焊接方法与设备4焊丝加热与熔化

一、熔滴作用力
熔滴作用力
表面张力
重力 电磁收缩力 等离子流力 斑点压力 爆破力
4
§4-2 熔滴过渡与飞溅
（一）表面张力
2R
F 2R
Fσ
K1K2 f (T )
K1，表面活化，钢中O、S。K2，与材料有关。 表面张力是熔滴的主要维持力。
（二）重力
w mg 4 r3g
3
作用：平焊（推力）、 立、仰焊（阻力）
于重力加速度
过渡力
推力：电磁力、重力、等离子流力 阻力：表面强力
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§4-2 熔滴过渡与飞溅
应用焊接方法:铝MIG，钢脉冲MIG 射滴过渡临界电流影响因素
材料类型、直径、等有关滴
形态：P57图 2-17
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§4-2 熔滴过渡与飞溅
2.射流过渡
特点： 熔滴体积小、过渡频率快，等离子流力大，粒子 冲击力大，伴有“咝咝”声
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第四章 焊丝的加热与熔化
§4-1 焊丝加热 一、热源
焊丝 熔化 热源
阴极、阳极区产热 弧柱辐射 次要
电阻热
PS=I2RS
PA=I（UA+UW+UT） PK=I（UK-UW-UT）
铝 、铜 不计 不锈钢 较大
综合： Pm I (U m IRs )
一般情况下，电流密度大，UA小，6000K时，UT=1V。当 UK>2UW阴极产热大。在熔化极、碱性药皮或焊剂时，PK>PA。
2
§4-1 焊丝加热
二、焊丝的熔化速度、系数及影响
熔化速度：单位时间熔化焊丝的重量或长度m/h;g/h
熔化系数：单位时间和电流熔化焊丝的重量或长度 m/hA;g/hA
影响因素
焊接电流与电压 焊丝表面状态 保护气体介质 熔滴过渡形式
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§4-2 熔滴过渡与飞溅
熔滴过渡：焊丝（条）端头的金属在电弧 热作用下被加热熔化，并在各种力的作用 下以滴状形式脱离焊丝（条）。
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§4-2 熔滴过渡与飞溅
三、焊丝的熔敷系数和飞溅率
焊丝金属的行为去向分析：
蒸发
氧化 飞溅
过渡
（一）熔敷效率和熔敷系数
m
Wm Wn
100%, y概念g
/
Ah
s
m y m
100%, 损失系数
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§4-2 熔滴过渡与飞溅
（二）熔滴过渡时的飞溅与影响因素 飞溅 电弧焊过程中，把飞到短池外而损失掉 的那部分焊丝熔化金属称之为飞溅 m f 100% 飞溅率
1.短路过渡过程的特点 ①电弧：燃烧---熄弧---燃烧---熄弧 ②熔滴：长大----短路---长大----短路
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§4-2 熔滴过渡与飞溅
③焊1.短接路电过渡流过与程电的特压波形
点 uf
t i
t 2.短路过渡的稳定性
短路过渡焊接过程稳定进行的程度
影响因素
di/dt Im du/dt
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§4-2 熔滴过渡与飞溅
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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 。
影响飞溅的因素总结：熔滴过渡形式、焊接工艺 参数、焊丝成分、气体介质等。 Eg:CO2 焊接飞溅分析 P66图2-40
mn
1.短路过渡时的飞溅 ①短路小桥破裂时抛出的液体金属 ②电弧重燃时气动力引起焊丝端头金 属和熔池金属飞出其原在位置 ③焊丝插入熔池，引起成段焊丝爆断
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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
3.影响短路过渡的因素 ⑴电弧电压 Uf=20V频率最快，熔滴小，焊接过程稳定， 焊缝波纹细小。
⑵送丝速度
uf
t1 t2
t
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§4-2 熔滴过渡与飞溅
3.影响短路过渡的因素
⑶焊接回路电感
f
L1
L2 L1<L2
V送丝
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§4-2 熔滴过渡与飞溅
（四）渣壁过渡 形态：
形成条件： 涂料焊条手弧焊，埋弧焊
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§4-2 熔滴过渡与飞溅
3.亚射流过渡
特点：圆盘状。弧长低。“啪啪”声。
条件：低弧长（2~8毫米），铝MIG焊时
大
Ua
滴 区
射滴区 亚射流区
短路区
I 亚射流过渡时，电弧具有较强的固有自调节作用，可采用
等速送丝、加恒流特性电源进行焊接，容易得到均匀一致的熔 深。此外，亚射流过渡形式的焊缝成形美观，焊接过程稳定， 广泛应用于铝合金MIG焊接生产中 。
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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 。
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§4-2 熔滴过渡与飞溅
（一）、滴状过渡
形态：电弧弧根面积少，斑点力大
轴向
缩颈
形成原因
非轴向
推力：重力，等离子流力 阻力：表面张力，斑点力
形成条件：小电流，大弧压
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§4-2 熔滴过渡与飞溅
（二）、喷射过渡
形成条件：Ar或富Ar
Baidu Nhomakorabea射滴
主要形式
亚射流
1.射滴过渡
射流
特点： 过渡熔滴的直径同焊丝直径相近，并沿焊丝 轴线方向过渡到熔池中，过渡时的加速度大
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§4-2 熔滴过渡与飞溅
（三）电磁力
Fcz I 2 ln dD ds
Fcz I 2 ln dG dD
当dG>dD易过渡;dG<dD斑点压力 （四）等离子流力: 过渡有利
dS dD
dG
（五）斑点力 （六）爆破力
电磁收缩力 蒸气反作用力 粒子撞击力
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§4-2 熔滴过渡与飞溅
二、熔滴过渡的主要形式及特点
条件： 富Ar，直流反接I>I临 射流过程分析：
b L1 a
L2
EL1 EL2 Uba
U ba
E
L1 L2
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§4-2 熔滴过渡与飞溅
跳弧条件： 依据最小电压原理 临界电流： 产生跳弧现象的最小电流 影响因素： 焊丝直径、焊丝材料、保护气体等
熔滴呈现射流过渡时的电弧燃烧稳定，对保护 气流扰动较小，金属飞溅也小，故容易获得良好的 保护效果和焊接质量。此外，射流过渡时的电弧功 率大，热量集中，对焊件的熔透能力强，生产率高， 在生产中多用于平焊位置且δ>3mm。
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
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§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。