2 焊丝熔化及熔滴过渡

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3．喷射过渡
富氩或氩气保护焊，可分为： 富氩或氩气保护焊，可分为： 射滴过渡 射流过渡 旋转射流过渡 亚射流过渡
射滴过渡： 射滴过渡：
熔滴直径达到与焊丝直径相近 电弧力使之强制脱离焊丝 时，电弧力使之强制脱离焊丝 端头，并快速通过电弧空间， 端头，并快速通过电弧空间， 向熔池过渡的形式。 向熔池过渡的形式。
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3．喷射过渡
形成条件：钢焊丝脉冲MIG焊、铝焊丝MIG焊，( 主 形成条件：钢焊丝脉冲 焊 铝焊丝 焊
要）电流必须达到一定的临界值，过渡形式才会从滴 电流必须达到一定的临界值， 状过渡变为射滴过渡 。
射滴过渡特点： 射滴过渡特点：
斑点力和重力促进熔滴过渡 表面张力阻碍熔滴过渡 飞溅小， 飞溅小，成型好 电流有临界值，且电流区间窄， 电流有临界值，且电流区间窄，难调 电弧成钟罩型
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影响焊丝熔化速度的因素
图1-24 铝焊丝熔化速度与电流、焊丝 直径的关系
图1-25 不锈钢焊丝熔化速度与电流、 伸出长度的关系 12
影响焊丝熔化速度的因素
图1－26 电压 电压对焊丝熔化速度的影响
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影响焊丝熔化速度的因素
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影响焊丝熔化速度的因素
电流：电流↑→熔化速度↑ 熔化速度↑ 电流：电流↑→熔化速度 电压： 电压： 较长弧长范围内，电压变化→不影响焊丝的熔化 较长弧长范围内，电压变化→ 在较短弧长范围内，电压↓→熔化系数↑（自调节作用 熔化系数↑ 在较短弧长范围内，电压↓→熔化系数 在更短弧长范围内，电压↓→熔化系数 熔化系数↓ 在更短弧长范围内，电压↓→熔化系数↓ 电流极性：焊丝为阴极时，熔化速度大， 电流极性：焊丝为阴极时，熔化速度大， 气体介质：反接时介质的影响不大，正接时介质的影响比 气体介质：反接时介质的影响不大， 较复杂， 较复杂，无明显规律 伸出长度：Ls↑→熔化速度↑ 熔化速度↑ 伸出长度：Ls↑→熔化速度 焊丝直径：d↑→熔化速度↓ 熔化速度↓ 焊丝直径：d↑→熔化速度
斑点面积比较小的时 候，斑点压力常常阻 碍熔滴过渡； 碍熔滴过渡；斑点面 积比较大的时候， 积比较大的时候，笼 罩整个熔滴， 罩整个熔滴，斑点压 力促进熔滴过渡。 力促进熔滴过渡。
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3. 爆破力
当熔滴内部因冶金反 应而生成气体或者含 有易蒸发金属时， 有易蒸发金属时，在 电弧高温的作用下， 电弧高温的作用下， 使气体体积膨胀而产 生的内压力， 生的内压力，致使熔 滴爆破， 滴爆破，这一内压力 称为爆破力， 称为爆破力，它促进 熔滴过渡， 熔滴过渡，但产生飞 溅。
所以影响产热的因素包括： 电流、 影响电子发射的因素（ UK、 UW ）、 影响电阻热的因素（Rs） 影响电阻热的因素（Rs）
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影响产热的因素
焊丝材料 有无氧化膜 焊丝熔点 焊丝直径 焊丝伸出长度 焊丝电阻率
一般10－ 一般 －30mm 对导电性能良好的Cu、 ， 对导电性能良好的 、Al，电阻热可 忽略， 忽略， 对于不锈钢等不容忽略
2
一、焊丝熔化的热量来源
焊丝的作用有两个： 焊丝的作用有两个： 电极导电 填充金属 作为填充金属，其熔化和过渡的特性将会对 焊缝的质量产生较大的影响。
3
一、焊丝熔化的热量来源
焊丝熔化的热量来源分两种情况： 焊丝熔化的热量来源分两种情况： 熔化极电弧焊： 熔化极电弧焊： 阴极区产生的电弧热 阳极区产生的电弧热 焊丝伸出长度上的电阻热 弧柱区的热量作用比较小 非熔化极电弧焊： 非熔化极电弧焊：弧柱区产热熔化焊丝
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4．爆炸过渡
CO2焊时，熔滴在形成长大过程中，发生 激烈的冶金反应，生成大量的CO气体， 激烈的冶金反应，生成大量的CO气体， 使熔滴急剧膨胀爆炸。 飞溅大，金属过渡少。
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接触过渡:焊丝（或焊条） 接触过渡:焊丝（或焊条）端部的熔滴与熔池表面通过接触而 过渡的方式。可分为： 过渡的方式。可分为：短路过渡 搭桥过渡 短路过渡:电流较小， 短路过渡 电流较小，电弧 电流较小 电压较低，弧长比较短， 电压较低，弧长比较短， 熔滴未长成大滴就与熔池 接触形成液态金属短路， 接触形成液态金属短路， 电弧熄灭， 电弧熄灭，金属熔滴过渡 到熔池中去。随后， 到熔池中去。随后，电弧 重新引燃，如此交替， 重新引燃，如此交替，这 种过渡称为短路过渡。 种过渡称为短路过渡。
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（1）电弧热
阴极区：P 阴极区：PK=I(UK-Uw) 阳极区：P 阳极区：PA=IUw 熔化极气体保护焊时，Uk>>Uw 熔化极气体保护焊时，Uk>>Uw ，Pk>Pw 所以，同种材料，在相同的电流的作用下， 焊丝作为阴极的产热将比焊丝作为阳极时 产热多。因为散热条件相近，所以焊丝接 负时比焊丝接正时熔化快。
2．颗粒过渡
排斥过渡： 排斥过渡：
弧根小 电流较大，斑点压力大 高电压较大电流CO2气体保护焊 直流正接时，斑点压力很大， CO2、MIG都有明显的大颗粒排斥 过渡
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2．颗粒过渡
细滴过渡： 细滴过渡：
高弧压，更大电流 电流比较大，电磁收缩力增 大，表面张力减小 熔滴存在的时间短，熔滴细 化，过渡频率增加 电弧稳定性比较高，飞溅少， 焊缝质量高 CO2细丝较大电流
第一章 电弧焊基础知识
§2 焊丝熔化及熔滴过渡
Welding wire Melting and droplet transfer
材料成型及控制工程 2007
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主要内容
一、焊丝熔化的热量来源 二、焊丝熔化速度及熔化系数 三、熔滴上的作用力 四、主要熔滴过渡形式及其特点 四、主要熔滴过渡形式及其特点 五、熔滴过渡的控制
短路过渡 (2)接触过渡 搭桥过渡 渣壁过渡 (3)渣壁过渡 套筒过渡
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2．颗粒过渡
电弧电压高，电流小，粗滴过渡、细滴过渡、排斥过渡。
粗滴过渡（大颗粒过渡） ： 粗滴过渡（大颗粒过渡）
高弧压，小电流 重力克服表面张力作用 电弧稳定性和焊缝质量都 比较差。 高电压小电流MIG焊。
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三、熔滴上的作用力
1. 重力及表面张力 2. 电弧力 3. 爆破力
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1. 重力及表面张力
焊丝直径较大而电流较小时重力及表面张力起主要作用
Fδ=2Rπσ
细焊丝
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重力及表面张力
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2. 电弧力
电弧对熔滴和熔池的机械作用力包括： 电磁收缩力 等离子流力 斑点力 电弧力只有在焊接电流较大的时候，才对 电弧力只有在焊接电流较大的时候，才对 熔滴过渡起主要作用；电流小时，重力表 面张力其主要作用。
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(2)电阻热： (2)电阻热： 电阻热
PR=I2RS Rs=ρLs/S
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(3） (3）总热量
接负：Pm=P 接负：Pm=PK+PR= I（UK-Uw）+ I2Rs I（ 接正：Pm=P 接正：Pm=PA+PR= I(Uw + IRs)+ I2Rs 合并： Pm= I（Um+ IRs） I（ IRs） 焊丝接正时 Um=U Um=UW 焊丝接负时 Um=U Um=UK- UW
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3．喷射过渡
形成条件：钢焊丝 形成条件：钢焊丝MIG 焊中， 焊中，电流必须达到一 定的临界值。 定的临界值。 射流过渡过程： 射流过渡过程：
射流过渡：熔滴呈细小颗粒， 射流过渡：熔滴呈细小颗粒，
沿焊丝的铅笔尖状的端头以喷 射状态快速通过电弧空间向熔 池过渡的形式。 池过渡的形式。
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3．喷射过渡
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3．喷射过渡
亚射流过渡：大电流MIG焊铝合金时，弧压较低， MIG焊铝合金时 亚射流过渡：大电流MIG焊铝合金时，弧压较低，电弧
呈半潜状态，熔滴尺寸约等于焊丝直径的射滴过渡， 呈半潜状态，熔滴尺寸约等于焊丝直径的射滴过渡，伴随 着瞬时短路，熔滴过渡频率达100 200个/s。 100～ 着瞬时短路，熔滴过渡频率达100～200个/s。介于短路与 射滴之间的过渡形式，其实应该称亚射滴过渡。 射滴之间的过渡形式，其实应该称亚射滴过渡。 形成条件：铝合金铝焊丝、 形成条件：铝合金铝焊丝、短弧焊 亚射流过渡过程：弧长 亚射流过渡过程： 比较短，熔滴形成、长大， 比较短，熔滴形成、长大， 在形成射滴过渡之际熔滴 与熔池短路， 与熔池短路，在电磁收缩 力的作用下细颈破断， 力的作用下细颈破断，完 成过渡，电弧重新引燃。 成过渡，电弧重新引燃。
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3．喷射过渡
亚射流过渡： 亚射流过渡： 亚射流过渡特点： 亚射流过渡特点： --弧长比较短，潜弧，熔深大 --弧长比较短 潜弧， 弧长比较短， --有短路现象，但短路时间短 --有短路现象 有短路现象， --与短路过渡比：先颈缩后短路,短路时间短,短路电流小 --与短路过渡比 先颈缩后短路,短路时间短, 与短路过渡比： --与射滴过渡的区别：有短路现象存在。 --与射滴过渡的区别 有短路现象存在。 与射滴过渡的区别： --电弧稳定,飞溅小 --电弧稳定 电弧稳定,
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四、主要熔滴过渡形式及其特点
1．熔滴过渡分类： 熔滴过渡分类： 2．颗粒过渡 3．喷射过渡： 喷射过渡： 4．爆炸过渡 5. 接触过渡 6. 渣壁过渡： 渣壁过渡：
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1．熔滴过渡分类： 熔滴过渡分类：
接触过渡
分类：
大颗粒过渡 颗粒过渡 排斥过渡 细滴过渡 射滴过渡 (1)自由过渡 喷射过渡 射流过渡 旋转射流过渡 爆炸过渡
跳弧： 跳弧：电弧从熔滴的根部扩张到颈缩的根部 过渡机理： 过渡机理：
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3．喷射过渡
射流过渡： 射流过渡：
射流过渡特点： 射流过渡特点： --跳弧 跳弧 --等离子流力 等离子流力 --铅笔尖 铅笔尖 --熔滴仅为焊丝直径的 熔滴仅为焊丝直径的30%～60% 熔滴仅为焊丝直径的 ～ --熔滴过渡频率 个/s以上 熔滴过渡频率200个 以上 熔滴过渡频率 --电弧平稳,飞溅小 --电弧平稳 电弧平稳, --电流有临界值 电流有临界值 --锥形电弧 锥形电弧 --指状熔深 指状熔深 --钢焊丝富氩 钢焊丝富氩MIG 钢焊丝富氩