第三章焊丝的熔化及熔滴过渡介绍优秀PPT.ppt

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1、太原科技大学太原科技大学第三章第三章 焊材的熔化与熔滴过渡焊材的熔化与熔滴过渡3.1 3.1 焊条的熔化与熔滴过渡焊条的熔化与熔滴过渡3.2 3.2 焊丝的熔化与熔滴过渡焊丝的熔化与熔滴过渡 太原科技大学太原科技大学学习要求：学习要求：u娴熟驾驭焊丝熔化速度、熔化系数、熔敷速度、熔敷效率、熔敷系数、熔滴过渡及飞溅等基本概念。u驾驭熔滴上受到的各种力及其对过渡的影响；u了解熔滴过渡的基本分类，各类熔滴过渡的基本特征；u驾驭各种焊接方法的熔滴过渡特点。u了解固有自调整作用。太原科技大学太原科技大学太原科技大学太原科技大学 3.1 焊条的熔化与熔滴过渡 焊芯干脆受到电弧热的作用，焊芯的加热熔化和金属

2、向熔池的过渡，明显地超前于药皮，而药皮的熔化，其内层又超前于外层，这样经过一段很短的电弧过程后，焊条端部形成套筒。太原科技大学太原科技大学3.1.1 焊条的加热及熔化焊条的加热及熔化 （1）焊芯的加热 电阻热 在正常的工艺参数下，电阻预热作用不太大，当电流密度过大，电阻热明显增加（与电流密度平方成正比），引起不良后果（药皮发红开裂，使某些成分过早分解、过早脱落，造成电弧燃烧不稳定，丢失爱护和冶金反应实力，使焊缝成形变坏，甚至产生气孔等焊接缺陷）。在相同电流密度下，与电阻大小成正比。太原科技大学太原科技大学 电弧热 热功率（20%27%）熔化药皮与焊丝（过热与蒸发）传导到焊芯深处(焊芯和药皮T)

3、沿焊芯轴线方向测量的药皮表面温度结果表明，电弧加热所形成的温度场范围很窄，一般集中在焊条端部10mm以内，说明焊条的熔化主要依靠电弧热。沿焊条长度药皮表面温度的分布如下图所示。化学反应热 在一般状况下化学反应热甚小，仅占1%3%，可忽视不计。太原科技大学太原科技大学图图3-1 焊焊接接时时沿沿焊焊条条长长度度药药皮表面温度的分布皮表面温度的分布不不锈钢焊锈钢焊条，条，5mm,I为为190A 燃燃烧时间烧时间：1-10s 2-40s太原科技大学太原科技大学(2)焊条药皮的熔化和过渡焊条药皮的熔化和过渡 焊条药皮的作用：爱护电弧稳定燃烧，形成熔渣，稳弧，使熔滴金属易过渡、在电弧区和熔池四周造成一种

4、气氛、爱护焊接区域、获得良好的焊缝成形与性能等。种类：稳弧剂、造渣剂、脱氧剂、造气剂、合金剂、增塑剂、黏结剂。太原科技大学太原科技大学 药皮的导热性比焊芯小得多，表面有散热作用，造成沿焊条端部横断面的温度分布很不匀整，等温线由焊芯内过渡到药皮内发生突然的转折，如右图所示。由于焊条端药皮的熔化不匀整，因而形成了所谓套筒，药皮的熔点越高，厚度越大，套筒越长。T1T1焊芯熔化温度焊芯熔化温度 D1D1，D2D2药皮内、外径药皮内、外径 T2T2药皮熔化温度药皮熔化温度太原科技大学太原科技大学p药皮熔化所形成的熔渣，有两种过渡形式：药皮熔化所形成的熔渣，有两种过渡形式：p一一是是包包覆覆在在金金属属熔

5、熔滴滴的的外外面面或或被被夹夹在在熔熔滴滴内内，同同金金属属熔滴一起过渡到熔池；熔滴一起过渡到熔池；p二二是是熔熔渣渣干干脆脆从从焊焊条条端端部部流流入入熔熔池池或或以以滴滴状状干干脆脆落落入入熔池。熔池。p熔渣温度：平均温度不超过熔渣温度：平均温度不超过1600。太原科技大学太原科技大学3.1.2 焊条的熔滴过渡焊条的熔滴过渡焊条的熔滴过渡形式可分为：粗熔滴过渡、渣壁过渡、喷射过渡和爆炸过渡四种类型。过渡形式取决于药皮成分与厚度、焊接参数、电流种类和极性等。太原科技大学太原科技大学 熔滴尺寸大，自由熔滴尺寸大，自由熔滴可以长大到熔滴可以长大到 超过焊芯直径；超过焊芯直径；熔滴过渡时与熔池短路

6、，并出熔滴过渡时与熔池短路，并出现爆炸飞溅；现爆炸飞溅；过渡频率低，一般过渡频率低，一般f=1.55 s-1。（1）粗熔滴过渡的熔滴行为（短路过渡）粗熔滴过渡的熔滴行为（短路过渡）特点特点:Droplet behavior of globular transfer太原科技大学太原科技大学u在正常弧长时，熔滴与熔池发生桥接短路，桥接短路有时会发生爆炸飞溅。粗熔滴过渡的短路行为Short circuit behavior of globular transfer Taking place the explosive spatter when short circuit太原科技大学太原科技大学 熔滴

7、尺寸小，一般不超过焊芯直径，在焊条端面处，可以同时存在多个熔滴；过渡频率较粗熔滴过渡时高，一般为59 s-1。（2）渣壁渣壁过过渡的特征渡的特征 渣壁过渡是焊条端部的熔体沿药皮套筒壁面溜向熔池的一种过渡形式，熔滴过渡时不发生短路。Characteristics of flux-wall guided transfer 2-6太原科技大学太原科技大学（3）熔滴的爆炸熔滴的爆炸过过渡渡 爆炸过渡是熔滴在形成、长大或过渡过程中，由于激烈的冶金反应，在熔滴内部产生CO气体，使熔滴急剧膨胀发生爆裂而形成的过渡形式。在爆炸过渡的同时，发生猛烈爆炸飞溅，严峻恶化了焊接工艺性，熔滴爆炸过渡的频率大约为3050

8、 s-1。Explosive transfer of droplet 2-7太原科技大学太原科技大学（4）喷喷射射过过渡的熔滴行渡的熔滴行为为Droplet behavior of spray transfer 焊条端部熔体呈细碎的颗粒由套筒内喷射出来，并以喷射状态快速通过电弧空间向熔池过渡。熔滴细碎程度比爆炸过渡时要大得多。过渡频率过渡频率 f 100 s-1 太原科技大学太原科技大学(5)其他过渡形态其他过渡形态 在熔滴形成过程中，由于某种力的作用（不是因爆炸），从停留在焊条端部的大熔滴中，分别出较小熔滴，这个小熔滴又远离套筒，不能形成渣壁过渡，“自由地”飘落于熔池，而形成“自由过渡”。图

9、图3-14 焊焊条条电电弧弧焊焊熔滴熔滴“自由自由过过渡渡”E309Nb-26不不锈钢焊锈钢焊条，直流反接，条，直流反接，I=140A 太原科技大学太原科技大学 焊 条 种 类Category of electrodes 粗熔滴过渡Globular transfer 渣壁过渡Flux-wall guided transfer 爆炸过渡explosive transfer喷射过渡spray transfer E4303 E4301 (J422 J423)E5010 E308-16(A102)E308-16(A101)E308-15(A107)EDP-A2-03(D132)EZC(Z208)E50

10、15(J507)2-11常用焊条的熔滴过渡形式常用焊条的熔滴过渡形式太原科技大学太原科技大学 3.1.3 焊条电弧焊的飞溅焊条电弧焊的飞溅 （1）焊条电弧焊时飞溅的几种类型）焊条电弧焊时飞溅的几种类型 气体逸出引起的飞溅；熔滴短路引起的飞溅现象；熔滴爆炸引起的飞溅；电弧力引起的飞溅。太原科技大学太原科技大学 由熔滴中气体的逸出引起的飞溅 粗熔滴过渡时在熔滴表面产生柱状隆起引起的逸出飞溅 熔池表面气体逸出引起的飞溅 Spatter is causes by the escape of gas from droplet Spatter is causes byescape of gas from

11、molten pool2-29太原科技大学太原科技大学 Spatter is caused by the short circuit 熔滴与熔池短路熔滴与熔池短路时时，短路，短路桥桥通通过过强强大的短路大的短路电电流，瞬流，瞬间间被加被加热热气化引起爆破形成气化引起爆破形成电电爆炸爆炸飞溅飞溅。太原科技大学太原科技大学粗熔滴粗熔滴过过渡形成的渡形成的电电爆炸爆炸飞溅飞溅Spatter is caused by the short circuit太原科技大学太原科技大学 熔滴爆炸引起的飞溅喷射过渡形成的喷洒飞溅 渣壁过渡形成的飘离飞溅 Slow dropping spatter is cause

12、d by flux-well guided transfer Spatter is caused by droplet explosive Spatter is caused by droplet explosive 太原科技大学太原科技大学电电弧弧力力引引起起的的飞飞溅溅当当熔熔滴滴偏偏离离套套筒筒时时电电弧弧斑斑点点压压力力将将熔熔滴滴推推离离套套筒筒，造造成成飞飞溅溅。熔熔滴滴越越粗大，粗大，飞溅飞溅的几率也越大。的几率也越大。Spatter is caused by arc force Arc force太原科技大学太原科技大学The movie of covered electrod

13、e droplet transfer process taking with high speed photography Petazent-16 Type High Speed Movie Camera(1000 f/s)2-31Spatter is caused by arc force电电弧力引起的弧力引起的飞溅飞溅太原科技大学太原科技大学熔滴过渡形态Metal transfer forms电爆炸飞溅Spatter owing to short circuit 爆炸飞溅Spatter owing to explosive喷洒飞溅Spatter owing to spray 飘离飞溅Slo

14、w dropping spatter 电弧力飞溅Spatter owing to arc force 气体逸出飞溅Spatter owing to the gas diverts 粗熔滴过渡Drop transfer 渣壁过渡Flux-wall guided transfer 爆炸过渡Explosive transfer 喷射过渡Spray transfer 焊焊条熔滴条熔滴过过渡形渡形态对飞溅态对飞溅的影响的影响粗熔滴过渡爆炸过渡造成猛烈飞溅，喷射过渡产生猛烈的喷洒飞溅，渣壁过渡形成飘离飞溅，强度最小。Effect of the metal transfer forms on the spa

15、tter of covered electrodes太原科技大学太原科技大学3.2 焊丝的熔化与熔滴过渡焊丝的熔化与熔滴过渡3.2.1 焊丝的加热与熔化焊丝的加热与熔化（1）电弧热 阴极产热：PK=I(UK-Uw-UT)阳极产热：PA=I(UA+Uw+UT)通常弧柱的温度可达6000K以上，此时UT 小于1V；当电流密度较大时，UA 近似为零，所以上两式可简化为：PK=I(UK-Uw)PA=IUW太原科技大学太原科技大学熔化极气体爱护焊时，焊丝均为冷阴极材料，熔化极气体爱护焊时，焊丝均为冷阴极材料，UK UK UW UW，所以，所以 PK PKPA PA。焊丝为阴极时的产热量比焊丝为阳极时焊丝

16、为阴极时的产热量比焊丝为阳极时的产热量多，焊丝接负时熔化更快。的产热量多，焊丝接负时熔化更快。太原科技大学太原科技大学（2）电阻热）电阻热 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，因而也影响焊丝的熔化速度。焊丝伸出长度的电阻热示意图焊丝伸出长度的电阻热示意图太原科技大学太原科技大学焊丝伸出长度的电阻：Rs=Ls/S则电阻热：PR=I2Rs 式中，Ls 焊丝的伸出长度；Rs 焊丝Ls段的电阻值；焊丝的电阻率；S焊丝的横截面积。熔化极电弧焊时，加热和熔化焊丝主要由电弧热和电阻热两部分组成，总的热功率为：Pm=I(Um+IRs)其中Um 是电弧热的等效电压，焊丝为阳极时,UmUw；焊

17、丝为阴极时，Um=UK-UW 太原科技大学太原科技大学3.2.2 焊丝的熔滴过渡焊丝的熔滴过渡 在在电电弧弧作作用用下下，焊焊丝丝末末端端加加热热熔熔化化形形成成熔熔滴滴，并并在在各各种力的作用下脱离焊丝进入熔池，称之为熔滴过渡。种力的作用下脱离焊丝进入熔池，称之为熔滴过渡。三种过渡类型：三种过渡类型：自自由由过过渡渡是是指指熔熔滴滴脱脱离离焊焊丝丝末末端端前前不不与与熔熔池池接接触触，它它经电弧空间自由飞行进入熔池的一种过渡形式。经电弧空间自由飞行进入熔池的一种过渡形式。接接触触过过渡渡是是通通过过焊焊丝丝末末端端的的熔熔滴滴与与熔熔池池表表面面接接触触成成过过桥而过渡的。桥而过渡的。渣渣壁

18、壁过过渡渡是是渣渣爱爱护护时时的的一一种种过过渡渡形形式式，埋埋弧弧焊焊时时在在确确定条件下熔滴沿熔渣的空腔壁形成过渡。定条件下熔滴沿熔渣的空腔壁形成过渡。太原科技大学太原科技大学(1)短路过渡(Short Circuiting Transfer)电流较小，电弧电压较低时，熔滴未长成大滴就与熔池接触而形成液态金属短路，使电弧熄灭，在表面张力、重力及电磁收缩力的作用下，熔滴金属过渡到熔池中去。熔滴脱落之后电弧又复燃，如此交替进行，这样的过渡形式称为短路过渡。太原科技大学太原科技大学左左图图为为短短路路过过渡渡过过程程的的电电弧弧电电压压和和电电流流淌淌态态波波形形图图，t1-燃燃弧弧时时间间 t

19、2-短短路路时时间间 t3-拉拉断断熔熔滴滴后后的的电电压压复复原原时时间间 T-短短路路周周期期 ，T=t1+t2+t3 Imax-最最大大电电流流，也也称称短短路路峰峰值值电电流流 Imin-最最小小电电流流 Ia-平平均均焊焊接接电电流流 Ua-平平均均电电弧弧电压电压。短路短路过过渡渡过过程程太原科技大学太原科技大学 短路过渡的特点短路过渡的特点 a.燃弧、短路交替进行。b.所运用的焊接电流（平均值）较小，但短路时的峰值电流可达平均电流的几倍。c.接受细丝（或细焊条），焊接电流密度大，焊接速度快，故对焊件热输入低，而且电弧短，加热集中。太原科技大学太原科技大学 短路过渡的稳定性短路过渡

20、的稳定性短路过渡的周期T是由燃弧时间t1和熄弧时间t2所组成。燃弧时间取决于电弧电压和焊接电流或焊丝送进速度。假如电弧电压过低或送丝速度过快，熔滴尚未脱离焊丝时焊丝未熔化部分就可能插入熔池，造成固体短路，产生大段爆断，使飞溅增大。太原科技大学太原科技大学瞬时短路瞬时短路固态短路固态短路缩颈爆断缩颈爆断 短路过渡的形式短路过渡的形式太原科技大学太原科技大学短路时间主要取决于短路时的电流增长速度di/dt。di/dt过小，短路时电流不能刚好增到相应数值，则熔滴不能刚好过渡，熄弧时间就拉长，电弧空间温度下降很多，将造成电弧复燃困难。短路过渡过程中，熔滴与熔池接触时将形成缩颈。随着短路电流增大，缩颈变

21、细，缩颈内的电流密度大大增加，使缩颈金属快速加热，最终导致缩颈金属汽化爆炸，产生大量细颗粒飞溅，此时的电流称为短路峰值电流。太原科技大学太原科技大学在短路初的瞬间，接触面积小，电磁力指向焊丝，若短路电流的上升速度过快，形成大的电磁排斥力，使刚与熔池接触的熔滴往往来不及在熔池表面铺展便被排斥出熔池而形成飞溅。此时产生的飞溅被称为瞬时短路飞溅。短路电流上升速度及短路峰值电流，一般是通过串联在焊接回路中的电感来调整。太原科技大学太原科技大学短路过渡的一组高速摄影照片短路过渡的一组高速摄影照片太原科技大学太原科技大学太原科技大学太原科技大学太原科技大学太原科技大学 在在非非熔熔化化极极填填丝丝电电弧弧

22、焊焊或或气气焊焊中中，焊焊丝丝一一般般不不通通电，所以不称为短路过渡，而称为接触过渡。电，所以不称为短路过渡，而称为接触过渡。太原科技大学太原科技大学 新型短路过渡形式新型短路过渡形式STT(surface tension transfer表面张力过渡)技术。CMT（cold metel transfer）就是冷金属过渡，是一种新开发的的熔化极气体爱护焊短路过渡形式。是通过短路时焊丝的回抽来脱落熔滴，热输入特别低，焊接过程稳定，无飞溅。太原科技大学太原科技大学 (2)滴状过渡滴状过渡(Drop Transfer)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

23、较大的熔滴。当熔滴长大到确定程度后，重力克服表面张力使熔滴脱落。焊缝成形粗糙，飞溅较大，很用。太原科技大学太原科技大学 细滴过渡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，使熔滴过渡频率增加。这种过渡形式称为细滴过渡。飞溅较少，电弧稳定，焊缝成形较好，在生产中被广泛应用。太原科技大学太原科技大学p对于CO2气体爱护电弧焊及酸性焊条电弧焊，熔滴呈非轴向过渡。铝合金熔化极氩弧焊或较大电流活性气体爱护焊钢件时，熔滴呈轴向过渡（熔滴沿焊丝轴向落入熔池）。前者称为细颗粒过渡；而后者称为射滴过渡，飞溅较前者小。图图3-32 细颗细颗粒粒过过渡与射滴渡与射滴过过渡渡

24、a),b)细颗细颗粒粒过过渡渡 c)射滴射滴过过渡渡太原科技大学太原科技大学(3)喷射过渡喷射过渡(Spray Transfer)喷射过渡包括四种过渡形式：射滴过渡是介于滴状过渡与连续射流过渡之间的一种熔滴过渡形式。亚射流过渡是介于短路与射滴之间的一种过渡形式，主要用于铝、镁及其合金的熔化极气体爱护焊。射流过渡是接受纯氩或富氩爱护气氛，直流反接，除保持高弧压(长弧)外，必需使焊接电流大于某一临界值。旋转射流过渡是在焊丝伸出长度较大，焊接电流比通常产生射流过渡的临界电流高出很多时(称为其次临界电流)出现的一种熔滴过渡形式。太原科技大学太原科技大学n射射流流过过渡渡是是喷喷射射过过渡渡中中最最有有

25、代代表表性性且且用用途途广广泛泛的的一一种种过过渡渡形形式式。在在较较强强的的等等离离子子流流力力作作用用下下，细细小小的的熔熔滴滴便便从从液液柱柱尖尖端端一一个个接接一一个个的的以以高高速速冲冲向向熔熔池池（其其加加速速度度可可达达重力加速度的几十倍），这种过渡形式称为射流过渡。重力加速度的几十倍），这种过渡形式称为射流过渡。n 产产生生跳跳弧弧现现象象的的最最小小电电流流Ic，称称为为射射流流过过渡渡临临界界电电流流。电电流流一一旦旦达达到到临临界界电电流流，熔熔滴滴尺尺寸寸减减小小，过过渡渡频频率率大大大大增加。增加。太原科技大学太原科技大学图图3-33 3-33 射流过渡形成机理示意图

26、射流过渡形成机理示意图射流过渡形成机理示意图射流过渡形成机理示意图太原科技大学太原科技大学钢焊丝钢焊丝1.6mm 1.6mm 气体气体Ar+O2 1%Ar+O2 1%弧长弧长6mm 6mm 直流反接直流反接熔滴过渡频率（体积）与电流的关系熔滴过渡频率（体积）与电流的关系太原科技大学太原科技大学射流过渡的高速视频太原科技大学太原科技大学射流过渡临界电流的大小与下列因素有关：射流过渡临界电流的大小与下列因素有关：焊丝成分 焊丝直径 焊丝伸出长度 气体介质 电源极性 不同焊丝的临界电流不同焊丝的临界电流 焊丝直径、伸出长度与临界电流的关系焊丝直径、伸出长度与临界电流的关系 太原科技大学太原科技大学p

27、假如焊丝伸出长度过长，而且焊接电流比临界电流大很多，由于电磁收缩力的作用，使焊丝端部液柱的长度增加，射流过渡的细滴高速喷出，对焊丝端部液柱会产生反作用力。一旦某种偶然因素使反作用力而偏离轴线，则液柱端部偏斜，使液柱旋转，熔滴从液柱端部向四周高速甩出，形成所谓旋转射流过渡。射流过渡形成射流过渡形成机理示意图机理示意图太原科技大学太原科技大学气体介质成分对临界电流的影响气体介质成分对临界电流的影响太原科技大学太原科技大学 a.a.焊接过程稳定，飞溅极少，焊缝成形质量好；焊接过程稳定，飞溅极少，焊缝成形质量好；b.b.电弧稳定，对爱护气流的扰动作用小，故爱护效果好；电弧稳定，对爱护气流的扰动作用小，

28、故爱护效果好；c.c.射射流流过过渡渡电电弧弧功功率率大大，热热流流集集中中，对对焊焊件件的的熔熔透透实实力力强强，而而且且过过渡渡的的熔熔滴滴沿沿电电弧弧轴轴线线高高速速流流向向熔熔池池，使使焊焊缝缝中中心心部部位位熔熔深深明明显显增增大大而而呈呈指指状状熔熔深深，所所以以射射流流过过渡渡主主要要用用于平焊位置焊接厚度大干于平焊位置焊接厚度大干3mm3mm的工件，不宜焊薄件。的工件，不宜焊薄件。射流过渡在工艺上的主要优点：射流过渡在工艺上的主要优点：太原科技大学太原科技大学(4)渣壁过渡渣壁过渡p 埋弧焊的熔滴过渡与焊速、极性、电弧电压和焊接电流有关。埋弧焊的熔滴过渡与焊速、极性、电弧电压和

29、焊接电流有关。p直直流流反反接接时时，如如电电弧弧电电压压较较低低，则则熔熔渣渣形形成成的的空空腔腔较较小小，焊焊丝丝端端头头形形成成的的熔熔滴滴较较细细小小，沿沿渣渣壁壁以以小小滴滴状状过过渡渡，过过渡渡频频率率较较高，每秒可达几十滴。高，每秒可达几十滴。p直直流流正正接接时时，焊焊丝丝端端头头的的熔熔滴滴较较大大，且且在在阴阴极极斑斑点点压压力力的的作作用用下下不不停停地地摇摇摆摆，形形成成较较大大的的空空腔腔，呈呈粗粗滴滴状状过过渡渡。过过渡渡频频率率较低，每秒仅较低，每秒仅10滴左右。滴左右。p焊焊接接电电流流对对熔熔滴滴过过渡渡频频率率有有很很大大影影响响。熔熔滴滴过过渡渡频频率率随

30、随电电流流的增加而增加。这种现象，直流反接时更为明显。的增加而增加。这种现象，直流反接时更为明显。太原科技大学太原科技大学渣壁过渡渣壁过渡a)a)焊条电弧焊焊条电弧焊 b)b)埋弧焊埋弧焊太原科技大学太原科技大学埋弧焊时电流对过渡频率的影响埋弧焊时电流对过渡频率的影响太原科技大学太原科技大学3.2.3 3.2.3 焊丝熔滴过渡的飞溅焊丝熔滴过渡的飞溅 在在电电弧弧热热作作用用下下，焊焊丝丝端端头头的的熔熔化化金金属属形形成成熔熔滴滴，受受到各种力的作用向母材过渡，称为熔滴过渡。到各种力的作用向母材过渡，称为熔滴过渡。(1)熔滴上的作用力熔滴上的作用力 重力重力 对熔滴过渡的影响取决于焊接空间位

31、置。对熔滴过渡的影响取决于焊接空间位置。式式中中，是是熔熔滴滴密密度度；r是是熔熔滴滴半半径径；g是是重重力力加加速速度度；m是熔滴质量。是熔滴质量。太原科技大学太原科技大学熔滴上的重力和表面张力示意图熔滴上的重力和表面张力示意图太原科技大学太原科技大学 表面张力表面张力式式中中，为为表表面面张张力力系系数数，其其数数值值与与材材料料、温温度度、气气体体介质等因素有关。介质等因素有关。金属金属MgMgZnZnAlAlCuCuFeFeTiTiMoMoW W10103 3(Nm(Nm-1-1)65065077077090090011501150122012201510151022502250268

32、02680纯金属的表面张力系数纯金属的表面张力系数太原科技大学太原科技大学只有重力和其它作用力的合力超过 时，熔滴才能脱离焊丝过渡到熔池中去。一般状况下是阻碍熔滴过渡的力。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。太原科技大学太原科技大学 电弧力电弧力a.a.电电磁磁收收缩缩力力：作用于熔滴上的电磁收缩力具有由小导电截面指向大导电截面的特点。b.b.等等离离子子流流力力：电弧等离子流力随着等离子气流从焊丝末端侧面切入，并冲向熔池，促进熔滴过渡。c.c.斑斑点点压压力力：斑点压力包括正离子和电子对熔

33、滴的撞击力、电极材料蒸发时产生的反作用力以及弧根面积很小时产生的指向熔滴的电磁收缩力。太原科技大学太原科技大学 爆破力爆破力当熔滴内部产生金属蒸汽或因冶金反应生成气体时，在电弧高温作用下气体积聚和膨胀，若内部压力较大，则使熔滴爆破，其中大部分液体金属向熔池过渡，少量金属形成飞溅。太原科技大学太原科技大学p在长弧焊时，表面张力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，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，结果使金属液桥被拉近熔池而有利于熔滴过渡。p电磁收缩力也有相同的状况。当熔滴短路时，电流呈发散形，此时电磁收缩力

34、的轴向分力Fcx则有助于熔滴过渡。太原科技大学太原科技大学图图3-42 3-42 形成液态桥时表面张力的作用形成液态桥时表面张力的作用 图图3-43 3-43 形成液态桥时电磁力的作用形成液态桥时电磁力的作用1-1-焊丝焊丝 22液态金属过桥液态金属过桥 3-3-母材母材 1-1-焊丝焊丝 2-2-液态金属过桥液态金属过桥 3-3-电流电流 4-4-母材母材形成液态桥时表面张力的作用形成液态桥时表面张力的作用 形成液态桥时电磁力的作用形成液态桥时电磁力的作用太原科技大学太原科技大学 (2)焊丝熔滴过渡的损失及飞溅焊丝熔滴过渡的损失及飞溅 熔敷效率、熔敷系数和熔敷效率、熔敷系数和损损失率：失率：

35、过过渡渡到到焊焊缝缝中中的的金金属属质质量量与与运运用用的的焊焊丝丝(条条)金金属属质质量量之比，定之比，定义为义为熔敷效率。熔敷效率。熔熔敷敷系系数数ay是是指指单单位位时时间间、单单位位电电流流所所熔熔敷敷到到焊焊缝缝的的焊丝焊丝金属金属质质量。量。用用am表表示示熔熔化化系系数数(单单位位时时间间、单单位位电电流流熔熔化化焊焊丝丝金金属属的的质质量量)，则则焊焊丝丝金金属属的的蒸蒸发发、氧氧化化和和飞飞溅溅的的损损失失率率 为为:太原科技大学太原科技大学 熔滴过渡的飞溅率熔滴过渡的飞溅率飞溅损失通常用飞溅率来表示，其定义为飞溅损失的金属与熔化的焊丝(条)金属的质量百分比。测量焊接飞溅率有

36、两种方法：一是焊接后收集飞溅颗粒，要做到封闭区内部焊接前后状态一样(特殊是各部件的表面状态)；二是通过测量焊丝损失率，确定程度上表示焊接飞溅率大小。太原科技大学太原科技大学a.a.短路过渡飞溅的特点短路过渡飞溅的特点 熔滴与熔池接触形成液态缩颈。随电流增大，缩颈变细，缩颈内电流密度显著增加，使缩颈液态金属快速加热，导致缩颈金属汽化爆炸，产生大量细颗粒飞溅。飞溅多少与电流值有关，称为短路峰值电流。该电流值越大，爆炸能量越大，飞溅越严峻。太原科技大学太原科技大学 b.滴状过渡飞溅的特点滴状过渡飞溅的特点 CO2电电弧弧焊焊或或CO2含含量量大大于于30(体体积积)的的混混合合气气体体爱爱护护焊焊呈

37、呈粗粗滴滴过过渡渡，因因CO2气气体体高高温温分分解解吸吸热热对对电电弧弧有有冷冷却却作作用用，使使电电弧弧电电场场强强度度提提高高，电电弧弧收收缩缩，集集中中于于熔熔滴滴顶顶部部，弧弧根根面面积积小小于于熔熔滴滴直直径径，此此时时电电磁磁收收缩缩力力会会阻阻碍碍熔熔滴滴过过渡渡，易易形成粗滴飞溅形成粗滴飞溅(图图3-44a)。熔熔滴滴在在焊焊丝丝端端头头停停留留时时间间较较长长，严严峻峻过过热热，此此时时在在熔熔滴滴内内部部发发生生猛猛烈烈的的冶冶金金反反应应，析析出出气气体体使使熔熔滴滴爆爆炸炸而而形形成成大大量量金金属飞溅属飞溅(图图3-44b)，焊缝成形很差，故不宜接受。，焊缝成形很差

38、，故不宜接受。太原科技大学太原科技大学u细滴过渡飞溅较少，主要产生于缩颈处。因该处电流密度较大，使金属过热而爆断，形成细小颗粒飞溅(图3-44c)。假如焊丝或工件清理不良或焊丝含C量较大，在熔化金属内部生成CO气体并从熔化金属中析出时，将造成小滴金属飞溅。u酸性焊条焊接一般为细滴过渡。当电流较大，渣与金属生成的气体较多时，由于气体膨胀，将造成渣和液体金属爆炸，形成大量金属飞溅。太原科技大学太原科技大学图图3-44 3-44 滴状过渡的金属飞溅特点滴状过渡的金属飞溅特点a)a)粗滴过渡时的飞溅粗滴过渡时的飞溅 b)b)熔滴爆炸形成的飞溅熔滴爆炸形成的飞溅 c)c)缩颈爆炸形成的飞溅缩颈爆炸形成的

39、飞溅d)d)气体析出引起的飞溅气体析出引起的飞溅 e)e)渣和液体金属霹炸形成的飞溅渣和液体金属霹炸形成的飞溅(a)(a)(b)(c)(d)(e)a)粗滴粗滴过过渡渡时时的的飞溅飞溅 b)熔滴爆炸形成的熔滴爆炸形成的飞溅飞溅 c)缩颈缩颈爆炸形成的爆炸形成的飞溅飞溅d)气体析气体析出引起的出引起的飞溅飞溅 e)渣和液体金属霹炸形成的渣和液体金属霹炸形成的飞溅飞溅。(a)(a)(b)(c)(d)(e)滴状滴状过过渡的金属渡的金属飞溅飞溅特点：特点：太原科技大学太原科技大学c.射流过渡飞溅的特点射流过渡飞溅的特点 在细颈断面处，焊接电流由液态金属细颈流过，还通过电弧流过。由于电弧的分流作用，减弱了

40、细颈处的电磁收缩力与爆破力，不存在液态小桥过热问题，促使细颈破断和熔滴过渡的主要缘由是受等离子流力作用机械拉断，所以飞溅极少。在电流过高或焊丝伸出长度过大时，焊丝端头熔化部分变长，而它又被电弧包围着，焊丝端部液体表面能够产生金属蒸气，当受到某一扰动后，液柱发生弯曲，在金属蒸气的反作用推动下旋转，形成旋转射流过渡，此时熔滴可能会被横向抛出成为飞溅。太原科技大学太原科技大学太原科技大学太原科技大学人有了学问，就会具备各种分析实力，明辨是非的实力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富学问，培育逻辑思维实力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培育文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的学问面。有很多书籍还能培育我们的道德情操，给我们巨大的精神力气，鼓舞我们前进。太原科技大学太原科技大学