熔滴過渡課件

§2焊絲熔化及熔滴過渡

WeldingwireMeltinganddroplettransfer材料成型及控制工程2007第一章電弧焊基礎(chǔ)知識(shí)1主要內(nèi)容一、焊絲熔化的熱量來源二、焊絲熔化速度及熔化系數(shù)三、熔滴上的作用力

四、主要熔滴過渡形式及其特點(diǎn)五、熔滴過渡的控制2一、焊絲熔化的熱量來源焊絲的作用有兩個(gè)：電極導(dǎo)電填充金屬作為填充金屬，其熔化和過渡的特性將會(huì)對(duì)焊縫的質(zhì)量產(chǎn)生較大的影響。3（1）電弧熱陰極區(qū)：PK=IUK-IUw-IUT陽(yáng)極區(qū)：PA=IUA+IUw+IUTUK陰極壓降UA陽(yáng)極壓降Uw逸出電壓UT弧柱溫度等效電壓電流密度較大時(shí)：近似為0電弧溫度6000K時(shí)：小于1V5（1）電弧熱陰極區(qū)：PK=IUK-IUw=I(UK-Uw)陽(yáng)極區(qū)：PA=IUw焊絲接負(fù)時(shí)：焊絲加熱與熔化取決于（Uk-Uw）。很多因素影響陰極電子發(fā)射，即影響的Uk大小。如電流、溫度、材料等。焊絲接正時(shí)：主要取決于材料逸出功和電流的大小。當(dāng)電流一定時(shí)，由于逸出功為常數(shù)，此時(shí)，焊絲熔化系數(shù)為定值。6（1）電弧熱陰極區(qū)：PK=I(UK-Uw)陽(yáng)極區(qū)：PA=IUw熔化極氣體保護(hù)焊時(shí)，Uk>>Uw，Pk>Pw

所以，同種材料，在相同的電流的作用下，焊絲作為陰極的產(chǎn)熱將比焊絲作為陽(yáng)極時(shí)產(chǎn)熱多。因?yàn)樯釛l件相近，所以焊絲接負(fù)時(shí)比焊絲接正時(shí)熔化快。7(2)電阻熱：PR=I2RSRs=ρLs/S8影響產(chǎn)熱的因素焊絲材料有無(wú)氧化膜焊絲熔點(diǎn)焊絲直徑焊絲伸出長(zhǎng)度焊絲電阻率一般10－30mm對(duì)導(dǎo)電性能良好的Cu、Al，電阻熱可忽略，對(duì)于不銹鋼等不容忽略10影響焊絲熔化速度的因素圖1-24鋁焊絲熔化速度與電流、焊絲直徑的關(guān)系圖1-25不銹鋼焊絲熔化速度與電流、伸出長(zhǎng)度的關(guān)系12影響焊絲熔化速度的因素14影響焊絲熔化速度的因素電流：電流↑→熔化速度↑電壓：較長(zhǎng)弧長(zhǎng)范圍內(nèi)，電壓變化→不影響焊絲的熔化在較短弧長(zhǎng)范圍內(nèi)，電壓↓→熔化系數(shù)↑（自調(diào)節(jié)作用在更短弧長(zhǎng)范圍內(nèi)，電壓↓→熔化系數(shù)↓電流極性：焊絲為陰極時(shí)，熔化速度大，氣體介質(zhì)：反接時(shí)介質(zhì)的影響不大，正接時(shí)介質(zhì)的影響比較復(fù)雜，無(wú)明顯規(guī)律伸出長(zhǎng)度：Ls↑→熔化速度↑焊絲直徑：d↑→熔化速度↓15三、熔滴上的作用力1.重力及表面張力2.電弧力3.爆破力161.重力及表面張力Fδ=2Rπσ細(xì)焊絲焊絲直徑較大而電流較小時(shí)重力及表面張力起主要作用17重力及表面張力18電磁收縮力電磁力對(duì)熔滴過渡的影響取決于電弧形態(tài)20等離子流力等離子流力：電流較大時(shí)，高速等離子流力對(duì)熔滴產(chǎn)生很大的推力，使之沿軸線方向運(yùn)動(dòng)。213.爆破力當(dāng)熔滴內(nèi)部因冶金反應(yīng)而生成氣體或者含有易蒸發(fā)金屬時(shí)，在電弧高溫的作用下，使氣體體積膨脹而產(chǎn)生的內(nèi)壓力，致使熔滴爆破，這一內(nèi)壓力稱為爆破力，它促進(jìn)熔滴過渡，但產(chǎn)生飛濺。

23四、主要熔滴過渡形式及其特點(diǎn)1．熔滴過渡分類：2．顆粒過渡

3．噴射過渡：4．爆炸過渡5.接觸過渡6.渣壁過渡：

241．熔滴過渡分類：262．顆粒過渡粗滴過渡（大顆粒過渡）：電弧電壓高，電流小，粗滴過渡、細(xì)滴過渡、排斥過渡。高弧壓，小電流重力克服表面張力作用電弧穩(wěn)定性和焊縫質(zhì)量都比較差。高電壓小電流MIG焊。272．顆粒過渡排斥過渡：弧根小電流較大，斑點(diǎn)壓力大高電壓較大電流CO2氣體保護(hù)焊直流正接時(shí)，斑點(diǎn)壓力很大，CO2、MIG都有明顯的大顆粒排斥過渡283．噴射過渡射滴過渡：富氬或氬氣保護(hù)焊，可分為：射滴過渡射流過渡旋轉(zhuǎn)射流過渡亞射流過渡

熔滴直徑達(dá)到與焊絲直徑相近時(shí)，電弧力使之強(qiáng)制脫離焊絲端頭，并快速通過電弧空間，向熔池過渡的形式。303．噴射過渡形成條件：鋼焊絲脈沖MIG焊、鋁焊絲MIG焊，(主要）電流必須達(dá)到一定的臨界值，過渡形式才會(huì)從滴狀過渡變?yōu)樯涞芜^渡。射滴過渡特點(diǎn)：斑點(diǎn)力和重力促進(jìn)熔滴過渡表面張力阻礙熔滴過渡飛濺小，成型好電流有臨界值，且電流區(qū)間窄，難調(diào)電弧成鐘罩型313．噴射過渡射流過渡：熔滴呈細(xì)小顆粒，沿焊絲的鉛筆尖狀的端頭以噴射狀態(tài)快速通過電弧空間向熔池過渡的形式。

形成條件：鋼焊絲MIG焊中，電流必須達(dá)到一定的臨界值。

射流過渡過程：323．噴射過渡跳?。弘娀娜鄣蔚母繑U(kuò)張到頸縮的根部過渡機(jī)理：333．噴射過渡射流過渡：射流過渡特點(diǎn)：--跳弧--等離子流力--鉛筆尖--熔滴僅為焊絲直徑的30%～60%

--熔滴過渡頻率200個(gè)/s以上--電弧平穩(wěn),飛濺小

--電流有臨界值--錐形電弧--指狀熔深--鋼焊絲富氬MIG343．噴射過渡

旋轉(zhuǎn)射流過渡：特大電流MIG焊，焊絲伸出長(zhǎng)度較大，焊接電流遠(yuǎn)大于射流臨界電流，液態(tài)金屬長(zhǎng)度增加，射流過渡的細(xì)滴高速噴出產(chǎn)生較大的反作用力，一旦偏離軸線將產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)射流過渡，電弧不穩(wěn)、成型不良、飛濺嚴(yán)重。

353．噴射過渡亞射流過渡：大電流MIG焊鋁合金時(shí)，弧壓較低，電弧呈半潛狀態(tài)，熔滴尺寸約等于焊絲直徑的射滴過渡，伴隨著瞬時(shí)短路，熔滴過渡頻率達(dá)100～200個(gè)/s。介于短路與射滴之間的過渡形式，其實(shí)應(yīng)該稱亞射滴過渡。形成條件：鋁合金鋁焊絲、短弧焊亞射流過渡過程：弧長(zhǎng)比較短，熔滴形成、長(zhǎng)大，在形成射滴過渡之際熔滴與熔池短路，在電磁收縮力的作用下細(xì)頸破斷，完成過渡，電弧重新引燃。363．噴射過渡亞射流過渡：亞射流過渡特點(diǎn)：--弧長(zhǎng)比較短，潛弧，熔深大--有短路現(xiàn)象，但短路時(shí)間短--與短路過渡比：先頸縮后短路,短路時(shí)間短,短路電流小--與射滴過渡的區(qū)別：有短路現(xiàn)象存在。--電弧穩(wěn)定,飛濺小

374．爆炸過渡CO2焊時(shí)，熔滴在形成長(zhǎng)大過程中，發(fā)生激烈的冶金反應(yīng)，生成大量的CO氣體，使熔滴急劇膨脹爆炸。飛濺大，金屬過渡少。385.接觸過渡短路過渡:電流較小，電弧電壓較低，弧長(zhǎng)比較短，熔滴未長(zhǎng)成大滴就與熔池接觸形成液態(tài)金屬短路，電弧熄滅，金屬熔滴過渡到熔池中去。隨后，電弧重新引燃，如此交替，這種過渡稱為短路過渡。接觸過渡:焊絲（或焊條）端部的熔滴與熔池表面通過接觸而過渡的方式?？煞譃椋憾搪愤^渡搭橋過渡395.接觸過渡短路過渡:形成條件：φ≤1.6mm，細(xì)絲CO2焊短路過渡過程：由燃弧和熄弧兩個(gè)交替的階段組成，電弧的燃燒是不連續(xù)的。405.接觸過渡實(shí)質(zhì)：熔化速度與送絲速度不一致短路過渡特點(diǎn)：

--細(xì)絲，短弧--燃弧熄弧交替進(jìn)行，Φ1.6-50Hz，Φ0.8-130Hz--平均電流小，峰值電流大，適合薄板及全位置焊接--小直徑焊絲，電流密度大，產(chǎn)熱集中，焊接速度快--弧長(zhǎng)短，焊件加熱區(qū)小，質(zhì)量高--過程穩(wěn)定--飛濺大短路過渡:415.接觸過渡搭橋過渡：非熔化極電弧焊。在表面張力、重力及電弧力的作用下，熔滴進(jìn)入熔池。形成條件：非熔化極填絲焊、氣焊填絲425.接觸過渡短路過渡與搭橋過渡的比較：短路過渡：焊絲導(dǎo)電，小滴，電磁收縮力大于表面張力搭橋過渡：焊絲不導(dǎo)電，大滴，電磁收縮力小于表面張力43渣壁過渡：渣壁過渡：熔滴沿著熔渣壁面流入熔池的一種過渡形式。形成條件：埋弧焊和焊條電弧焊。44五、熔滴過渡的控制熔滴過渡控制技術(shù)的目的：改善過渡品質(zhì)、提高焊接質(zhì)量。常用的熔滴過渡控制技術(shù)包括：脈沖電流控制法脈動(dòng)送絲控制法射流－短路過渡控制法波形控制法脈動(dòng)送絲－電流波形控制結(jié)合45五、熔滴過渡的控制脈沖電流控制法使用范圍：熔化極氬弧焊控制方法：通過對(duì)焊接電流以一定的頻率進(jìn)行變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)焊絲熔化及熔滴過渡的控制。這樣可以使得平均電流保持在較小的水平，實(shí)現(xiàn)對(duì)薄板的焊接。一般有三種方式：461.脈沖電流控制法熔滴較大接近焊絲尺寸，在基值電流區(qū)間過渡，沿軸向過渡，可用于仰焊、全位置焊接。471.脈沖電流控制法一個(gè)脈沖周期過渡多個(gè)熔滴：脈沖電流大，熔滴細(xì)小，指向性強(qiáng)，可用于全位置焊接。

481.脈沖電流控制法多個(gè)脈沖周期過渡一個(gè)熔滴：峰值電流小，熔滴直徑大于等于焊絲直徑。492.波形控制法使用范圍：CO2氣體焊控制方法：CO2整個(gè)焊接過程分為燃弧時(shí)期和短路時(shí)期，波形