焊丝熔化及熔滴过渡总结
焊丝的熔化与熔滴过渡
4，熔滴过渡的控制
• 脉冲电流控制法
2 焊丝的熔化与熔滴过渡
• 2. 2 熔滴过渡与飞溅
4，熔滴过渡的控制
• 波形控制法
2 焊丝的熔化与熔滴过渡
• 2. 2 熔滴过渡与飞溅
4，熔滴过渡的控制
• 脉动送丝法
• 射流过渡：
2 焊丝的熔化与熔滴过渡
• 2. 2 熔滴过渡与飞溅
2，熔滴过渡的主要形式和特点 • 射流过渡：跳弧条件
U颈 E l2 -l1
2 焊丝的熔化与熔滴过渡
• 2. 2 熔滴过渡与飞溅
2，熔滴过渡的主要形式和特点
• 射流过渡：临界电流
2 焊丝的熔化与熔滴过渡
• 2. 2 熔滴过渡与飞溅
2，熔滴过渡的主要形式和特点
• 射流过渡：临界电流
2 焊丝的熔化与熔滴过渡
• 2. 2 熔滴过渡与飞溅
2，熔滴过渡的主要形式和特点
• 短路过渡：是细焊丝(0.8-1.2mm)气体保护焊在采用小电 流和低电压规范时常见的一种熔滴过渡形式。特点是电 弧时而短路熄灭，时而引弧燃烧；焊丝端头熔滴则是时 而与熔池接触过渡，时而被电弧加热长大。
2 焊丝的熔化与熔滴过渡
• 2. 2 熔滴过渡与飞溅
3，焊丝的熔覆系数和飞溅
• 熔敷效率和熔敷系数
• 电弧焊接过程中，焊丝(条)悠比过渡到焊缝中的金员 重量与使用撑烽丝(条)重量之比称为熔敷效率。用焊条 焊接时，是按焊芯质量来计算。一般情况下熔敷效率可 达90％左右，熔化极员弧焊及埋弧自动焊的熔敷效串要 更高一些。CO2焊和手弧焊有时其熔敷效率只能达到80 ％左右，就是说约有l 0％－20％的焊丝金屑被飞溅、氧 化和蒸发掉。
2 焊丝的熔化与熔滴过渡
第一章第二节焊丝的熔化和熔滴过渡
2.4 焊接飞溅
（2）测量方法：收集飞溅颗粒（称重法）、测量焊丝损失 率 （3）影响飞溅的因素： a.材料：熔点低，活泼金属飞溅大。 b.焊材：焊条：碱性大于酸性；焊丝：实芯大于药芯。 c.气体：CO2大，氩弧焊小。 d.焊接方法：CO2焊大于手弧焊。 e.过渡形式：颗粒过渡大于短路过渡。 f.焊接工艺：电压、电流、干伸长、倾角、送丝速度。 g.焊接电源：交流大于直流；正接大于反接。
Fγ
短弧焊——促进熔滴过渡力（短路过渡）
2.2 熔滴上的作用力
（2）重力 Fg=ρVg 平焊——促进熔滴过渡力，如果熔滴重力大于表 面张力，熔滴脱离焊丝； 仰焊、立焊——阻碍熔滴过渡力。 （3）电磁力 径向分力——促进颈缩的形成； 轴向分力——方向总是从小截面指向大截面。
2.2 熔滴上的作用力
电流流过熔滴时，导体截面是变化的（熔化极， 指焊丝——熔滴——电极斑点——弧柱之间）
2.3 熔滴过渡及其特点
2.3.3颗粒过渡 特点：电弧电压高（弧长较长） （1）粗滴过渡 焊接电流小，电弧力小，基本靠重力实现自 由过渡，因此熔滴较大，焊接飞溅较大，焊接稳 定性差，焊缝质量差，基本不采用。
粗滴过渡过程示意图
2.3 熔滴过渡及其特点
（2）细滴过渡 焊接电流较大，熔滴细化，飞溅较小，电弧稳定， 成形较好，广泛采用，常见于CO2焊接。（与射 滴过渡相区别）。 2.3.4喷射过渡 喷射过渡:易在（富）氩气氛种获得，熔深大， 熔敷效率高，适用于中、厚板平位置的填充、盖 面。（有上、下限电流，可加脉冲）
2.3 熔滴过渡及其特点
2.3.2短路过渡 短路过渡在各种气氛中，低电压、细焊丝 （小电流）（但电流密度不小）均可获得。 （1）短路过渡过程 条件：细焊丝（0.6mm-1.4mm），实际生产 可到1.6mm，大于1.6mm的短路过渡飞溅严重， 很少采用；低电压；小焊接电流。
2.焊丝熔化及熔滴过渡资料
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 熔滴过渡起主要作用；电流小时，重力表 面张力其主要作用。
熔滴过渡录像
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1．熔滴过渡分类：
接触过渡
自由过
渣壁过
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(a) E5003熔滴直径变化 (b) E5015熔滴直径变化 (c) E5015焊条短路过渡
不同焊条焊接时的熔滴过渡过程高速摄影
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1．熔滴过渡分类：
大颗粒过渡
颗粒过渡排斥过渡
细滴过渡
(1)自由过渡喷射过渡射 射流 滴过 过渡 渡
电弧焊基础知识
焊丝熔化及熔滴过渡
Welding wire Melting and droplet transfer
材料成型及控制工程 2011
1ห้องสมุดไป่ตู้
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 五、熔滴过渡的控制
2
一、焊丝熔化的热量来源
焊丝接正时 Um=UW 焊丝接负时 Um=UK- UW
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）
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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
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
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。
第二章 焊丝的熔化和熔滴的过渡——【《熔焊方法及设备(第2版)》王宗杰】
阻碍熔滴过渡；反之，若
弧根面积笼罩整个熔Байду номын сангаас，
此处电磁力合力向下，促
进熔滴过渡。
图2-8 作用在熔滴上的电磁力
2.等离子体流力
• 电弧等离子流力随着等离子流从焊丝末端侧面 切入，并冲向熔池而产生，它有助于熔滴脱离焊丝， 并使其加速通过电弧空间进入熔池。等离子流力与 焊丝直径和焊接电流有密切关系，采用的焊丝直径 越细，电流越大，产生的等离子流力和流速越大， 因而对熔滴推力也就越大。在大电流焊接时，等离 子流力会显著地影响熔滴过渡特性。
第二章 焊丝的熔化和熔滴的过渡
• 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，熔化的液体金属达到一定程度 便以一定的方式脱离焊丝末端，过渡到熔池中去。 这个过程称为熔滴过渡。焊接过程中，焊丝的加热、 熔化及熔滴过渡会直接影响到焊缝质量和焊接生产 率。本章将讲述焊丝的加热与熔化、熔滴上的作用 力、熔滴过渡的主要形式以及熔滴过渡过程中产生 的飞溅。
丝大电流时，焊丝伸出长度越大，PR越大，这时PR与PK 或PA相比才有重要的作用。
• 熔化极电弧焊时，综合电弧热和电阻热，用于加热
和熔化焊丝的总能量Pm可表示
• Pm＝I（Um ＋IRs） （2-7）
• ＝U式W；中焊，丝Um为是阴电极弧时热，的U等m＝效U电K－压U，W焊。丝这为就阳是极单时位，时U间m
向下的表面张力远大于焊丝端向上的表面张力，结 果使液桥被拉进熔池而有利于熔滴过渡。电磁力也 有相同的情况。当熔滴短路时，电流呈发散形（图 2-11），此时电磁力的轴向分力则有助于熔滴过渡。
图2-10 形成液态桥时表面张力的作用 1-焊丝 2-液态金属过桥 3-母材
图2-11 形成液态桥时电磁力的作用 1-焊丝 2-液态金属桥 3-电流 4-母材
焊接物理冶金：焊丝的加热熔化与熔滴过渡
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2．喷射过渡
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：
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。
2．喷射过渡
• 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 – 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
复习思考题
• 1.熔化极电弧焊中，焊丝熔化的热源有哪些？ • 2.影响焊丝熔化速度的因素有哪些?是如何影响的? • 3.熔滴在形成与过渡过程中受到哪些力的作用? • 4.熔滴过渡有哪些常见过渡形式?各有什么特点? • 5.焊缝成形缺陷的种类、产生原因及防止措施？
2．喷射过渡
• 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：
2．喷射过渡
• 射流过渡：ຫໍສະໝຸດ – 射流过渡特点：➢--跳弧 ➢--等离子流力 ➢--铅笔尖 ➢--熔滴仅为焊丝直径的30%～60% ➢--熔滴过渡频率200个/s以上 ➢--电弧平稳,飞溅小 ➢--电流有临界值 ➢--锥形电弧 ➢--指状熔深 ➢--钢焊丝富氩MIG
3. 接触过渡
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
3. 接触过渡
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：短路过渡
搭桥过渡
• 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。
内容回顾： 主要熔滴过渡形式及其特点
1．熔滴过渡分类： 2．射流过渡： 3．短路过渡
熔滴过渡录像
1．熔滴过渡分类：
接触过渡
自由过
渣壁过
1．熔滴过渡分类：
大颗粒过渡
颗粒过渡排斥过渡
细滴过渡
(1)自由过渡喷射过渡射 射流 滴过 过渡 渡
旋转射流过渡
爆炸过渡
(2)接触过渡搭 短桥 路过 过渡 渡
(3)渣壁过渡套 渣筒 壁过 过渡 渡