熔焊原理第二章

熔滴过渡
3、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。 ▲产生喷射过渡条件：除要有一定的电流密度外，还 须有一定的电弧长度。 ▲特点：喷射过渡具有熔滴细、过渡频率高、电弧稳 定、焊缝成形美观及生产效率高等优点
4、渣壁过渡
只出现在焊条电弧焊和埋弧焊中
熔滴过渡

熔滴过渡时的飞溅
熔焊时，在热源的作用下，与焊条金属熔化的 同时，被焊金属－母材也发生局部熔化。 在母材上由熔化的焊条金属和母材组成的具有 一定几何形状的液体金属叫熔池。 ■不加填充材料焊接时，熔池由熔化的母材组成； ■在加填充材料焊接时，熔池则由熔化的母材和填 充材料共同组成。
母材的熔化与焊缝的形成
二、熔池的形状和尺寸
母材的熔化与焊缝的形成
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。
母材的熔化与焊缝的形成
四、焊缝金属的熔合比
焊缝金属是由局部熔化的母材与填充金属共 同组成，其组成比例决定了焊缝的成分。熔焊时， 局部熔化的母材在焊缝金属中所占的百分比叫做 熔合比。 θ=Am/(AH+Am)
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 ：平焊时重力可促进熔滴过渡，立、仰焊时 重力则阻碍熔滴过渡 2、表面张力：平焊时阻碍熔滴过渡，在立、仰焊时， 促进熔滴过渡。表面张力的大小与熔滴的成分、温 度、环境气氛和焊条直径等因素有关 3、电磁力：在任何焊接位置都能促使熔滴向熔池过渡 4、熔滴爆破力： 5、电弧的气体吹力 ：有利于熔滴过渡 6、斑点压力 ：阻碍熔滴的过渡，并且正接时的斑点 压力较反接时大
(1)气体爆炸引起的飞溅 由于冶金反应时在液体内部 产生大量CO气体，气体的析出十分猛烈，造成液体 金属(熔滴和熔池)发生粉碎形的细滴飞溅。 (2)斑点压力引起的飞溅 短路过渡的最后阶段在熔滴 和熔池之间发生烧断开路，这时的电磁力使熔滴向 上飞去，引起强烈飞溅
Hale Waihona Puke 母材的熔化与焊缝的形成一、母材的熔化与熔池的形成
母材的熔化与焊缝的形成
母材的熔化与焊缝的形成
三、熔池的特性
1、熔池的重量 熔池的重量与焊接参数有关。试验得出，焊条 电弧焊时熔池的重量mp与P02/υ成线性关系，即 mp 随P0的增加而急剧上升，随焊接速度的增大而减少 2．熔池的存在时间 熔池在液态存在的最长时间与熔池长度的关系为 tmax=L/v
焊条（焊丝）的加热与熔化
1.电阻热
QR=I2Rt ★电阻加热的特点：是从焊钳夹特点至焊条端部热量 均匀分布 ★电阻热过大时，引起不良后果： 1）焊芯熔化过快产生飞溅； 2）药皮开裂并过早脱落，电弧燃烧不稳； 3）焊缝成形变坏，甚至产生气孔等缺陷； 4）药皮过早进行冶金反应，丧失冶金反应和保护 能力； 5）焊条发红变软，操作困难。
母材的熔化与焊缝的形成
焊条（焊丝）的加热与熔化
☆熔敷系数(αH)：单位电流、单位时间内焊芯(或焊丝) 熔敷在焊件上的金属量
☆飞溅率(ψ)：由于金属蒸发、氧化和飞溅，焊芯(或 焊丝)在熔敷过程中的损失量与熔化焊芯(焊丝)原有 质量的百分比
焊条（焊丝）的加热与熔化
三、焊条药皮的熔化及过渡
药皮各组成物的熔化并不是同时进行的， 而是从低熔点的成分开始，并同时发生高熔 点成分溶解在所形成的液体中。
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 ， ◆焊条药皮组分之间的化学反应热，占总热量的 1%~3% 。 。
熔滴过渡
四、熔滴过渡的形式
1、短路过渡 焊条(焊丝)端部的熔滴与熔池短路接触，由于强 烈过热和电磁收缩力的作用使其爆断，直接向熔池 过渡的形式。 特点：短路过渡时，电弧稳定，飞溅小，成形良 好，广泛用于薄板和全位置焊接 2、颗粒状过渡 熔滴呈粗大颗粒状向熔池自由过渡的形式。 特点：滴状过渡会影响电弧的稳定性，焊缝成形不 好，通常不采用
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。 熔池最高温度：电弧下面的熔池表面 熔池头部：输入热量＞损失热量，母材不断熔化 熔池尾部：输入热量＜损失热量，凝固 一般取熔池的平均温度，熔池的平均温度取决于被 焊金属的熔点和焊接方法
焊条（焊丝）的加热与熔化
2.电弧加热
◆占焊接电弧总功率的20%~27%，是加热熔化焊条 的主要能量。 ◆电弧对焊条加热的特点：热量集中于距焊条端部10 mm以内，沿焊条长度和径向的温度很快下降，药 皮表面的温度就比焊芯要低得多。
焊条（焊丝）的加热与熔化
二、焊条的熔化速度
焊条的熔化速度是标志焊接生产率的主要参数。 ☆焊条的熔化速度：可用单位时间内焊芯熔化的 长度或质量来表示。试验证明，在正常焊接参数 条件下，焊条的平均熔化速度与焊接电流成比。 Vm=m/t=αPI αP的物理意义是：熔焊过程中，单位电流、单位时 间内焊芯(或焊丝)的熔化量
焊接开始后，经过一段时期，熔池的形状与尺寸 不再变化，形状接近于不太规则的半个椭球。 熔池的主要尺寸为熔池长度Ｌ、最大宽度Ｂmax （熔宽）、 最大熔深Hmax（熔深） 一般情况下，焊接电流增加，Hmax增加，Bmax减小； 电弧电压增加，Bmax增加，Hmax减小 熔池长度L与电弧能量成正比，熔池存在的时间与熔池 长度成正比，与焊速成反比
熔滴过渡
二、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。
母材的熔化与焊缝的形成
母材的熔化与焊缝的形成
稀释率：是熔合比的另一种表示形式。 由于母材与焊芯(或焊丝)的成分不同，当焊缝金 属中的合金元素主要来自焊芯(如合金堆焊)时，局 部熔化的母材将对焊缝金属的合金成分起稀释作用 熔合比越大，母材的稀释作用越严重
母材的熔化与焊缝的形成
熔合比(稀释率)的大小与焊接方法、焊接参数、接头 形状和尺寸、坡口形式及尺寸、焊道层数、母材金 属的热物理性质等有关。 ※焊接电流增加时，熔合比增大； ※电弧电压或焊接速度增加，熔合比减小。 ※在多层焊时，随着焊道层数的增加，熔合比逐渐下 降。但坡口形式不同时，下降的趋势不同
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。