熔池保护效果好，焊缝成形优于射流过渡，引起气孔和裂纹的概率也大大降低，故除薄板外，铝及铝合金的亚射流过渡MIG焊是首选的熔滴过渡方式。
铝及铝合金的脉冲MTG焊(PMIG)允许焊接电流的平均值低于临界电流达2倍左右，从而使薄壁构件、高热敏感铅合金(如高强度的热处理强化铝合金)和空间位置的焊缝也能使用射流过渡的方式进行焊接。
脉冲MIC焊时的基值电流可维弧，其提供的热输入则使焊丝端部部分熔化，为下一次熔滴的形成和过渡做准备。
随后脉冲峰值电流发生并亚加在基值电流上，使总电流得以超过临界电流而实现射流过渡。
脉冲频率一般选50Hz或100Hz，也有选高达200Hz的。
焊接参数的匹配必须保证脉冲与熔滴过渡的同步，通常要求一个脉冲过渡一个熔滴。
高热敏感铝合金用PMIG焊，对母材的热影响可大大减小，从而得到力学性能较为满意的焊接接头。
PMIG焊还允许用较粗焊丝取代细径焊丝焊接薄壁构件，如厚2mm 铝板，常规MIG焊只能使用φ0.8mm焊丝。
无法使用推式送丝方式，而PMIG焊可使用φ1.6mm焊丝，不仅可顺利实现推式送丝，而且还能大大减小焊丝的比表面积，从而减少气孔等缺陷发生的概率。
实验4熔化极气体保护电弧焊熔滴过渡
实验8熔化极气体保护电弧焊熔滴过渡都 东 王 力 张 骅1.实验目的通过实验对熔化极气体保护电弧焊接过程熔滴过渡现象有更直观的认识,对几种典型熔滴过渡的形成条件及其对焊缝成形和焊接飞溅的影响有更深入的了解㊂2.概述熔化极气体保护电弧焊接方法中,惰性气体保护焊(M I G 焊)和二氧化碳气体保护焊(C O 2焊)占有重要地位㊂在熔化极电弧焊接过程中,焊丝端部金属受热熔化形成熔滴,并在多种力联合作用下向熔池过渡㊂熔滴过渡(M e t a l T r a n s f e r )对焊接过程稳定性㊁焊缝成形㊁焊接飞溅等有显著影响㊂在不同的弧焊工艺条件下,熔滴过渡呈现不同的形式:自由过渡 熔滴经电弧空间飞行至熔池,焊丝端部熔滴与熔池不发生直接接触;接触过渡焊丝端部熔滴与熔池表面发生接触进而过渡;渣壁过渡 熔滴沿熔渣壳空腔内壁流下而过渡到熔池㊂(1)熔化极氩弧焊接过程熔滴过渡熔化极氩弧焊接过程熔滴过渡的典型方式有滴状过渡和喷射过渡,二者皆属于图8-1 滴状过渡和喷射过渡自由过渡类型㊂当电弧弧长较大且焊接电流较小时,呈现大滴状过渡,如图8-1(a )所示㊂随着焊接电流的增加,熔滴变小,如图8-1(b)所示㊂当电流增加到临界电流值,焊丝端部电弧阳极斑点从熔滴底部瞬时扩展到缩颈根部,滴状过渡转变为喷射过渡,其时电弧呈钟罩形,焊丝端部为铅笔尖状,细小的熔滴从焊丝尖端以很高的速度向熔池过渡,如图8-1(c )所示㊂喷射过渡时电弧材料加工系列实验(第2版)形态轮廓清晰,燃弧稳定,熔深较大,几乎无飞溅,是一种理想的熔滴过渡形式㊂对于不同材料和不同直径的焊丝,其实现喷射过渡的最小电流临界电流值也不同㊂图8-2所示为滴状过渡向喷射过渡转变的实例,其工艺条件:99%A r +1%O 2保护气体,直径1.6m m 低碳钢焊丝,弧长6m m ,直流反接,喷射过渡临界电流值约为260A ㊂图8-2 熔滴体积㊁过渡频率与焊接电流的关系在熔化极氩弧焊接过程中也可实现低电压㊁小电流的熔滴短路过渡,以满足全位置焊接的需要㊂与C O 2焊短路过渡相比,其电弧稳定,飞溅较小,焊缝成形良好㊂(2)熔化极C O 2焊接过程熔滴过渡在细丝小电流低电压C O 2焊接过程中,短路过渡是典型的熔滴过渡方式,属于接触过渡类型㊂短路过渡C O 2焊接的规范参数见表8-1和图8-3㊂在焊接过程中,不断重复燃弧㊁短路㊁液桥收缩和熔滴过渡㊁电弧复燃几个阶段,如图8-4所示㊂表8-1 低碳钢C O 2焊短路过渡规范参数序号焊丝直径/m m 电弧电压/V 焊接电流/A 10.818100~11021.219120~13531.620140~180图8-3 短路过渡C O 2焊适用的焊接电流和电压范围06实验8 熔化极气体保护电弧焊熔滴过渡图8-4 短路过渡过程与焊接电流电压波形t 1 燃弧时间;t 2 短路时间;t 3 拉断熔滴后电压恢复时间;T 短路过渡周期;I m a x 短路峰值电流;I a 焊接电流平均值;U a 焊接电压平均值当电弧电压较高时,焊丝端部熔化后不能接触到熔池形成短路,熔滴长大,电弧力的作用使熔滴产生大滴排斥过渡㊂3.实验系统(1)熔化极气体保护电弧焊设备熔化极气体保护电弧焊接实验系统由弧焊电源㊁送丝机构㊁供气装置㊁焊枪㊁放置被焊工件的移动工作台等几部分组成,如图8-5所示㊂选用全数字熔化极气体保护电弧焊机(可焊材料:碳钢㊁不锈钢;适用焊丝直径:1.2/1.4/1.6m m ;弧焊电源输出特性:恒压;输出电压范围:17~41V ;额定输出电流:500A )㊂图8-5 熔化极气体保护电弧焊基本装置示意图(2)弧焊过程熔滴过渡观测系统光学观测系统结构如图8-6和图8-7所示㊂实验者可从成像屏直接实时观察熔16材料加工系列实验(第2版)滴过渡现象,也可从计算机屏幕离线逐帧观察高速摄录的图像㊂图8-6 熔化极电弧焊接过程熔滴过渡观测系统光路原理示意图1 半导体激光器(波长650n m );2 变倍扩束镜;3 焊枪和焊丝;4 移动平台和被焊工件;5 平凸透镜;6 光阑;7 干涉滤光片;8 成像屏;9 高速摄像机(256ˑ256像素,955f p s )图8-7 熔化极电弧焊接过程熔滴过渡观测系统实验装置外观图对焊接过程电流和电压波形的观察和记录可借助数字存储示波器(600MH z)㊂4.实验内容(1)了解熔化极气体保护电弧焊接设备的构成以及熔滴过渡观测系统工作原理㊂(2)观察和摄录熔化极惰性气体保护电弧焊和二氧化碳气体保护电弧焊过程熔滴过渡情况㊂(3)实际比较不同形式熔滴过渡的形成条件以及熔滴过渡对焊缝成形和焊接飞溅的影响㊂5.实验步骤(1)根据本实验思考题,查阅相关参考文献,预习实验内容,制订实验计划㊂(2)认真阅读本实验安全操作注意事项并切实执行㊂(3)熟悉实验设备和观测系统,了解技术原理和操作规程㊂26实验8 熔化极气体保护电弧焊熔滴过渡(4)按照制订的计划进行熔化极氩弧焊接实验,通过焊接系统调整规范参数并记录表观显示值,通过光学系统实际观察和高速摄录滴状过渡和喷射过渡的动态过程以及跳变现象,通过数字示波器观察和存储焊接电流和电弧电压波形㊂(5)按照制订的计划进行熔化极C O 2弧焊实验,通过焊接系统调整规范参数并记录表观显示值,通过光学系统实际观察和高速摄录熔滴短路过渡的动态过程,通过数字示波器观察和存储焊接电流和焊接电压波形㊂(6)在实验中注意观察比较不同焊接过程产生的飞溅状况,焊后注意了解认识熔滴过渡对焊缝成形的影响规律㊂6.安全操作注意事项(1)实验前应预先了解实验仪器设备结构和安全操作要领㊂(2)实验中必须谨慎操作,注意避免触电等事故的发生㊂(3)燃弧焊接时必须佩戴焊接面罩并穿好工作服装,以免弧光刺伤眼睛和灼伤皮肤㊂(4)实验中不要用眼睛直视激光束,以免造成暂时性或永久性损伤㊂(5)实验中不要用手触摸或持物触及光学观测系统,以免造成光路失准或光学元件的污染和损坏㊂7.实验报告要求(1)总结熔化极氩弧焊接实验数据,并分析指出焊接规范参数对熔滴由滴状过渡方式向喷射过渡方式跳变的影响㊂(2)总结熔化极C O 2弧焊实验数据,并分析指出焊接规范参数对熔滴短路过渡频率及焊接过程稳定性的影响㊂(3)观察比较不同熔滴过渡方式对焊缝成形和焊接飞溅的影响㊂(4)对实验中熔滴过渡观测系统的光路设计原理进行分析,并指出主要光学元件参数的选择依据㊂(5)实验改进建议和实验体会感受㊂8.思考题(1)熔化极氩弧焊接工艺方法的特点和适用范围㊂(2)熔化极C O 2焊接工艺方法的特点和适用范围㊂(3)几种典型熔滴过渡形成机理和工艺条件㊂(4)熔化极电弧焊弧长自动控制和焊接规范参数调节原理㊂参考文献[1] 都东.材料加工工艺,第4章:金属连接成形.北京:清华大学出版社,2004[2] 安藤弘平.焊接电弧现象.北京:机械工业出版社,198536材料加工系列实验(第2版)[3] 中国焊接学会.焊接手册,第3版第1卷.北京:机械工业出版社,2008[4] 唐山松下产业机器有限公司.Y D -350/500G R 使用说明书.2006[5] T e k t r o n i x 公司.T H S 730示波器用户手册,070-9748-01[6] 马献德.D A L S A -C A -D 6-E P I X 高速摄像系统操作手册.2008[7] 张骅.熔化极气体保护电弧焊熔滴过渡高速摄像图集.200846。
第二章 焊丝的熔化及熔滴过渡
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电弧焊时焊丝（条）的熔化主要是靠阴极区（正接）或阳极区（反接）所产生的热量，中括号焊接情况下，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。
而对钢和钛等材料，电阻率高。
当伸出长度较大时PR 与PA或PK相比较大才有重要的作用。
）来表这是mα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。
最近看了些熔滴过渡方面的资料
[收藏]•自由过渡滴状过渡：这其中又可以分为大滴状过渡和细颗粒过渡两种形式。
大滴状过渡当电弧电流较小和电弧电压较高时，弧长较长，熔滴不易与熔池接触，也就是说这时很难发生短路过渡。
由于电流较小，弧根面积较小，焊丝和熔滴之间的电磁推力以及熔滴和弧根之间的电磁推力很难使熔滴形成缩颈，而斑点压力对熔滴过渡起阻碍作用，因此这时只有依靠重力来抵消表面张力使得熔滴过渡到熔池。
以上为大滴状过渡的描述，具体到各种焊接方法：（1）熔化极气体保护焊DCSP时，无论是用的氩气还是二氧化碳气体，由于阴极斑点压力较大，都会出现大滴状过渡。
（2）二氧化碳气体保护焊时（电流较小时），由于二氧化碳气体高温解离吸热以及很高的导热系数，对电弧有很强的冷却作用。
因而电弧收缩，弧根面积难于扩展，斑点压力较大而有碍熔滴过渡最终形成大滴状过渡。
（DCRP）（3）高电压小电流的MIG和MAG中也是会出现这种过渡形式。
细颗粒过渡这种过渡形式主要出现在二氧化碳气体保护焊中。
随着焊接电流的增加，斑点面积增加，电磁推力增加，斑点压力逐渐有利于熔滴过渡。
这时熔滴过渡的频率增加，熔滴直径相对较小。
这种过渡形式就是细颗粒过渡。
（这时的熔滴直径仍然大于焊丝直径）这种过渡形式在二氧化碳气体保护焊中应用非常广泛，主要针对于中厚板。
注：二氧化碳气体保护焊中存在大滴状过渡，短路过渡以及细颗粒过渡。
但是大滴状过渡很少用。
喷射过渡这种过渡形式又可以分为射滴过渡、射流过渡以及亚射流过渡。
喷射过渡主要出现在氩气或者是富氩气体保护焊中。
射滴过渡这种过渡形式主要出现在钢和铝的MIG焊中。
由于电流较大，弧根面积可以笼罩整个熔滴，熔滴直径接近于焊丝直径。
这时电磁推力和斑点压力都有利于熔滴过渡，阻碍熔滴过渡的只有表面张力。
值得说明的是，这种过渡形式的电流区间是比较窄的，在焊接过程中并没有可以采用这种形式。
射流过渡射流过渡主要出现在钢的大电流的MIG焊中。
其实钢的氩气保护焊或者富氩保护焊中出现的过渡形式有：大滴状过渡、射滴过渡（甚至有学者认为钢的M IG焊中不存在这种形式）、射流过渡。
co2气体保护焊熔滴过渡形式
co2气体保护焊熔滴过渡形式
CO2气体保护焊是一种常用的焊接方法，其作用是在焊接过程中用纯净的CO2气体环境保护焊接熔滴，从而确保焊缝的质量。
而CO2气
体保护焊的熔滴过渡形式是指焊丝在焊接过程中形成熔滴的过程和形
态变化。
首先，焊丝在通过焊枪进入焊接区域后，会被电弧加热并熔化。
当焊丝被完全熔化时，就会形成一个熔滴。
这个熔滴的形态会随着焊
接电流和电弧长度的变化而发生变化。
一般来说，焊接电流越大，电
弧长度越短，熔滴就会更大；反之，焊接电流越小，电弧长度越长，
熔滴就会更小。
其次，熔滴在焊丝末端形成后，会由重力和表面张力的作用下滴
落到焊接区域。
这个过程需要注意的是，熔滴滴落的速度和形态会受
到焊接电流和焊接速度的影响。
当焊接电流较大、焊接速度较快时，
熔滴滴落速度较快，形成的焊缝较宽；反之，焊接电流较小、焊接速
度较慢时，熔滴滴落速度较慢，形成的焊缝较窄。
最后，熔滴在滴落到焊接区域后，会迅速冷却凝固并形成焊缝。
这个过程是焊接过程中最关键的一步，关系到焊缝的质量。
如果熔滴
在滴落到焊接区域时没有受到适当的保护，会受到氧气的影响而产生
气孔等缺陷。
因此，通过CO2气体保护，可以避免氧气对焊缝的影响，确保焊缝的质量。
综上所述，CO2气体保护焊的熔滴过渡形式是一个动态的过程，其形态和滴落速度会受到焊接电流、电弧长度和焊接速度的影响。
在实际操作中，需要根据焊接要求和焊接工艺参数来调整这些因素，以获得良好的焊接效果。
只有掌握了CO2气体保护焊的熔滴过渡形式，才能实现焊缝的质量控制，提高焊接工艺的稳定性和可靠性。
焊接工艺—熔化极气体保护焊(1)
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1、焊接电源
熔化极气体保护焊电源与SAW 电源及CO2焊电源相似，
细丝通常用平特性电源配等 速送丝系统，
粗丝通常用陡降外特性电源 配变速送丝系统。
逆变电源的使用越来 越多，是发展方向。
焊缝质量和送丝稳定可靠，追求选用尽可能粗的焊丝进行焊接。 现在的技术已可以使铝合金MIG焊时，以粗丝焊薄板。
如Fronius的全数字化焊机就可以用Ф1.2mm的铝焊丝MIG对接焊 0.8mm的铝板。
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焊接参数的选择
2、焊接电流
应根据焊件的厚度、焊 接层次及位置、焊丝直径 大小、所需熔滴过渡形式 等因素来综合考虑确定。
焊丝直径一定时，可以 通过改变电流的大小来获 得不同的熔滴过渡形式。
3、电弧电压
短路过渡的电弧电压较 低，喷射过渡的电弧电压 相对较高。
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焊接参数的选择
4、焊接速度
焊接速度要与焊接电流相匹配， 尤其是自动焊时更应如此。
铝合金焊接一般用较快的焊接速 度，半自动焊常在5～60m/h之间， 自动焊约在25～150m/h之间。
还可用脉冲）
位置：可全位置
结构：中、厚板的有色金属
结构，尤其是铝合金结构，
如铝罐、铸铝母线等。
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精选ppt
焊缝正反面对比
焊缝背面 （实芯焊丝焊接，背面无保护）
焊缝正面
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欧宝Tigra轿车的活动顶棚支架
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MIG焊设备
一、组成及要求
组成：电源、控制系统、 送丝系统、焊枪及行走系统 （自动焊）、供气系统、 （水冷系统）等。
11-氩弧焊概述及熔化极氩弧焊熔滴过渡形式.
二、MIG焊的熔滴过渡
3）喷射过渡——产生原因
MIG电弧能够产生熔滴喷射过渡的根本原因是电弧形态比较扩展。 CO2气体分解对电弧有很大的冷却作用，使得电弧形态收缩并处于熔滴 下部，熔滴过渡受到排斥。在MIG电弧下，氩气是单原子气体，没有分解 问题，而且热传导率较小，对电弧的冷却作用小，因此电弧电场强度低， 形态上容易扩展，能够较大范围包涵焊丝端头，熔滴过渡比较容易。直接 原因是电磁力超过了表面张力的作用。
二、MIG焊的熔滴过渡 2）喷射过渡——临界电流
不同材料焊丝的临界电流
钢焊丝MIG焊电流值与熔滴 过渡频度及熔滴体积之间的关系
实现细颗粒喷射过渡的下限电流值称作临界电流(critical current)。当电流超过临界电流值后，过渡频度剧增，熔滴体积急 剧减小。临界电流值因焊丝材质、焊丝直径、保护气等有着显著的 差异。
喷射过渡的特点总结：
1.有明显的临界电流值； 2.一般情况下，熔滴沿焊丝轴向过渡；
3.一般情况下，熔滴尺寸不大于焊丝直径；
4.电弧形态发生突然变化。
二、MIG焊的熔滴过渡 （2）亚射流过渡与电弧自身固有的调节作用 亚射流过渡：适用于铝合金短弧MIG焊，可视弧长在2～8mm之间，因电流 大小而取不同的数值，带有短路过渡的特征，当弧长取上限 值时，也有部分自由过渡（射滴）。 过渡过程描述：介于短路过渡与喷射过渡之间 燃弧时间增长熔滴长大——>焊丝与熔滴间形成缩颈达到临界脱落状态 ——>以射滴形式脱离之前同熔池短路——>电弧熄灭——>电磁收缩力和表 面张力作用下缩颈迅速破断——>完成过渡——>重燃电弧 与短路过渡的区别 短路:熔滴与熔池短路之前没有缩颈，短路 时间长，短路电流大，飞溅大过渡不 平稳。 亚射流:短路之前有缩颈，短路电流小， 路时间短，飞溅小，过渡平稳。
熔滴的自由过渡
熔滴的自由过渡熔滴从焊丝端头脱落后,通过电弧空间自由运动一段距离后落入熔池的过渡形式称为自由过渡.因条件不同,熔滴的自由过渡又可分为滴状过渡和喷射过渡两种形式.（1）滴状过渡焊接电流较小时,熔滴的直径大于焊丝直径,当熔滴的尺寸足够大时,主要依靠重力将熔滴缩颈拉断,熔滴落入熔池,熔滴的这种过渡形式称为滴状过渡.滴状过渡有两种形式：1）轴向滴状过渡手弧焊、富氩混合气体保护焊时,熔滴在脱离焊条（丝）前处于轴向（下垂）位置（平焊时）,脱离焊条（丝）后也沿焊条（丝）轴向落入熔池的过渡形式称为滴状过渡,见图28a.2）非轴向滴状过渡在多原子气氛中（CO2、N2、H2）,阻碍熔滴过渡的力大于熔滴的重力,熔滴在脱离焊丝之前就偏离焊丝轴线,甚至上翘,在脱离焊丝之后,熔滴一般不能沿焊丝轴向过渡,形成飞溅称为熔滴非轴向滴状过渡.（2）喷射过渡熔滴呈细小颗粒并以喷射状态快速通过电弧空间向熔池过渡的形式称为喷射过渡.喷射过渡还可分为射滴过渡和射流过渡两种形式：1）射滴过渡在某些条件下,形成的熔滴尺寸与焊丝直径相近,焊丝金属以较明显的分离熔滴形式和较高的加速度沿焊丝轴向射向熔池的过渡形式称为射滴过渡,见图29a.2）射流过渡在某些条件下,因电弧热和电弧力的作用,焊丝端头熔化的金属被压成铅笔尖状,以细小的熔滴从液柱尖端高速轴向射入熔池的过渡形式称为射流过渡.这些直径远小于焊丝直径的熔滴过渡频率很高,看上去好像在焊丝端部存在一条流向熔池的金属液流,见图29b.什么是熔滴的短路过渡?焊条（或焊丝）端部的熔滴与熔池短路接触,由于强烈过热和磁收缩的作用使熔滴爆断,直接向熔池过渡的形式称为短路过渡,见图30.熔滴的短路过渡频率可达20～200次/s.29、什么是熔滴的混合过渡?在一定条件下,熔滴过渡不是单一形式,而是自由过渡与短路过渡的混合形式,这就称为熔滴的混合过渡.例如,管状焊丝气体保护电弧焊及大电流CO2气体保护电弧焊时,焊丝金属有时就是以混合过渡的形式向熔池过渡.30、试述熔滴过渡时产生飞溅的原因.熔焊时,在熔滴过渡过程中,一部分熔滴溅落到熔池以外的现象称为飞溅.产生飞溅的原因有以下几个方面：（1）气体爆炸引起的飞溅用涂料焊条焊接及活性气体保护焊时,由于冶金反应在液体内部将产生大量CO气体,气体的析出十分猛烈,尤如爆炸,使液体金属发生粉碎形的熔滴,溅落在焊缝两侧的母材上,成为飞溅.（2）斑点压力引起的飞溅电弧中的带电质点——电子和阳离子,在电场的作用下向两极运动,撞击在两极的斑点上产生机械压力,称为斑点压力.斑点压力是阻碍熔滴过渡的力,焊条端部的熔滴在斑点压力的作用下,十分不稳定,不断地跳动,有时被顶到焊丝的侧面,甚至使熔滴上挠,最终在重力和斑点压力的共同作用下,脱离焊丝成为飞溅.手弧焊和CO2气体保护焊采用直流正接时经常会发生这种类型的飞溅.（3）短路过渡引起的飞溅CO2气体保护焊采用短路过渡时,在短路的最后阶段,如果还继续增大焊接电流,这时的电磁收缩力使熔滴往上飞起,引起强烈飞溅.。
溶滴过渡(一)(高级焊接讲义)
射流过渡
2.2.3旋转射流过渡
产生条件： 电压较高，电流大于 旋转射流过渡的临界 值。 特点： 过程不稳定，飞溅大。
三、渣壁过渡
渣渣渣渣
沿熔渣壳过渡
沿套筒过渡
沿渣柱过渡
药芯焊丝沿渣壁过渡
特点： 大电流 高电压 小飞溅 改变冶金成分
双丝脉冲焊接（TIME TWIN）
特点： 双丝脉冲焊接 两路脉冲相位差 180 度 电弧互不干涉
渣壁过渡
熔滴过渡形式与规范的关系
电弧形态与焊接规范
Rotary arc Pulsed arc Spray arc
Short arc
一、 接触过渡
接触过渡
短路过渡
搭桥过渡
短路过渡
1）短路过渡
条件： 低电压，小电流 特点： 电弧稳定，焊缝成 型好。适用于全位置 焊接。 缺点：飞溅大
1.1短路过渡过程
2.2喷射过渡
喷射过渡
射滴过渡
射流过渡
旋转射流过渡
2.2.1射滴过渡
产生条件： 电压较高，电流大于 射滴过渡的临界值。 特点： 过程稳定，飞溅小， 效率高。
I
改变脉冲形状
2 3 2
3
Ic rit Im ean
1
4
1
4
t
1
2
3
4
1
2
3
4
2.2.2射流过渡
产生条件： 电压较高，电流大于射流过渡的临界值。 特点： 过程稳定，飞溅小，易出现指状熔深。
短路过渡动特性指标示意图 di s dt 可用 ∆U ∆t 2 表示
du a dt 可用 ∆U ∆t1 表示
1.4短路过渡电流电压波形
1.4短路过渡电流电压波形
熔化极气体保护焊熔滴过渡研究
Eiectlic Weiding Machine
Voi.36 No.3 Mal.2006
包晔峰 1929周 昀 29吴毅雄 29吴玉光 19姚河清 1
(1.河海大学 机电工程学院9江苏 常州 213002;2.上海交通大学 焊接研究所9上海 200030)
(l)
8 =S0cOS0I!
(2)
式中 R0 是液柱半径%) 是扰动波长%8 是干扰频率!
式(l)中的 T 决定了液柱非稳态的模式!若 T=0"
则为轴向收缩形式的非稳态"产生滴状或射流过
渡 %若 T=l"则 为 纽 结 形 式 的 非 稳 态 "产 生 旋 转 过
渡%若 T=2"产生笛状形式的非稳态"这种情况几乎
" !" "
化金属因焊接电流的电磁力引起的动流量对模型
受力的影响"同时考虑了重力$电磁缩颈力和表面
张力!计算结果表明#在一定的焊接条件下"动流量对
熔滴的分离起决定性作用"这说明熔滴分离的主要
参数随焊接条件的变化是十分明显的! 预测的熔滴
尺寸在从滴状过渡到射流过渡较大的焊接电流范
围内"与实验结果能较好地吻合!
- OI2 T 2RY
f(x)!
(1O)Biblioteka f(x)=1+ x 2
[
I!m(x) Im(x)
-
Im I!m(x)
]-
m2Im(x) xIm(x)
[1+Im(x)Km(x)]!
(11)
x=
2T )
R
!
(12)
式中 Y 是表面张力系数"lm(x)是阶数 m 的第一类 修 正 贝 斯 尔 函 数 "Km(x)是 阶 数 m 的 第 二 类 修 正 贝 斯尔函数#
现代焊接技术-第二章焊丝的熔化和熔滴的过渡
中国矿业大学材料科学与工程学院
第二章 焊丝的熔化和熔滴过渡
2.2.3 电弧力
电弧中的电磁收缩力、等离子流力、斑点压 力对熔滴过渡都有不同的影响。需要指出的是， 电流较小时住往是重力和表面张力起主要作用； 电流较大时，电弧力对熔滴过渡起主要作用。
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Fmg
重力
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第二章 焊丝的熔化和熔滴过渡
2.2.2 表面张力
Fδ=2πRσ (2-9)
焊丝半径为R， 熔滴半径为r σ是表面张力系数
Fδ可以分解为径向分力Fδr以及轴向分力Fδα，
径向分力使熔滴在焊丝末端产生缩颈， 轴向分力则使熔滴保持在焊丝末端．阻碍熔滴过渡。
图2-3 不锈钢焊丝熔化速度与电流的关系
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第二章 焊丝的熔化和熔滴过渡
6．气体介质及焊丝极性的影响 焊丝接阳极时： Vm =KIUw与气体介质无关 焊丝接阴极时： Vm =KI(Uk-Uw）Uk与气体介质有关，
c)BC段的这种熔化特性在电弧焊中具有重要意义。
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第二章 焊丝的熔化和熔滴过渡
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。
图2-3 不锈钢焊丝熔化速度与电流的关系
【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。
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（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
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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。
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（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。
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Short circuit behavior of globular transfer
co2气体保护焊熔滴过渡形式
co2气体保护焊熔滴过渡形式CO2气体保护焊是一种常用的焊接方法，它利用CO2气体来保护焊接熔滴和熔池，以达到焊接质量的要求。
本文将详细介绍CO2气体保护焊的熔滴过渡形式及其特点。
我们来了解一下焊接熔滴过渡的概念。
焊接熔滴过渡是指焊接过程中，从熔池中逸出的熔滴在自由状态下向焊缝移动的过程。
焊接熔滴过渡形式有两种，一种是滴落传递式过渡，另一种是喷射式过渡。
CO2气体保护焊的滴落传递式过渡是指焊接熔滴从熔池中逸出后，受到惯性力的作用，沿着焊缝方向滴落到工件表面。
在这个过程中，CO2气体通过喷嘴向熔滴周围喷射，形成一层保护气氛，防止熔滴与空气接触，避免氧化反应的发生。
CO2气体还能吹扫熔滴周围的杂质和气泡，使焊缝更加纯净。
CO2气体保护焊的喷射式过渡是指焊接熔滴从熔池中逸出后，受到气体流动力的作用，被喷射到焊缝上。
这种过渡形式的特点是焊接熔滴喷射速度较快，能够有效地填充焊缝，提高焊接效率。
同时，CO2气体的喷射也能够将熔滴周围的杂质和气泡冲刷掉，确保焊缝的质量。
CO2气体保护焊的熔滴过渡形式具有以下几个特点：1. 熔滴过渡形式可根据不同的焊接要求进行调整。
在滴落传递式过渡中，可以通过调整CO2气体喷射的角度和流量来控制熔滴的滴落速度和喷射方向。
在喷射式过渡中，可以通过调整气体流动的速度和方向来控制熔滴的喷射速度和填充效果。
2. CO2气体的保护作用使焊接熔滴与空气隔离，减少了氧化反应的发生，从而提高了焊缝的质量。
3. CO2气体的喷射作用可以冲刷掉熔滴周围的杂质和气泡，保证焊缝的纯净度。
4. CO2气体的喷射速度和流量可以根据焊接材料和焊接厚度进行调整，以适应不同的焊接要求。
CO2气体保护焊的熔滴过渡形式是滴落传递式和喷射式两种。
滴落传递式过渡通过惯性力使熔滴滴落到焊缝上，喷射式过渡则通过气体流动力将熔滴喷射到焊缝上。
这两种过渡形式都能有效地保护焊接熔滴和熔池，提高焊接质量。
同时，CO2气体的保护和喷射作用还能够冲刷掉熔滴周围的杂质和气泡，确保焊缝的纯净度。
熔化极气体保护焊工艺
熔化极气体保护焊的过渡形式
1.熔滴过渡形式分为：短路过渡、滴状过渡、射流过渡、脉冲过渡
1.1短路过渡：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 。
熔化极气体保护焊的过渡形式
1.2滴状过渡：当电弧长度超过一定值时，熔滴依靠表面张力的作用可以保持在焊条 （或焊丝）端部自由长大，当促使熔滴下落的；力（如重力，电磁力等）大于表面张力 时，熔滴就离开焊条（或焊丝）自由过渡到熔池，而不发生短路。 实现条件：焊接电流200-350A（100%CO2），富氩混合气体200-280A
熔化极惰性气体保护焊
2.熔化极惰性气体保护焊的保护气体和焊丝
2.1保护气体 （1）氩气 氩气(Ar)是一种稀有气体，在空气中含量为0.935%(体积百分比)，它的沸 点为，介于氧与氮的沸点之间，是分馏液态空气制取氧气时的副产品。
• 熔化极气体保护焊可焊接的金属厚度范围很广， 最薄约为1mm，最厚几乎没有限制。
焊接位置
• 熔化极气体保护焊适应性较强，可进行全位置焊 接，平焊和横焊时焊接效率最高。
熔化极气体保护焊特点
5.熔化极气体保护焊设备用
熔化极气体保护焊的设备有半自动焊机和自动 焊机两类。在实际生产中，半自动焊机使用较多。 焊机主要由焊接电源、送丝系统、焊枪及行走机构 （自动焊）、供气及水冷系统和控制系统5个部分组 成。
3.特点
优点 缺点
• ①焊接生产率高 • ②焊接变形小 • ③焊缝成型较好 • ④便于机械化、自动化
• ①光辐射强 • ②无法在狭小空间内进行焊接 • ③设备复杂维护成本高 • ④焊接过程受环境制约
熔化极气体保护焊特点
【气体保护焊】3焊丝的加热、熔化及熔滴过渡
H 1500C G F 1000C
E
B
C 500C S
电弧端面
D
对于电阻系数较大的金属焊丝，电阻热对焊 丝熔化速度的影响非常明显，一般焊丝伸出长度 增大，导致电阻热增加，预热温度升高，使得焊 丝的熔化速度增大。
熔 化 速 度 熔 化 速 度
（
m/ min） 电流/A
（
m/ min）
干伸长度/mm
二、影响焊丝熔化速度的因素
焊丝的熔化速度是随着焊丝的牌号、电流的种 类（交流、直流和极性）而异的，受焊接规范参 数及焊丝表面状态的影响很大。 熔化系数（melting coefficient）α m ：单位电 流、单位时间内焊丝的熔化量。（g/Ah） 又称比熔化量。
1、电流和电压对熔化速度的影响
2r
Fg
4 m r 3 3
2 3.14 (1.6 / 2) 1200103 m 0.61g 9.8
2r 5.4(m m)
液态金属表面张力随温度的变化
(二)重力
4 3 重力 Fg mg gv r g 3
如果重力Fg>表面张力F σ，熔滴将过渡到熔池中去。
4 2R r 3 g 3
r 3 3 R 2 gR 2
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。
（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）
Chapter 3 焊丝的加热、熔化及熔滴过渡
§3-1 焊丝的加热与熔化 §3-2 熔滴过渡形式及其作用力
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滴状过渡时电弧电压较高，由于焊接参数及材料的不同又分为粗滴过渡（大颗粒过渡）及细滴过渡（细颗粒过渡）。
1、粗滴过渡 电流较小而电弧电压较高时，因弧长较长，熔滴与熔池不发生短路，焊丝末端便形成较大的熔滴。当熔滴长大到一定程度后，重力克服表面张力使熔滴脱落。这种过渡方式由于熔滴大，形成的时间长，影响电弧的稳定性，焊缝成型粗糙，飞溅较大，在生产中基本不采用。粗滴过渡形式如图1所示：
气体介质对射流过渡的影响:不同的气体介质对电弧电场强度的影响不同。在Ar气保护下弧柱电场强度较低，电弧弧根容易扩展，易形成射流过渡，临界电流值较低。当Ar气中加入CO2时，随着CO2比例增加临界电流值增大。若CO2的比例超过30%时，则不能形成射流过渡，这是由于CO2气体解离吸热对电弧的冷却作用较强，使电弧收缩，电场强度提高，电弧不易扩展所致。
2、细滴过渡 电流比较大时，电磁收缩力较大，熔滴表面张力减小，熔滴细化，这些都促使熔滴过渡，并使熔滴过渡频率增加。这种过渡形式称为细滴过渡，因为飞溅少，电弧稳定，焊缝成型良好，在生产中被广泛应用。细滴过渡形式如图2所示：
3、射流过渡?
射流过渡是喷射过渡中最富有代表性的且用途广泛的一种过渡形式。获得射流过渡的条件是采用纯氩气或富氩气体保护，大电压，还必须使焊接电流大于临界值。射流过渡电弧稳定，飞溅极少，焊缝成形质量好。由于电弧稳定，对保护气流的扰动作用小，故保护效果好。射流过渡电弧功率大，热流集中，对焊件的熔透能力强。而且过渡的熔滴沿电弧轴线高速流向熔池，使焊缝中心部位熔深明显增大而呈指状熔深。射流过渡形式如图3所示：
熔化极气体保护焊的熔滴过渡形式
熔化极短路过渡主要用于直径小于的细丝CO2气体保护焊或混合气体保护焊，采用低电压，小电流的焊接工艺。由于电压低，电弧较短，熔滴尚未长大成熔滴时即与熔池接触而形成短路液体过桥，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。这种过渡电弧稳定，飞溅较小，熔滴过渡频率高，焊缝成形良好，广泛用于薄板结构、根部打底焊及全位置焊接。
短路过渡是燃弧、短路交替进行。短路过渡一般采用细丝，焊接电流密度大，焊接速度快，故对焊件热输入低，而且电弧短，加热集中，可减小焊接热影响区宽度和焊件变形。如果焊接参数不当或者焊接电源动特性不佳时，短路过渡将伴随着大量的金属飞溅，过渡过程的稳定性破坏，不但影响焊接质量，而且浪费焊接材料，恶化劳动条件。