熔滴过渡的控制(高级焊接讲义)PPT课件
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焊丝的熔化和熔滴过渡PPT教案
第42页/共49页
2.3 熔滴过渡及其特点
关于熔滴过渡技术的最新发展
传统上，熔滴过渡在一个电流周期，形式内比较单一，缺乏灵活性，焊缝成 形的好坏在很大程度上仍然依赖于焊工的操作技术水平和心理状态。
2.3 熔滴过渡及其特点
对于φ0.8-φ1.6的焊丝，最佳值约为20V，
短路频率增大，稳定短路过渡。
小于最佳值或过低，
电弧引燃困难，焊接过
程不稳定，弧长短，易
固体短路、焊丝爆断，
使焊接不稳定。
图2.24 短路过渡频率与电弧电压的关系
大于最佳值，弧长较
长，大颗粒长弧过渡，易出现排斥过渡，焊 第40页/共49页
①除重力、表面张力、等离子流力外，电磁 力、斑点压力与电弧形态有关；
②纯促进熔滴过渡力：等离子流力
③依情况而定：重力——平焊：促进力
碍力
立焊、仰焊：阻
碍力
表面张力——长弧焊：阻
第25页/共49页
2.3 熔滴过渡及其特点
熔滴过渡的分类
熔滴过渡过程复杂，对电弧的稳定性、焊 缝成形和冶金过程均有影响。
可得：电磁力对熔滴过渡的影响决定于电 弧形态。dG<dD时，弧根在熔滴底部，电磁 力是阻碍熔滴过渡力；dG>dD时，弧根面积 笼罩整个熔滴，电磁力是促进熔滴过渡力。 （4）等离子流力 对熔滴产生很大推力，是促进熔滴过渡力。 大小与焊丝直径、电流大小有关。 （5）斑点压力 a.撞击力
第23页/共49页
焊丝的熔化和熔滴过渡
会计学
1
焊丝的熔化和熔滴过渡
2.1
焊丝的加热与熔化特性
2.2
熔滴上的作用力
2.3
熔滴过渡及其特点
2.4
焊接飞溅
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2.3 熔滴过渡及其特点
关于熔滴过渡技术的最新发展
传统上，熔滴过渡在一个电流周期，形式内比较单一，缺乏灵活性，焊缝成 形的好坏在很大程度上仍然依赖于焊工的操作技术水平和心理状态。
2.3 熔滴过渡及其特点
对于φ0.8-φ1.6的焊丝，最佳值约为20V，
短路频率增大，稳定短路过渡。
小于最佳值或过低，
电弧引燃困难，焊接过
程不稳定，弧长短，易
固体短路、焊丝爆断，
使焊接不稳定。
图2.24 短路过渡频率与电弧电压的关系
大于最佳值，弧长较
长，大颗粒长弧过渡，易出现排斥过渡，焊 第40页/共49页
①除重力、表面张力、等离子流力外，电磁 力、斑点压力与电弧形态有关；
②纯促进熔滴过渡力：等离子流力
③依情况而定：重力——平焊：促进力
碍力
立焊、仰焊：阻
碍力
表面张力——长弧焊：阻
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2.3 熔滴过渡及其特点
熔滴过渡的分类
熔滴过渡过程复杂，对电弧的稳定性、焊 缝成形和冶金过程均有影响。
可得：电磁力对熔滴过渡的影响决定于电 弧形态。dG<dD时，弧根在熔滴底部，电磁 力是阻碍熔滴过渡力；dG>dD时，弧根面积 笼罩整个熔滴，电磁力是促进熔滴过渡力。 （4）等离子流力 对熔滴产生很大推力，是促进熔滴过渡力。 大小与焊丝直径、电流大小有关。 （5）斑点压力 a.撞击力
第23页/共49页
焊丝的熔化和熔滴过渡
会计学
1
焊丝的熔化和熔滴过渡
2.1
焊丝的加热与熔化特性
2.2
熔滴上的作用力
2.3
熔滴过渡及其特点
2.4
焊接飞溅
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12 焊丝熔化及熔滴过渡PPT课件
12
（1）电磁收缩力
电磁力对熔滴过渡的影响取决于电弧形态
在熔滴端部与弧柱间导电的 弧根面积的大小将决定该处电磁力 的方向，如果弧根直径小于熔滴直径，此处电磁力合力向上，阻 碍熔滴过渡；反之，若弧根面积笼罩整个 熔滴，此处电磁力合 力向下，促进熔滴过渡。
13
（2）等离子流力
等离子流力：电流较大时， 高速等离子流力对熔滴产 生很大的推力，使之沿轴 线方向运动。
在仰焊或其它位置（立焊、横焊）焊接时，却有利于熔滴过渡。
因为一是熔滴与熔池接触时，表面张力有将熔滴拉入熔池的作
用；二是使熔池或熔滴不易流淌。
11
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。
根据外观形态，熔滴尺寸以及过渡频率等特
征。熔滴过渡通常可分为三种基本类型，即自由
过渡(Free Flight)、接触过渡(Contacting Transfer)
16
上述诸力，对于熔滴过渡的作
用随工艺条件、焊接位置以及熔滴
状态等的变化而异。例如，长弧焊
时，表面张力总是阻碍熔滴从焊丝
末端脱离，而成为反过渡力。但短
弧焊时．当熔滴与熔池金属短路并
形成液态金属过桥时(图30)，由于
与熔池接触界面很大，使向下的表
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
焊丝熔化的热量来源分两种情况： 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：弧柱区产热熔化焊丝
（1）电磁收缩力
电磁力对熔滴过渡的影响取决于电弧形态
在熔滴端部与弧柱间导电的 弧根面积的大小将决定该处电磁力 的方向，如果弧根直径小于熔滴直径，此处电磁力合力向上，阻 碍熔滴过渡；反之，若弧根面积笼罩整个 熔滴，此处电磁力合 力向下，促进熔滴过渡。
13
（2）等离子流力
等离子流力：电流较大时， 高速等离子流力对熔滴产 生很大的推力，使之沿轴 线方向运动。
在仰焊或其它位置（立焊、横焊）焊接时，却有利于熔滴过渡。
因为一是熔滴与熔池接触时，表面张力有将熔滴拉入熔池的作
用；二是使熔池或熔滴不易流淌。
11
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。
根据外观形态，熔滴尺寸以及过渡频率等特
征。熔滴过渡通常可分为三种基本类型，即自由
过渡(Free Flight)、接触过渡(Contacting Transfer)
16
上述诸力，对于熔滴过渡的作
用随工艺条件、焊接位置以及熔滴
状态等的变化而异。例如，长弧焊
时，表面张力总是阻碍熔滴从焊丝
末端脱离，而成为反过渡力。但短
弧焊时．当熔滴与熔池金属短路并
形成液态金属过桥时(图30)，由于
与熔池接触界面很大，使向下的表
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
焊丝熔化的热量来源分两种情况： 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：弧柱区产热熔化焊丝
焊接电弧及熔滴控制PPT学习教案
外加磁场对带点离子的影响
电子在电场和磁场共同作用下 的受力状况及电子运动的速度 分量如图3所第2示0页/共。26页电子的运动轨 迹为绕轴线的螺旋线如图4所示。
外加磁场对于焊接熔滴的作用力
当施加磁场控制之后，焊接电弧以及焊丝端部的液态金 属除了受到上述诸力的作用之外，还会受到洛伦兹力的 作用。
式
第9页/共26页
无 磁 场 熔 滴 控 制 方 式
第10页/共26页
3.三维外特性控制
该方法把焊接电源的外特性用方程表示为：f(i,u,t)=0，反映在二维i、u平面内是一系列曲线，根据负载变化的不同时 刻，调整工作点，以输出最佳电流、电压，达到控制电弧的目的。焊接过程中电弧究竟在哪条曲线上燃烧取决于时 间t。t与电弧负载及最佳焊接质量一一对应。在焊接过程中，当负载状态发生变化时，电源会根据焊接工艺的要求 将电弧工作点调整到合适的外特性曲线上，以输出最符合需要的电流和电压，从而控制焊接电弧的工艺性能。通过
第6页/共26页
三、熔滴过渡组合外特性控制
由于CO2焊接短路过渡各阶段需要不同的电 源无外特性，国内外学者又提出了通过组合
磁
外场 熔特性控制飞溅的方案。这种方案针对特 定滴 控阶段，定时切换电源外特性。其方法实 质制 方上与电流波形控制类似，不同之处是不
式
同的外特性对电弧具有不同的调节作用。
第7页/共26页
焊接电弧及熔滴控制
会计学
1
无磁场焊接电弧特性
无磁场时电弧区域带电 粒子的运动 ：
1.带电粒子的热运动 2.外加电场作用下带电
粒子的运动 3.带电粒子在电弧自身
径向(横向)电场作用下 的运动 第1页/共26页 4.因径向带电粒子浓度
无磁场焊接电弧特性
焊丝熔化与熔滴过渡课件
的影响。
研究焊丝熔化和熔滴过渡过程中 的冶金反应和化学反应，揭示焊 接材料与母材的相互作用机制。
深入研究焊丝熔化和熔滴过渡的 传热、传质和动力学过程，建立 完善的理论模型，为优化焊接工
艺和焊接材料提供理论支持。
焊丝熔化和熔滴过渡的实验研究
开展焊丝熔化和熔滴过渡的实验研究，观察和测量焊丝熔化和熔滴过渡的过程，获取直观、 真实的数据。
电弧长度
电弧长度的变化会影响焊丝的熔化 和熔滴过渡的稳定性。
焊接设备的选择
手工焊机
适用于各种焊接工艺，但需要较 高的操作技能。
自动焊机
适用于高效、高质量的焊接，但 设备成本较高。
脉冲焊机
适用于薄板、不锈钢等材料的焊 接，具有较好的焊接质量和稳定
性。
保护气体的选择和使用
氩气
惰性气体，适用于各种材料的焊接，可以防止氧 化和腐蚀。
通过实验研究，分析焊丝熔化和熔滴过渡过程中的物理现象和化学反应，揭示其内在规律。
通过实验研究，对焊丝熔化和熔滴过渡的过程进行参数优化，提高焊接效率和焊接质量。
焊丝熔化和熔滴过渡的技术创新
针对焊丝熔化和熔滴过渡过程中存在的问题，开展技术创新研究，开发 新型焊接装备和焊接工艺。
利用新材料、新工艺和新方法，提高焊丝熔化和熔滴过渡的效率和质量， 提升焊接生产水平。
程。
热传导方程
描述了热量在焊丝和熔滴中的 传递过程。
表面张力方程
描述了表面张力对熔滴形成和 脱离焊丝的作用。
电极力方程
描述了电流通过焊丝产生的电 阻热对焊丝熔化的影响。
焊丝熔化和熔滴过渡的控制方法
焊接参数的调整
焊接电流和电压
通过调整焊接电流和电压，可以 控制焊丝的熔化和熔滴的大小。
研究焊丝熔化和熔滴过渡过程中 的冶金反应和化学反应，揭示焊 接材料与母材的相互作用机制。
深入研究焊丝熔化和熔滴过渡的 传热、传质和动力学过程，建立 完善的理论模型，为优化焊接工
艺和焊接材料提供理论支持。
焊丝熔化和熔滴过渡的实验研究
开展焊丝熔化和熔滴过渡的实验研究，观察和测量焊丝熔化和熔滴过渡的过程，获取直观、 真实的数据。
电弧长度
电弧长度的变化会影响焊丝的熔化 和熔滴过渡的稳定性。
焊接设备的选择
手工焊机
适用于各种焊接工艺，但需要较 高的操作技能。
自动焊机
适用于高效、高质量的焊接，但 设备成本较高。
脉冲焊机
适用于薄板、不锈钢等材料的焊 接，具有较好的焊接质量和稳定
性。
保护气体的选择和使用
氩气
惰性气体，适用于各种材料的焊接，可以防止氧 化和腐蚀。
通过实验研究，分析焊丝熔化和熔滴过渡过程中的物理现象和化学反应，揭示其内在规律。
通过实验研究，对焊丝熔化和熔滴过渡的过程进行参数优化，提高焊接效率和焊接质量。
焊丝熔化和熔滴过渡的技术创新
针对焊丝熔化和熔滴过渡过程中存在的问题，开展技术创新研究，开发 新型焊接装备和焊接工艺。
利用新材料、新工艺和新方法，提高焊丝熔化和熔滴过渡的效率和质量， 提升焊接生产水平。
程。
热传导方程
描述了热量在焊丝和熔滴中的 传递过程。
表面张力方程
描述了表面张力对熔滴形成和 脱离焊丝的作用。
电极力方程
描述了电流通过焊丝产生的电 阻热对焊丝熔化的影响。
焊丝熔化和熔滴过渡的控制方法
焊接参数的调整
焊接电流和电压
通过调整焊接电流和电压，可以 控制焊丝的熔化和熔滴的大小。
2.2熔滴的过渡
第二节 熔滴过渡
熔滴过渡的形式：
国际焊接学会（IIW）对熔滴过渡形式分类：
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
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
第二节 熔滴过渡
• • •
1.短路过渡过程
正常的短路过渡过程，一般要经历电 弧燃烧形成熔滴——熔滴长大并与熔池短 路熄弧——液桥缩颈而断开过渡——电弧 再引燃等四个阶段。图2-6为短路过渡过程 的电弧电压和电流动态波形图。
第二节 熔滴过渡
图2-6为短路过渡过程的电弧电压和电流动态波形图 t1-燃弧时间 t2-短路时间 t3-拉断熔滴后的电压恢复时间 T-短路周期 T=t1+t2+t3 Imax-最大电流，也称短路峰值电流 Imin-最小电流 Ia-平均焊接电流 Ua-平均电弧电压
第二节 熔滴过渡
3、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。
熔化极电弧焊（焊条电弧焊、CO2焊、MIG、MAG、埋 弧焊）
第二节 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 。 比表面积（S）：熔滴表面积（A）与其质量（ρV）之比， 即 S Ag / Vg 。 设熔滴是半径为R的球体，则 S 4R 2 /( 4 R 3 ) 3 / R 。
焊丝的熔化与熔滴过渡
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，焊丝的熔化速度、熔化系数及其影响因素
• 焊丝(条)端P受电弧热熔化并以滴状形式脱离焊丝过泼到 镕池中去，同时也带走一定的热量。
• 在稳定的焊接过程中，当弧长保持一定时，单位时间内 电弧提供给焊丝的热量应该等于脱离捍丝的熔墒金属所 带走的热量。为简便起见，一般常采用焊丝的熔化速度 和熔化系数来表示电弧所提供热量与熔化过渡的金属数 量多少的之间关系。
1，熔滴上的作用力
• 电磁力
当dG<dD时，形成的合力向上， 构成斑点力的一部分，阻碍 熔滴过渡。 dG>dD时, 形成的 合力向下，会促进熔滴过渡。
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
• 自由过渡：熔滴脱离焊丝端部后，经过电弧空间自由运 动一段距离后而落入熔他的过渡形式。当焊接条件不同
2 焊丝的熔化与熔滴过渡
• 2. 1 焊丝的加热与熔化
1，焊丝的加热与熔化特性－电阻热 • 焊丝干伸长Ls的电阻热为：
PR =I 2Rs
Rs=
Ls S
当焊丝材料为碳钢、不锈 钢和钛等电阻率较大的材 料时，电阻热的作用是明 显的，热丝TIG焊就是电 阻热的一大应用。
焊丝的熔化和熔滴的过渡课件
感谢您的观看。
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。
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。
高级焊工技术培训(熔滴过度)
2）搭桥过渡 条件：填丝TIG焊中
质量管理部
U
t I
3 2
4 1
t
1
2
3
4
短路过渡过程及电流、电压波形
质量管理部
四.飞溅
1.飞溅 1）飞溅的原因： ① 爆破力 ② 斑点力不对称 ③ 气体从熔滴或熔池中析出
2）影响飞溅的因素 ① 焊接方法，CO2焊大，MIG小 ② 规范，例如CO2焊 ③ 形式
质量管理部
。
质量管理部
谢谢
质量管理部
征； ● 掌握各种焊接方法的熔滴过度特点。 ● 了解固有自调节作用。
质量管理部
一.焊丝的熔化
1.焊丝的加热及熔化 1）加热热源： （1）电弧热—极区产热
焊丝接阴极时：Pk=I（Uk-Uw-UT）≈I（Uk-Uw） UT很小，大概只有1V左右。
焊丝接阳极时：PA=I（UA+Uw+UT）≈IUw UA很小，可忽略。
质量管理部
（2）重力
熔滴的重力 Fg=mg=
r—熔滴半径 ，ρ—密度 作用：
① 平焊时促进过渡； ② 立焊，仰焊时阻碍过渡。
质量管理部
F F
表面张力
Fmg F
重力
质量管理部
（3）电磁收缩力 电流线通过熔滴时的电磁收缩力
①当Sb（斑点面积）<Ss（焊丝截面积）时， 电流 线在熔滴中收缩F推向上，阻碍过渡。
9）电阻热 钢焊丝：ds越小，电阻热的影响越大。 铝焊丝，电阻热很小，影响不大。
质量管理部
二.熔滴过渡
1.基本概念 熔滴过渡： 焊丝端部的熔化金属以滴状进入熔池的过程。 飞溅： 熔化的焊丝金属飞到熔池之外的现象。
质量管理部
2）熔滴上的作用力 （1）表面张力
质量管理部
U
t I
3 2
4 1
t
1
2
3
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短路过渡过程及电流、电压波形
质量管理部
四.飞溅
1.飞溅 1）飞溅的原因： ① 爆破力 ② 斑点力不对称 ③ 气体从熔滴或熔池中析出
2）影响飞溅的因素 ① 焊接方法，CO2焊大，MIG小 ② 规范，例如CO2焊 ③ 形式
质量管理部
。
质量管理部
谢谢
质量管理部
征； ● 掌握各种焊接方法的熔滴过度特点。 ● 了解固有自调节作用。
质量管理部
一.焊丝的熔化
1.焊丝的加热及熔化 1）加热热源： （1）电弧热—极区产热
焊丝接阴极时：Pk=I（Uk-Uw-UT）≈I（Uk-Uw） UT很小，大概只有1V左右。
焊丝接阳极时：PA=I（UA+Uw+UT）≈IUw UA很小，可忽略。
质量管理部
（2）重力
熔滴的重力 Fg=mg=
r—熔滴半径 ，ρ—密度 作用：
① 平焊时促进过渡； ② 立焊，仰焊时阻碍过渡。
质量管理部
F F
表面张力
Fmg F
重力
质量管理部
（3）电磁收缩力 电流线通过熔滴时的电磁收缩力
①当Sb（斑点面积）<Ss（焊丝截面积）时， 电流 线在熔滴中收缩F推向上，阻碍过渡。
9）电阻热 钢焊丝：ds越小，电阻热的影响越大。 铝焊丝，电阻热很小，影响不大。
质量管理部
二.熔滴过渡
1.基本概念 熔滴过渡： 焊丝端部的熔化金属以滴状进入熔池的过程。 飞溅： 熔化的焊丝金属飞到熔池之外的现象。
质量管理部
2）熔滴上的作用力 （1）表面张力
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射流过渡的形成
跳弧后： P电+P等+P气> P表
射流过渡临界电流与de和Le的 关系
与de的关系
与Le的关系
焊丝成分对临界电流的影响
焊丝牌号 H08Mn H08Mn H08 H08 H18-8
保护气体
2Si 2Si表面 A Mn
发黑
Ar Ar+2%O2 Ar+20%CO2
240 255 210 230 225
V 下垂滴 射滴过渡 状过渡
射流过渡
旋转射流过渡
喷射过渡
I1
I2
I3
I
正转变和逆转变的临界电流
I I
第二节 跳弧现象与射流过渡
• 熔滴过渡与电弧形态紧密相关，如射 滴过渡是钟罩状电弧形态，而射流过渡 是锥状电弧形态。由射滴过渡向射流过 渡转变，是因为电弧形态由钟罩状向锥 状变化，而这一转变是突然发生的，也 称为跳弧。因此发生跳弧时的电流，即 跳弧电流，也就是射流过渡的临界电流。
熔滴过渡研究方法
高速摄像示意图
电弧焊方法分类及名称
焊条电弧焊
熔化极
埋弧焊
电弧焊
非熔化极
GMAW（CO2、MIG/MAG) TIG(GTAW)
Plasma(等离子弧焊）
熔滴过渡的分类
中文名称 1.自由过渡 1.1 大滴过渡
熔滴过渡类型 英文名称
Free flight transfer Globular
不同焊接方法的飞溅量
飞溅生成率
解决飞溅的途径
• 降低短路峰值电流Imax和在短路瞬时维持较小 的电流，为的是避免瞬时短路。通常采用电流 波形控制法进行控制。
• 正确选择工艺参数，保证电压与电流合理匹配、 合适的焊丝干伸长。
• 采用Ar+CO2混合气体代替纯CO2气。 • 正确选择焊丝成分。 • 采用药芯焊丝。
第四章 熔滴过渡及其控制
殷树言 教授
第一节熔滴过渡的分类及名称
熔滴过渡的定义
在电弧热作用下，焊丝或焊条端头的金属熔 化并形成熔滴，在各种力的作用下，通过电弧空 间向熔池过渡的过程，称为熔滴过渡。
研究熔滴过渡的意义
• 研究熔滴过渡是为了控制熔滴过渡，从 而得到稳定的焊接过程。尤其在气体保 护焊时，熔滴不受熔渣的拘束，在力的 作用下，易造成飞溅而破坏电弧的稳定 性。
CO2焊的短路过渡波形控制法
波控法
* 熔滴尺寸与焊丝直径接近，呈钟罩状；
* 飞溅少，电弧稳定；
* 烟雾少； * 焊丝熔化系数高；
b c
* 呈圆弧状熔深。
* 扩大MIG/MAG的
250 I
250
I
规范区间
b c
1.Ar+5%O2 2.Ar+20%CO2
1 2
250 I
250
I
PMIG/PMAG焊的电流范围
焊接电流（A）
焊丝直径（mm）
跳弧过程
1.跳弧前
2.跳弧
3.跳弧后
跳弧现象机理
跳弧条件： 1能量条件 2焊丝金属蒸发 3电弧的电位梯度
V颈 >=X L2-L1 X---电弧的电位梯度 L1---MK距离 L2---NK距离 V颈---MN间的电压
跳弧后熔滴过渡转变为 射流过渡
跳弧是熔滴过渡转变的必由 之路，跳弧前后，熔滴受力 特点发生了本质变化。
射流过渡特点
• 锥形电弧 • 铅笔状的端头 • 小熔滴（1/3，1/5de）沿焊丝轴向 • 均匀的电弧声
射流过渡的机理
• 1 力的观点 • 2 金属蒸汽的观点
• 这两种观点是不全面的，不能解释许多 现象
• 跳弧观点
跳弧现象
• 定义： 所谓跳弧现象是指电弧烁亮区突然由熔 滴根部跳到缩颈上部的过程。
短路 GMA 焊 填充丝焊
MAG焊的熔滴过渡形式 Rotary arc
Pulsed arc Short arc
Spray arc
Tandem arc
SHORT ARC
TRANSITIONAL ARC
SPRAY ARC
PULSED ARC
MIG/MAG焊射流过渡与电流的关系
MIG/MAG焊中熔滴自由过渡形式的 转变与临界电流
1.1.1 下垂滴状过渡 Drop transfer
1.1.2 排斥滴状过渡 Repelled transfer
1.2 喷射过渡
Spray transfer
1.2.1 射滴过渡
Projected transfer
1.2.2 射流过渡
St.3 旋转射流过渡 Rotating transfer
230 255 190 170 270
320
220
射流过渡临界电流与气体成分 的关系
Ar+ CO2气体
Ar+O2气体
不同金属焊丝临界电流
临界电流
直径
射滴过渡及其定义
• 射滴过渡是指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
射滴过渡的特点
形态
1.3 爆炸过渡
Explosive transfer
气 体
2.接触过渡 2.1 短路过渡 2.2 搭桥过渡
Bridging transfer
Short circuiting transfer
Bridging transfer
without
interruption
焊接条件
小电流 GMA 焊 CO2 气体保护焊 中等电流 GMA 焊 较大电流 GMA 焊 过大电流 GMA 焊
CO2焊的熔滴过渡形式
CO2焊的短路过渡过程
短路过渡动画
短路过渡
CO2焊的短路过渡主要问题
• 主要问题：飞溅、焊缝成形差。 • 影响规律：焊接飞溅大小∆M主要决定于
短路峰值电流Imax，而焊缝成形决定于 燃弧能量与短路能量比Q燃/Q短。 • 即∆M∝Imax • 焊缝成形质量∝Q燃/Q短
CO2焊的短路过渡的飞溅形式
a.小电流短路过渡飞溅 b.瞬时短路时的飞溅 c. 大电流短路引起的飞溅 d.潜弧时短路引起的飞溅 e.固体短路引起的飞溅 f.熔池析出气体引起的飞溅 g.熔滴析出气体引起的飞溅 h. 电弧排斥作用引起的飞溅 k.熔滴细颈过电流爆炸引起的飞溅 l. 熔滴充气爆破引起的飞溅
飞溅与电流的关系
焊接方法与飞溅的关系
脉冲焊电流波形
I
2
3
2
3 Icrit
Imean
1
4
1
2
3
4
1
1
2
4
t
3
4
脉冲电弧高速摄像
脉冲射滴过渡1/1的实现
• TpIpn=C
脉冲射滴过渡应用
• 锅炉水冷壁 • 铝合金容器 • 铝、不锈钢的PMIG焊 • ACPMIG焊
CO2焊的特点
• 生产率高。 • 焊接成本低。 • 能耗低。 • 适用范围广。 • 抗锈能力强。 • 焊后不需清渣。