焊丝的熔化与熔滴过渡
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第2章 焊丝的熔化与熔滴过渡
滴，由于受到各种大小不同的作用力，具体形状和位置不断变 化，从而熔滴以不同的形式脱离焊丝或焊条，过渡到熔池中去。
一
熔滴上的作用力
熔滴上的作用力可分为重力、表面张力、电弧力、熔滴爆破力 和电弧气体的吹力等。
1
重力
重力对熔滴过渡的影响依焊接位置的不同而不同。平焊时， 熔滴上的重力促使熔滴过渡；而在立焊及仰焊位置则阻碍熔滴 过渡。
1)
s
m y m
100%
焊接中飞溅的产生
a. 伴随气体析出而引起的飞溅．
b. c. d.
气体爆炸引起的飞溅
电弧斑点力引起的飞溅
短路过渡再引燃引起的飞溅 焊接方法和规范 过渡形式 电源动特性 气体介质 极性 焊丝、焊件表面的清洁度
２）影响飞溅的因素
a. b. c. d. e. f.
图2-21 射流过渡形成机理示意图
图2-22 熔滴过渡频率（或体积）与电流的关系 钢焊丝 φ1.6mm,Ar+O2(1%),弧长6mm,DCEP
图2-23 不同材质焊丝的临界电流
图2-24 焊丝直径、伸出长度与临界电流的关系
图2-25 射流过渡时飞溅示意图
磁控旋转射流过渡
a.正常射流过渡 b.旋转射流过渡
c. ５） a. b.
c.
d.
图2-12 短路过渡示意图
图2-13 短路过渡过程电弧电压和电流动态波形图
图2-14 短路过渡的主要形式
a.固态断路 b.细丝小电流时 c.中等电流小电感时
图2-15 短路过渡频率与电弧电压的关系
图2-16 送丝速度与短路过渡频率、短路时间和短路电流峰值的关系
２ 接触过渡（短路过渡）
１） 定义：当电流较小，电弧电压较低时，弧长较短，熔滴未长成大 滴就与熔池接触形成液态金属短路，电弧熄灭，随之金属熔滴在 表面张力及电磁收缩力的作用下过渡到熔池中去，熔滴脱落之后 电弧重新引燃，如此交替进行。 短路过渡的过程： 稳定性及其影响因素
熔化极气体保护焊的熔滴过渡形式完整版
2、滴状过渡
滴状过渡时电弧电压较高，由于焊接参数及材料的不同又分为粗滴过渡（大颗粒过渡）及细滴过渡（细颗粒过渡）。
1、粗滴过渡 电流较小而电弧电压较高时，因弧长较长，熔滴与熔池不发生短路，焊丝末端便形成较大的熔滴。当熔滴长大到一定程度后，重力克服表面张力使熔滴脱落。这种过渡方式由于熔滴大，形成的时间长，影响电弧的稳定性，焊缝成型粗糙，飞溅较大，在生产中基本不采用。粗滴过渡形式如图1所示：
气体介质对射流过渡的影响:不同的气体介质对电弧电场强度的影响不同。在Ar气保护下弧柱电场强度较低，电弧弧根容易扩展，易形成射流过渡，临界电流值较低。当Ar气中加入CO2时，随着CO2比例增加临界电流值增大。若CO2的比例超过30%时，则不能形成射流过渡，这是由于CO2气体解离吸热对电弧的冷却作用较强，使电弧收缩，电场强度提高，电弧不易扩展所致。
2、细滴过渡 电流比较大时，电磁收缩力较大，熔滴表面张力减小，熔滴细化，这些都促使熔滴过渡，并使熔滴过渡频率增加。这种过渡形式称为细滴过渡，因为飞溅少，电弧稳定，焊缝成型良好，在生产中被广泛应用。细滴过渡形式如图2所示：
3、射流过渡?
射流过渡是喷射过渡中最富有代表性的且用途广泛的一种过渡形式。获得射流过渡的条件是采用纯氩气或富氩气体保护，大电压，还必须使焊接电流大于临界值。射流过渡电弧稳定，飞溅极少，焊缝成形质量好。由于电弧稳定，对保护气流的扰动作用小，故保护效果好。射流过渡电弧功率大，热流集中，对焊件的熔透能力强。而且过渡的熔滴沿电弧轴线高速流向熔池，使焊缝中心部位熔深明显增大而呈指状熔深。射流过渡形式如图3所示：
熔化极气体保护焊的熔滴过渡形式
熔化极短路过渡主要用于直径小于的细丝CO2气体保护焊或混合气体保护焊，采用低电压，小电流的焊接工艺。由于电压低，电弧较短，熔滴尚未长大成熔滴时即与熔池接触而形成短路液体过桥，在向熔池方向的表面张力及电磁收缩力的作用下，熔滴金属过渡到熔池中去，这样的过渡形式称为短路过渡。这种过渡电弧稳定，飞溅较小，熔滴过渡频率高，焊缝成形良好，广泛用于薄板结构、根部打底焊及全位置焊接。
滴状过渡时电弧电压较高，由于焊接参数及材料的不同又分为粗滴过渡（大颗粒过渡）及细滴过渡（细颗粒过渡）。
1、粗滴过渡 电流较小而电弧电压较高时，因弧长较长，熔滴与熔池不发生短路，焊丝末端便形成较大的熔滴。当熔滴长大到一定程度后，重力克服表面张力使熔滴脱落。这种过渡方式由于熔滴大，形成的时间长，影响电弧的稳定性，焊缝成型粗糙，飞溅较大，在生产中基本不采用。粗滴过渡形式如图1所示：
气体介质对射流过渡的影响:不同的气体介质对电弧电场强度的影响不同。在Ar气保护下弧柱电场强度较低，电弧弧根容易扩展，易形成射流过渡，临界电流值较低。当Ar气中加入CO2时，随着CO2比例增加临界电流值增大。若CO2的比例超过30%时，则不能形成射流过渡，这是由于CO2气体解离吸热对电弧的冷却作用较强，使电弧收缩，电场强度提高，电弧不易扩展所致。
2、细滴过渡 电流比较大时，电磁收缩力较大，熔滴表面张力减小，熔滴细化，这些都促使熔滴过渡，并使熔滴过渡频率增加。这种过渡形式称为细滴过渡，因为飞溅少，电弧稳定，焊缝成型良好，在生产中被广泛应用。细滴过渡形式如图2所示：
3、射流过渡?
射流过渡是喷射过渡中最富有代表性的且用途广泛的一种过渡形式。获得射流过渡的条件是采用纯氩气或富氩气体保护，大电压，还必须使焊接电流大于临界值。射流过渡电弧稳定，飞溅极少，焊缝成形质量好。由于电弧稳定，对保护气流的扰动作用小，故保护效果好。射流过渡电弧功率大，热流集中，对焊件的熔透能力强。而且过渡的熔滴沿电弧轴线高速流向熔池，使焊缝中心部位熔深明显增大而呈指状熔深。射流过渡形式如图3所示：
熔化极气体保护焊的熔滴过渡形式
熔化极短路过渡主要用于直径小于的细丝CO2气体保护焊或混合气体保护焊，采用低电压，小电流的焊接工艺。由于电压低，电弧较短，熔滴尚未长大成熔滴时即与熔池接触而形成短路液体过桥，在向熔池方向的表面张力及电磁收缩力的作用下，熔滴金属过渡到熔池中去，这样的过渡形式称为短路过渡。这种过渡电弧稳定，飞溅较小，熔滴过渡频率高，焊缝成形良好，广泛用于薄板结构、根部打底焊及全位置焊接。
焊丝熔化及熔滴过渡总结解析
• 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，成型好 ➢电流有临界值，且电流区间窄，难调 ➢电弧成钟罩型
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。
形成条件：钢焊丝MIG 焊中，电流必须达到一 定的临界值。 射流过渡过程：
是不连续的。 • 实质：熔化速度与送丝速度不一致 • 短路过渡特点：
--细丝，短弧 --燃弧熄弧交替进行，Φ1.6-50Hz， Φ0.8-130Hz --平均电流小，峰值电流大，适合薄板及全位置焊接 --小直径焊丝，电流密度大，产热集中，焊接速度快 --弧长短，焊件加热区小，质量高 --过程稳定 --飞溅大
射滴过渡：
熔滴直径达到与焊丝直径相近 时，电弧力使之强制脱离焊丝 端头，并快速通过电弧空间， 向熔池过渡的形式。
射滴过渡：熔滴直径达到与焊丝直径相近时，电弧力使之
强制脱离焊丝端头，并快速通过电弧空间，向熔池过渡的 形式。
• 形成条件：钢焊丝脉冲MIG焊、铝焊丝MIG焊，电流必
须达到一定的临界值，过渡形式才会从滴状过渡变为射 滴过渡
短路过渡:电流较小，电弧电 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，电弧熄灭，金属 熔滴过渡到熔池中去。随后， 电弧重新引燃，如此交替，这 种过渡称为短路过渡。
短路过渡:
• 形成条件：φ≤1.6mm，细丝CO2焊 • 短路过渡过程：由燃弧和熄弧两个交替的阶段组成，电弧的燃烧
1．熔滴过渡分类： 2．射流过渡： 3．短路过渡
自由过渡
接触过渡 渣壁过渡
大颗粒过渡
颗粒过渡排斥过渡
(2)接触过渡搭 短桥 路过 过渡 渡
细滴过渡
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。
形成条件：钢焊丝MIG 焊中，电流必须达到一 定的临界值。 射流过渡过程：
是不连续的。 • 实质：熔化速度与送丝速度不一致 • 短路过渡特点：
--细丝，短弧 --燃弧熄弧交替进行，Φ1.6-50Hz， Φ0.8-130Hz --平均电流小，峰值电流大，适合薄板及全位置焊接 --小直径焊丝，电流密度大，产热集中，焊接速度快 --弧长短，焊件加热区小，质量高 --过程稳定 --飞溅大
射滴过渡：
熔滴直径达到与焊丝直径相近 时，电弧力使之强制脱离焊丝 端头，并快速通过电弧空间， 向熔池过渡的形式。
射滴过渡：熔滴直径达到与焊丝直径相近时，电弧力使之
强制脱离焊丝端头，并快速通过电弧空间，向熔池过渡的 形式。
• 形成条件：钢焊丝脉冲MIG焊、铝焊丝MIG焊，电流必
须达到一定的临界值，过渡形式才会从滴状过渡变为射 滴过渡
短路过渡:电流较小，电弧电 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，电弧熄灭，金属 熔滴过渡到熔池中去。随后， 电弧重新引燃，如此交替，这 种过渡称为短路过渡。
短路过渡:
• 形成条件：φ≤1.6mm，细丝CO2焊 • 短路过渡过程：由燃弧和熄弧两个交替的阶段组成，电弧的燃烧
1．熔滴过渡分类： 2．射流过渡： 3．短路过渡
自由过渡
接触过渡 渣壁过渡
大颗粒过渡
颗粒过渡排斥过渡
(2)接触过渡搭 短桥 路过 过渡 渡
细滴过渡
第二章 焊丝的熔化及熔滴过渡
第二章焊丝的熔化及熔滴过渡熔化极电弧焊的焊丝（条）具有两个作用：一是作为电极并与工件之间产生电弧；另是本身被加热熔化并作为填充金属过渡到熔池中去。
焊丝（条）的熔化及熔滴过渡，是熔化极电弧焊接过程中的重要物理现象，熔滴过渡方式及特点将直接影响焊接质量和生产效率。
第一节焊丝的加热与熔化一、焊丝的加热与熔化特性熔化极电弧焊时焊丝（条）的熔化主要是靠阴极区（正接）或阳极区（反接）所产生的热量，中括号焊接情况下，UK >> UW所以Pk>PA，这时，在同一材料和同一电流情况下，焊丝（条）为阴极（正接）时的产生热量要比为阳极（反接）时多。
因散热条件相同，所以焊丝（条）接负时比焊丝（条）接正时熔化快。
焊丝除了受电弧的加热外，在自动和半自动焊时，从焊丝与导电嘴的接触点到焊丝端头的一段焊丝（即焊丝伸出长度用表示）有焊接电流流过，所产生电阻热对焊丝有预热作用，从而影响焊丝的熔化速度（图2-1）。
特别是焊丝比较细和焊丝金属的电阻系数比较大时（如不锈钢），这种影响更为明显。
焊丝伸出长度的电阻热为：P R=I2RsRs=PLs/S （2-4）式中 Rs----为Ls段的电阻值；P-----焊丝的电阻率；Ls----焊丝的伸出长度；S----焊丝的断面积。
材料不同时，焊丝伸出长度部分产生的电阻热也不同。
如熔化极气体保护焊时，通常Ls=10～30mm，对于导电良好的铝和铜等金属，PR 与PA或PK相比是很小的，可忽略不计。
而对钢和钛等材料，电阻率高。
当伸出长度较大时PR 与PA或PK相比较大才有重要的作用。
）来表这是mα弧长较长时，电弧电压的变化对焊丝熔化速度影响不大；但在弧长较短的范围内，电弧电压降低，反而使得焊丝熔化速度增加。
在铝合金焊接时这种现象特别明显，图2-4a中的各条曲线，表示了直径为φ1.6mm铝合金焊丝等速送进时的熔化速度与电弧电压及电流的关系。
由图中可见，当弧长较长时，曲线AB段段与横轴垂直，此时的焊丝送进速度与熔化速度相平衡，焊丝的熔化速度主要决定于电流的大小。
焊丝的熔化和熔滴过渡以及电弧产热,温度分布
熔滴过渡：电弧焊时，焊丝（或焊条）的末端在电弧的高温作用下加热熔化，熔化的金属积累到一定程度便以一定的方式脱离焊丝末端，并过渡到熔池中去，这个过程称作熔滴过渡。
熔化极电弧焊时，焊丝的作用：1、作为电弧的一极导电并传输能量，2、作为填充材料向熔池提供熔化金属并和熔化的母材一起冷却结晶形成焊缝。
焊丝熔化的热源：1、熔化极电弧焊焊丝的熔化主要依靠阴极区（直流正接）或者阳极区（直流反接）所产生的热量及焊丝自身的电阻热。
弧柱的热辐射是次要的。
2、非熔化极电弧焊填充焊丝时，主要依靠弧柱热来熔化焊丝。
电弧的静特性：是指在电极材料，气体介质和弧长一定的情况下，电弧稳定燃烧时，焊接电流与电弧电压的变化关系，也成伏-安特性。
Ua=f(i)Ua=U k+U C+U AU a—电弧电压；U k阴极压降；U C弧柱压降；U A阳极压降电弧产热能量关系：焊接电弧是具有很强能量的导电体，其能量来源于焊接电源。
单位时间焊接电源向阴极区、弧柱区、阳极区提供的总能量表示为：P=P K+P C+P A=I U k+IU C+IU A阴极区产热：在阴极压降的环境下，电子和正离子不断的产生，消失，运动，构成了能量的转变和传递过程。
P K=I(U k– U w– U T)U k阴极压降，U w电子逸出电压，U T弧柱区温度等效电压阳极区产热：P A= I(U A + U w+ U T)弧柱区的产热：P C=IU c电弧的温度分布：1、纵向温度分布：阴极区和阳极区的电流密度和能量密度均高于弧柱区，但是温度的分布却与电流密度和能量密度不同，是电极的温度低而弧柱区温度较高，这是因为电极区受到电极材料的熔点和沸点的限制，而弧柱区中的气体和金属蒸气不受这一限制，而且气体介质的导热性能不如金属电极好，热量的散射相对较少，故而有较高的温度。
一般来讲，阴极因为要发射电子消耗能量较多，故温度比阳极低一些，阴极温度为2200~3500k，而阳极温度为2400~4200K。
焊丝的熔化和熔滴的过渡课件
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焊丝伸出长度主要影响热传导和电阻热。
坡口形状主要影响传热和流场。
窄而深的坡口有利于集中热量，促进熔滴过渡。
宽而浅的坡口可能会导致热量分散，影响熔滴过渡的稳定性。
坡口形状的不一致也可能导致焊接过程中的飞溅和驼峰缺陷。
01
02
03
04
04
CHAPTER
焊丝熔化和熔滴过渡过程中的问题及措施
焊缝成形不良主要是由于焊接参数不匹配、焊丝与工件表面不清洁或焊接电弧不稳定等原因引起的。
ISO 3834、EN 1090 等标准体系，以及相应的材料、工艺和焊缝质量要求。
焊接质量控制标准
气孔、夹渣、未熔合、裂纹等。
常见的焊接缺陷
针对不同缺陷产生的原因，采取相应的工艺和操作措施进行预防和纠正。
防止措施
以某钢结构焊接为例，分析其焊接缺陷产生的原因，提出相应的防止措施。
案例分析
THANKS
解决方法
可以通过调整焊接参数、确保熔滴过渡稳定以及保持焊丝和工件表面清洁等方式来解决未熔合的问题。
05
CHAPTER
实际应用及案例分析
激光焊接、电子束焊接、搅拌摩擦焊接等。
高效焊接工艺
以激光焊接为例，介绍其原理、特点、应用范围及优势。
案例介绍
了解熔滴过渡的形式和特点，掌握熔滴过渡的控制方法。
熔滴过渡控制
随着焊接速度的增加，热输入降低，焊丝熔化速度减慢，熔滴体积减小，过渡频率也会降低。
焊接速度过快可能会导致熔滴未完全熔化就已过渡，造成焊接缺陷。
随着焊丝伸出长度的增加，电阻热增加，焊丝熔化速度加快，熔滴体积增大，过渡频率也会增加。
焊丝伸出长度过短可能会造成顶吹现象，过长的焊丝伸出长度可能会增加飞溅。
焊丝伸出长度主要影响热传导和电阻热。
坡口形状主要影响传热和流场。
窄而深的坡口有利于集中热量，促进熔滴过渡。
宽而浅的坡口可能会导致热量分散，影响熔滴过渡的稳定性。
坡口形状的不一致也可能导致焊接过程中的飞溅和驼峰缺陷。
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04
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CHAPTER
焊丝熔化和熔滴过渡过程中的问题及措施
焊缝成形不良主要是由于焊接参数不匹配、焊丝与工件表面不清洁或焊接电弧不稳定等原因引起的。
ISO 3834、EN 1090 等标准体系，以及相应的材料、工艺和焊缝质量要求。
焊接质量控制标准
气孔、夹渣、未熔合、裂纹等。
常见的焊接缺陷
针对不同缺陷产生的原因，采取相应的工艺和操作措施进行预防和纠正。
防止措施
以某钢结构焊接为例，分析其焊接缺陷产生的原因，提出相应的防止措施。
案例分析
THANKS
解决方法
可以通过调整焊接参数、确保熔滴过渡稳定以及保持焊丝和工件表面清洁等方式来解决未熔合的问题。
05
CHAPTER
实际应用及案例分析
激光焊接、电子束焊接、搅拌摩擦焊接等。
高效焊接工艺
以激光焊接为例，介绍其原理、特点、应用范围及优势。
案例介绍
了解熔滴过渡的形式和特点，掌握熔滴过渡的控制方法。
熔滴过渡控制
随着焊接速度的增加，热输入降低，焊丝熔化速度减慢，熔滴体积减小，过渡频率也会降低。
焊接速度过快可能会导致熔滴未完全熔化就已过渡，造成焊接缺陷。
随着焊丝伸出长度的增加，电阻热增加，焊丝熔化速度加快，熔滴体积增大，过渡频率也会增加。
焊丝伸出长度过短可能会造成顶吹现象，过长的焊丝伸出长度可能会增加飞溅。
11-氩弧焊概述及熔化极氩弧焊熔滴过渡形式.
二、MIG焊的熔滴过渡
3）喷射过渡——产生原因
MIG电弧能够产生熔滴喷射过渡的根本原因是电弧形态比较扩展。 CO2气体分解对电弧有很大的冷却作用，使得电弧形态收缩并处于熔滴 下部，熔滴过渡受到排斥。在MIG电弧下，氩气是单原子气体，没有分解 问题，而且热传导率较小，对电弧的冷却作用小，因此电弧电场强度低， 形态上容易扩展，能够较大范围包涵焊丝端头，熔滴过渡比较容易。直接 原因是电磁力超过了表面张力的作用。
二、MIG焊的熔滴过渡 2）喷射过渡——临界电流
不同材料焊丝的临界电流
钢焊丝MIG焊电流值与熔滴 过渡频度及熔滴体积之间的关系
实现细颗粒喷射过渡的下限电流值称作临界电流(critical current)。当电流超过临界电流值后，过渡频度剧增，熔滴体积急 剧减小。临界电流值因焊丝材质、焊丝直径、保护气等有着显著的 差异。
喷射过渡的特点总结：
1.有明显的临界电流值； 2.一般情况下，熔滴沿焊丝轴向过渡；
3.一般情况下，熔滴尺寸不大于焊丝直径；
4.电弧形态发生突然变化。
二、MIG焊的熔滴过渡 （2）亚射流过渡与电弧自身固有的调节作用 亚射流过渡：适用于铝合金短弧MIG焊，可视弧长在2～8mm之间，因电流 大小而取不同的数值，带有短路过渡的特征，当弧长取上限 值时，也有部分自由过渡（射滴）。 过渡过程描述：介于短路过渡与喷射过渡之间 燃弧时间增长熔滴长大——>焊丝与熔滴间形成缩颈达到临界脱落状态 ——>以射滴形式脱离之前同熔池短路——>电弧熄灭——>电磁收缩力和表 面张力作用下缩颈迅速破断——>完成过渡——>重燃电弧 与短路过渡的区别 短路:熔滴与熔池短路之前没有缩颈，短路 时间长，短路电流大，飞溅大过渡不 平稳。 亚射流:短路之前有缩颈，短路电流小， 路时间短，飞溅小，过渡平稳。
第二章 电弧焊熔化现象
注意：微量元素会对熔深、熔宽有影响，当采用规范参数 不变时，可通过调整微量元素来改变熔深。
3） 焊接熔池表面张力流的研究（自学） 注意：微量元素会对熔深的影响原因是 引起表面张力的正温度系数变化。氧、
硫使熔深增加的原因如右图：
3
等离子流及电磁对流对熔化现象的影响 等离子流使熔池表面金属产生向着周边的流动。 电磁对流使熔池表面金属产生向着熔池中心的流动。
2）坡口和间隙
采用对接形式焊接薄板时不需留间隙，也不需开坡口； 板厚较大时，为了焊透工件需留一定间隙或开坡口，此时 余高和熔合比随坡口或间隙尺寸的增大而减小，因此，焊 接时常采用开坡口来控制余高和熔合比。
总之，影响焊缝成形的因素很多，想获得良好的焊缝 成形，需根据工件的材料和厚度、焊缝的空间位置、接头 形式、工作条件、对接头性能和焊缝尺寸要求等，选择合 适的焊接方法和焊接工艺参数；否则就可能造成焊缝的成
（一）熔滴上的作用力
1
重力
重力对熔滴过渡的影响依焊接位置的不同而不同。 平焊时，熔滴上的重力促使熔滴过渡；而在立焊及仰 焊位置则阻碍熔滴过渡。 FG＝mg＝(4／3)πRD³ρg
2
表面张力Fσ 此处的表面张力Fσ 是指焊丝端头上保持熔滴的 作用力。
Fσ ＝2π Rσ 式中 ： R——焊丝半径；σ ——表面张力系数。
3） 熔池内部的电流产生的电磁力：指向电流发散方向。
4）熔化金属密度差引起的浮力流。 2 表面张力流与微量元素的影响 1）液态金属的表面张力 （1） 表面张力随温度的增加而降低。
（2） 大多数液态金属，当其含有氧、硫等表面活性元素 时，表面张力会大幅度降低。 注意：当有表面活性元素存在时，表面张力的温度系数会 变为正值。见P65图2.11。 2） 微量元素对熔池现象的影响（自学）
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第2章 焊丝的熔化与熔滴过渡
在熔化极电弧焊时，焊丝是否稳定的熔化并过渡到熔池中去是影响 焊接生产率和焊缝质量的关键因素。
2.1 焊丝的加热与熔化
一
焊丝的作用
１） 作为电弧的一个电极；
２） 提供熔化金属作为焊缝金属的一部分 。
二
焊丝的加热和熔化的热源
电弧焊时，用于加热、熔化焊丝的热源是 电弧热和电阻热。熔 化极电弧焊时，焊丝的熔化主要靠阴极区(正接)或阳极区(反接)所 产生的热量及焊丝伸出长度上的电阻热 ，弧柱区产生的热量对焊丝 的加热熔化作用较小。非熔化极电弧焊(如钨极氩弧焊或等离子弧 焊)的填充焊丝主要靠弧柱区产生的热量熔化。
图2-2 铝焊丝熔化速度与电流的关系
图2-3 不锈钢焊丝熔化速度与电流的关系
图2-4 GMAW电弧的固有自调节作用 a.铝焊丝 (Φ1.6mm) b.钢焊丝(Φ2.4mm)
图2-5 Ar与CO2混合比(体积分数)对焊丝熔化速度的影响
图2-6 铝焊丝氩弧焊不同极性时焊丝熔化速度
2 熔滴过渡和飞溅
4
等离子流力：促进熔反作用力、电磁力。
6
爆破力：促进过渡。
综上所述：
1）除重力、表面张力、爆破力外，其余力都与电弧形态有关。
2） 熔滴上的作用力对熔滴过渡的影响应从焊缝空间位置、熔滴过渡形式、 电弧形态、工艺条件等综合考虑。
二
熔滴过渡的主要形式及其特点
分为三种：自由过渡、接触过渡（短路过渡）和渣壁过渡。
FG＝mg ＝(4 ／3)πR D3ρg
2 表面张力Fσ 此处的表面张力Fσ是指焊丝端头上保持熔滴的作用力。 Fσ＝2πRσ
式中 ： R——焊丝半径；σ——表面张力系数。
Fa
表面张力是促进熔滴过渡还是阻止过渡应针
R
Fσ θ
对不同的焊接方法、不同的熔滴过渡形式来分析，
θ RD
如短路过渡后期，表面张力是促进容滴过渡的，
注：CO2中等电流焊时：短路过渡加大滴状排斥过渡，飞溅大 . 喷射过渡：在MIG焊时会出现这种形式的过渡，又分为：射滴过渡、亚射
流过渡、射流过渡、旋转射流过渡。
1) 射滴过渡:熔滴直径接近焊丝直径，f=100～200，熔滴加速度大于重 力加速度，尺寸规则呈球形，沿轴向过渡。
形成原因：熔滴被弧根笼罩，电弧呈种罩形，从而电磁收缩力形成 较强的推力。
电弧焊时，在电弧热作用下焊丝或焊条端部受热熔化形成熔 滴，由于受到各种大小不同的作用力，具体形状和位置不断变 化，从而熔滴以不同的形式脱离焊丝或焊条，过渡到熔池中去。
一 熔滴上的作用力
熔滴上的作用力可分为重力、表面张力、电弧力、熔滴爆破力 和电弧气体的吹力等。 1 重力
重力对熔滴过渡的影响依焊接位置的不同而不同。平焊时， 熔滴上的重力促使熔滴过渡；而在立焊及仰焊位置则阻碍熔滴 过渡。
1 自由过渡
自由过渡是指熔滴经电弧空间自由飞行，焊丝端头和熔池之间 不发生直接接触的过渡方式。
①
滴状过渡：特点：熔滴直径大于焊丝直径。
大颗粒过渡：条件：电流较小，电弧电压高时，小电流MIG焊。过渡频率低， 主要是重力与表面张力的平衡。
熔化极气体保护焊熔滴过渡的种类
短路过渡
自由过渡
细颗粒过渡：条件：较大电流时，大电流CO2焊。频率高，电弧稳定，焊 缝质量高, 重力、电磁力促进过渡。
１）熔化速度、熔化系数
熔化速度（ Vm ）：在单位时间内熔化的焊丝质量。 熔化系数аm：在单位时间内，单位电流所熔化的焊丝质量。 ２）焊丝的熔化特性
焊丝的熔化特性则是指焊丝的熔化速度 V m 和焊接电流I之间的关系。 在采用熔化极电弧焊进行焊接时，必须使焊丝的熔化速度等于送
丝速度，才能建立稳定的焊接过程。
2）电阻热
熔化极电弧焊时，焊丝只在通过导电嘴时才和焊接电源接通 （焊 条？）。因此，讨论焊丝的加热和熔化，实际上是分析焊丝伸出部分 （称为焊丝干伸长： l s ）的受热情况，因为焊丝伸出部分有电流流过 时所产生的电阻热对焊丝有预热作用。
CO 2气体保护焊时， ls是焊丝直径的10 ～ 12 倍。 三 焊丝的熔化特性
出现场合：铝及其合金的氩弧焊及钢的脉冲氩弧焊。
２）射流过渡：电流密度大，熔滴直径小于焊丝直径， f=５00左右，熔 滴加速度比重力加速度大几十倍。
形成原因：电流密度大，焊丝熔化端部形成尖锥状，出现金属蒸发， 电弧跳弧（此时电流称为射流过渡的临界电流），形成很强的等离 子流力。
取决于电流。 BC 段：电压降低，电流减小。
U C
A 熔化特性曲线
B
I
原因：电弧短，热量损失少；熔滴加热温度低，带走能量少，从而 溶化系数高。
C以下：短路时间增加，能量输入少，从而溶化系数减小。
固有自调节作用：BC 段，电弧本身有恢复原来弧长的能力。 ４） 极性：一般正接比反接熔化速度大。
５） 气体介质.
FG
特别是对于现在的STT电源，实现无飞溅过渡更是如此。
若熔滴上含有少量活化物质 (如O2、S等)或熔滴温度升高，都会减 小表面张力系数，有利于形成细颗粒熔滴过渡 。
3 电磁力
电流通过熔滴时，导电界面是变化的，在熔焊情况下，焊丝、 熔滴、电极斑点、弧柱之间产生电磁力的轴向分力，其方向总是由 小截面志向大截面。电弧是否笼罩熔滴。
1） 电弧热
阴极区和阳极区两个区域的产热功率可表达为
PK＝IUK—IUW — IUT PA＝IUA + IUw + IUT 电弧焊时，当弧柱温度为6000K左右时，UT小于1V；当电流密度较大时， UA近似为零，故上两式可简化为： PK＝I(UK—UW) PA＝IUW 由此可看出，两电极区的产热量（功率）都与焊接电流成正比。当 电流一定时，阴极区的产热量取决于 UK与UW的差值；阳极区的产热量取 决于UW。 在细丝熔化极气体保护电弧焊、使用含有 CaF2焊剂的埋弧焊和使用 碱性焊条电弧焊等情况下，当采用同样大小的电流焊接同一种材料时， 焊丝作为阴极时的产热量比作为阳极时的产热量多，在散热条件相同时， 焊丝作阴极比作阳极时熔化速度快。
用公式表示为：
Vm ? ? m I
图2-1 焊丝伸出长度的电阻热示意图
四 熔化速度的影响因素
１） 焊接电流：直线关系（低碳钢等）；非直线关系（不锈钢：电阻率大，电 阻热作用明显）。
２） 焊丝材料（电阻率）、干伸长（正比）及直径（反比）。
３） 电弧电压：
AB段：下降的压降主要在弧柱上， 不影响熔化。熔化速度主要
在熔化极电弧焊时，焊丝是否稳定的熔化并过渡到熔池中去是影响 焊接生产率和焊缝质量的关键因素。
2.1 焊丝的加热与熔化
一
焊丝的作用
１） 作为电弧的一个电极；
２） 提供熔化金属作为焊缝金属的一部分 。
二
焊丝的加热和熔化的热源
电弧焊时，用于加热、熔化焊丝的热源是 电弧热和电阻热。熔 化极电弧焊时，焊丝的熔化主要靠阴极区(正接)或阳极区(反接)所 产生的热量及焊丝伸出长度上的电阻热 ，弧柱区产生的热量对焊丝 的加热熔化作用较小。非熔化极电弧焊(如钨极氩弧焊或等离子弧 焊)的填充焊丝主要靠弧柱区产生的热量熔化。
图2-2 铝焊丝熔化速度与电流的关系
图2-3 不锈钢焊丝熔化速度与电流的关系
图2-4 GMAW电弧的固有自调节作用 a.铝焊丝 (Φ1.6mm) b.钢焊丝(Φ2.4mm)
图2-5 Ar与CO2混合比(体积分数)对焊丝熔化速度的影响
图2-6 铝焊丝氩弧焊不同极性时焊丝熔化速度
2 熔滴过渡和飞溅
4
等离子流力：促进熔反作用力、电磁力。
6
爆破力：促进过渡。
综上所述：
1）除重力、表面张力、爆破力外，其余力都与电弧形态有关。
2） 熔滴上的作用力对熔滴过渡的影响应从焊缝空间位置、熔滴过渡形式、 电弧形态、工艺条件等综合考虑。
二
熔滴过渡的主要形式及其特点
分为三种：自由过渡、接触过渡（短路过渡）和渣壁过渡。
FG＝mg ＝(4 ／3)πR D3ρg
2 表面张力Fσ 此处的表面张力Fσ是指焊丝端头上保持熔滴的作用力。 Fσ＝2πRσ
式中 ： R——焊丝半径；σ——表面张力系数。
Fa
表面张力是促进熔滴过渡还是阻止过渡应针
R
Fσ θ
对不同的焊接方法、不同的熔滴过渡形式来分析，
θ RD
如短路过渡后期，表面张力是促进容滴过渡的，
注：CO2中等电流焊时：短路过渡加大滴状排斥过渡，飞溅大 . 喷射过渡：在MIG焊时会出现这种形式的过渡，又分为：射滴过渡、亚射
流过渡、射流过渡、旋转射流过渡。
1) 射滴过渡:熔滴直径接近焊丝直径，f=100～200，熔滴加速度大于重 力加速度，尺寸规则呈球形，沿轴向过渡。
形成原因：熔滴被弧根笼罩，电弧呈种罩形，从而电磁收缩力形成 较强的推力。
电弧焊时，在电弧热作用下焊丝或焊条端部受热熔化形成熔 滴，由于受到各种大小不同的作用力，具体形状和位置不断变 化，从而熔滴以不同的形式脱离焊丝或焊条，过渡到熔池中去。
一 熔滴上的作用力
熔滴上的作用力可分为重力、表面张力、电弧力、熔滴爆破力 和电弧气体的吹力等。 1 重力
重力对熔滴过渡的影响依焊接位置的不同而不同。平焊时， 熔滴上的重力促使熔滴过渡；而在立焊及仰焊位置则阻碍熔滴 过渡。
1 自由过渡
自由过渡是指熔滴经电弧空间自由飞行，焊丝端头和熔池之间 不发生直接接触的过渡方式。
①
滴状过渡：特点：熔滴直径大于焊丝直径。
大颗粒过渡：条件：电流较小，电弧电压高时，小电流MIG焊。过渡频率低， 主要是重力与表面张力的平衡。
熔化极气体保护焊熔滴过渡的种类
短路过渡
自由过渡
细颗粒过渡：条件：较大电流时，大电流CO2焊。频率高，电弧稳定，焊 缝质量高, 重力、电磁力促进过渡。
１）熔化速度、熔化系数
熔化速度（ Vm ）：在单位时间内熔化的焊丝质量。 熔化系数аm：在单位时间内，单位电流所熔化的焊丝质量。 ２）焊丝的熔化特性
焊丝的熔化特性则是指焊丝的熔化速度 V m 和焊接电流I之间的关系。 在采用熔化极电弧焊进行焊接时，必须使焊丝的熔化速度等于送
丝速度，才能建立稳定的焊接过程。
2）电阻热
熔化极电弧焊时，焊丝只在通过导电嘴时才和焊接电源接通 （焊 条？）。因此，讨论焊丝的加热和熔化，实际上是分析焊丝伸出部分 （称为焊丝干伸长： l s ）的受热情况，因为焊丝伸出部分有电流流过 时所产生的电阻热对焊丝有预热作用。
CO 2气体保护焊时， ls是焊丝直径的10 ～ 12 倍。 三 焊丝的熔化特性
出现场合：铝及其合金的氩弧焊及钢的脉冲氩弧焊。
２）射流过渡：电流密度大，熔滴直径小于焊丝直径， f=５00左右，熔 滴加速度比重力加速度大几十倍。
形成原因：电流密度大，焊丝熔化端部形成尖锥状，出现金属蒸发， 电弧跳弧（此时电流称为射流过渡的临界电流），形成很强的等离 子流力。
取决于电流。 BC 段：电压降低，电流减小。
U C
A 熔化特性曲线
B
I
原因：电弧短，热量损失少；熔滴加热温度低，带走能量少，从而 溶化系数高。
C以下：短路时间增加，能量输入少，从而溶化系数减小。
固有自调节作用：BC 段，电弧本身有恢复原来弧长的能力。 ４） 极性：一般正接比反接熔化速度大。
５） 气体介质.
FG
特别是对于现在的STT电源，实现无飞溅过渡更是如此。
若熔滴上含有少量活化物质 (如O2、S等)或熔滴温度升高，都会减 小表面张力系数，有利于形成细颗粒熔滴过渡 。
3 电磁力
电流通过熔滴时，导电界面是变化的，在熔焊情况下，焊丝、 熔滴、电极斑点、弧柱之间产生电磁力的轴向分力，其方向总是由 小截面志向大截面。电弧是否笼罩熔滴。
1） 电弧热
阴极区和阳极区两个区域的产热功率可表达为
PK＝IUK—IUW — IUT PA＝IUA + IUw + IUT 电弧焊时，当弧柱温度为6000K左右时，UT小于1V；当电流密度较大时， UA近似为零，故上两式可简化为： PK＝I(UK—UW) PA＝IUW 由此可看出，两电极区的产热量（功率）都与焊接电流成正比。当 电流一定时，阴极区的产热量取决于 UK与UW的差值；阳极区的产热量取 决于UW。 在细丝熔化极气体保护电弧焊、使用含有 CaF2焊剂的埋弧焊和使用 碱性焊条电弧焊等情况下，当采用同样大小的电流焊接同一种材料时， 焊丝作为阴极时的产热量比作为阳极时的产热量多，在散热条件相同时， 焊丝作阴极比作阳极时熔化速度快。
用公式表示为：
Vm ? ? m I
图2-1 焊丝伸出长度的电阻热示意图
四 熔化速度的影响因素
１） 焊接电流：直线关系（低碳钢等）；非直线关系（不锈钢：电阻率大，电 阻热作用明显）。
２） 焊丝材料（电阻率）、干伸长（正比）及直径（反比）。
３） 电弧电压：
AB段：下降的压降主要在弧柱上， 不影响熔化。熔化速度主要