熔化极气体保护电弧焊熔滴过渡实验报告_200

实验8 熔化极气体保护电弧焊熔滴过渡

一、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，对几种典型的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、实验原理

熔化极气体保护电弧焊方法中，惰性气体保护焊和二氧化碳气体保护焊占有重要地位。在熔化极电弧焊焊接过程中，焊丝端部金属受热熔化形成熔滴，并在多种力的联合作用下向熔池过渡。熔滴过渡状态是指焊条熔化后滴入熔池的状态。对熔滴过渡产生影响的因素包括保护气体的种类和成分，焊接电流和电压，焊条的成分和直径等。熔滴过渡主要形式有：粒状熔滴过渡、短路熔滴过渡、旋转熔滴、射流过渡、球状体过渡。

三、实验数据及分析

1.CO2气体保护焊

工艺参数：焊接速度5mm/s。

实验数据见表1。

表1.实验原始数据

在实验中，短路过渡时弧长较短，爆炸声均匀密集并且较小；随着电弧电压增加，弧长增长，此时短路较小，爆炸声开始变得不规则，飞溅明显增加；当电弧电压进一步增大时，可以达到无短路过程。相反，随着电弧电压的降低，弧长会变短，并且出现较强的爆破声，进而可能引起焊丝与熔池的固体短路。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。

熔滴过渡过程图像见图1。

图1. 熔滴过渡过程图像焊接电流与电压波形分别见图2、图3。

图2.电流波形

图3.电压波形

2.MIG焊

工艺参数：焊接速度15mm/s

实验数据见表2。

表2.实验原始数据

当电弧弧长较大且焊接电流较小时，呈现大滴状过渡，随着焊接电流的增加，熔滴变小，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，熔滴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。

熔滴过渡过程图像见图4。

图4.熔滴过渡过程图像

五、思考题

1.熔化极氩弧焊接工艺方法的特点和适用范围？

答：工艺方法具有以下特点：

（1）效率高。因为它电流密度大，热量集中，熔敷率高，焊接速度快。另外，容易引弧。

（2）氩弧焊需加强防护。因弧光强烈，烟气大，所以要加强防护。

适用范围：氩弧焊适用于焊接易氧化的有色金属和合金钢（目前主要用Al、Mg、Ti及其合金和不锈钢的焊接）；适用于单面焊双面成形，如打底焊和管子焊接；钨极氩弧焊还适用于薄板焊接。

2.熔化极CO2焊接工艺方法的特点和适用范围？

工艺方法特点：

（1）焊接成本低。CO2气体及CO2焊焊丝价格便宜，焊接能耗低，因此，

二氧化碳气体保护焊的使用成本很低，只有埋弧焊及手工电弧焊的30%~50%。

（2）焊缝质量好。二氧化碳气体保护焊抗锈能力强，焊缝含氢量低。抗裂性能好。

（3）生产效率高。二氧化碳气体保护焊的电弧集中，熔透能力强，熔敷速度快，因此生产效率高；半自动二氧化碳焊的效率比手工电弧焊高1~2倍，自动二氧化碳焊比手工电弧焊高2~5倍。

（4）适用范围广。适用于各种位置的焊接，而且既可用于薄板的焊接又可用于厚板的焊接。

（5）便于实现自动化。二氧化碳焊是明弧焊，便于监视及控制，而且焊后无需清渣，有利于实现焊接过程机械化及自动化。

适用范围：二氧化碳焊已广泛用于机车车辆、汽车、摩托车、船舶、煤矿机械及锅炉制造行业，主要用于焊接低碳钢及低合金钢。此外，二氧化碳焊还用于耐磨零件的堆焊、铸钢件的补焊以及电铆焊等方面。

3.熔化极电弧焊弧长自动控制和焊接规范参数调节原理？

弧长自动控制系统分为两大类，分别是等速送丝调节系统和弧压反馈自动调节系统，其中等速送丝调节系统主要利用电弧自身负反馈特性，与等熔化曲线密切相关。等速送丝的自动电弧焊接过程中，当弧长突然缩短时，焊接电流增大，焊丝熔化速度加快，从而使弧长逐渐增大，回到原来的数值，等送丝速度瞬时加快或减慢的情况下，调节过程是同样的。在熔化极自动电弧焊过程中，焊丝的熔化速度Vm与焊接电流I及弧压U的关系为Vm=ki×I-ku×U。熔化极气体保护焊在不同条件下的等熔化曲线与非气体保护焊有所不同，由于电流、电压值和气体介质等条件对焊丝的熔化速度都有不同影响，因而铝焊丝和钢焊丝的等熔化曲线不是直线，而是不同的曲线，如图所示。弧焊的稳定工作点，是由电源外特性曲线和电弧自动调节系统的调节特性曲线的交点来确定的，此交点也确定了Ua、Ia值和与之相对应的电弧静特性曲线的工作点。等熔化曲线是弧长自动控制的基础，他与其他参数如电源特性，焊丝大小等共同影响自动控制的精度和灵敏性。