焊絲熔化與熔滴過(guò)渡

1、焊絲熔化與熔滴過(guò)渡焊接方法與設(shè)備焊接方法與設(shè)備教學(xué)目標(biāo)了解焊絲的加熱和熔化特性、熔滴上的作用力掌握熔滴過(guò)渡的主要形式和特點(diǎn)焊接方法與設(shè)備焊接方法與設(shè)備重點(diǎn)難點(diǎn)熔滴過(guò)度的主要形式和特點(diǎn)熔滴過(guò)度的主要形式和特點(diǎn)掌握各種焊接方法的熔滴過(guò)度特掌握各種焊接方法的熔滴過(guò)度特點(diǎn)。點(diǎn)。焊接方法與設(shè)備焊接方法與設(shè)備焊絲的加熱及熔化焊絲的加熱及熔化一）、加熱熱源：（一）電弧熱極區(qū)產(chǎn)熱焊絲接陰極時(shí)：Pk=I（Uk-Uw-UT）I（Uk-Uw）UT很小，大概只有1V左右。焊絲接陽(yáng)極時(shí)：PA=I（UA+Uw+UT）IUwUA很小，可忽略。討論：TIG焊：PAPkMIG焊：PkPAPk受多種因素影響，而PA則不。焊接方法

2、與設(shè)備焊接方法與設(shè)備（二）干伸長(zhǎng)度上的電阻熱干伸長(zhǎng)度：焊絲伸出導(dǎo)電嘴之外的長(zhǎng)度LsPR=I2RS=Ls/S影響因素：1）鋼焊絲的PR大，因此干身長(zhǎng)度的電阻熱之影響較大；鋁、銅PR小2）Ls越大，dS越小，則PR越大（三）總熱源P=Pa+PR=I（Um+IRs）式中：焊絲接陰極時(shí)，Um=（Uk-Uw）焊絲接陽(yáng)極時(shí)，Um=UwLHLs電源送絲輪導(dǎo)電嘴la焊接方法與設(shè)備焊接方法與設(shè)備二）、影響熔化速度、熔化系數(shù)的因素（一）基本概念熔化速度m：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)焊絲的熔化量。單位：g/scm/s熔化系數(shù)m：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)，由單位電流所熔化的焊絲量（長(zhǎng)度，重量）單位：g/A.SCm/A.Sm=m/I（二）影響因素1

3、、電流電流越大，熔化速度越大。m=KI（Um+IRs）m=m/I=K（Um+IRs）顯然：1）電流1）I增大，m增大2）對(duì)于Al焊絲，m幾乎與I增大，對(duì)于鋼焊絲，m隨著I的增大而增大。2、電壓Ua（La）大時(shí)，m與Ua無(wú)關(guān)Ua（La）較小時(shí)，Ua下降時(shí)m增大（如I不變則m），使電弧具有保持弧長(zhǎng)穩(wěn)定的能力。固有自調(diào)節(jié)作用：弧長(zhǎng)較短時(shí)，m隨La下降而增大，使得電弧具有抵抗外界干擾的保持穩(wěn)定不變的能力，這種能力被成為固有自調(diào)節(jié)作用。 電弧熱與電流成正比，電阻熱與電流平方成正比。電弧熱與電流成正比，電阻熱與電流平方成正比。電流增大，熔化焊絲的電阻熱和電弧熱增加，焊電流增大，熔化焊絲的電阻熱和電弧熱增加

4、，焊絲熔化速度加快。絲熔化速度加快。圖2-2 鋁焊絲熔化速度與電流的關(guān)系1焊接電流的影響鋁焊絲，可近似為： PmIUm焊絲直徑越小，焊絲的熔化系數(shù)越大，斜率越大。圖2-3 不銹鋼焊絲熔化速度與電流的關(guān)系UaIaa鋁UaIa鋼3、焊絲的極性焊絲接負(fù)時(shí)，m較大焊絲接正時(shí)，m較小4、氣體介質(zhì)焊絲接陽(yáng)極時(shí)：m=KRm=KIUw與氣體介質(zhì)無(wú)關(guān)焊絲接陰極時(shí)：m=KI（Uk-Uw）Uk與氣體介質(zhì)有關(guān)，因此氣體介質(zhì)影響熔化速度，例如在Ar中加CO2可使m增大5、電阻熱鋼焊絲：ds越長(zhǎng)，電阻熱的影響越大。鋁焊絲，電阻熱很小，影響不大。熔滴過(guò)渡一）、基本概念熔滴過(guò)渡：焊絲端部的熔化金屬以滴狀進(jìn)入熔池的過(guò)程。飛濺：

5、熔化的焊絲金屬飛到熔池之外的現(xiàn)象。 二）、熔滴上的作用力（一）表面張力1、焊絲與熔滴間的表面張力F，阻礙過(guò)渡，將熔滴保持在焊絲上。F=2Rs式中：為表面張力系數(shù)，Rs為焊絲半徑。2、短路過(guò)渡時(shí)，熔滴與工件間的表面張力促進(jìn)過(guò)渡F=2RP影響的因素：1）材料類型，例如，鐵的表面張力系數(shù)大于鋁2）溫度，溫度上升，表面張力系數(shù)降低3）表面活性物質(zhì)，如鋼液中有S或O時(shí)，表面張力系數(shù)降低。（二）重力熔滴的重力Fg=mg=gr334r熔滴半徑，密度表面張力表面張力FF可以分解為可以分解為徑向分力徑向分力F Frr以及以及軸向分力軸向分力F F， 徑向分力使熔滴在焊絲末端徑向分力使熔滴在焊絲末端產(chǎn)生縮頸產(chǎn)生縮

6、頸， 軸向分力則使熔滴保持在焊絲末端阻礙熔滴過(guò)渡軸向分力則使熔滴保持在焊絲末端阻礙熔滴過(guò)渡。F=2R (2-9)焊絲半徑為R，熔滴半徑為r是表面張力系數(shù)FmgFFF表面張力重力作用：1）平焊時(shí)促進(jìn)過(guò)渡；2）立焊，仰焊時(shí)阻礙過(guò)渡。（三）電磁收縮力電流線通過(guò)熔滴時(shí)的電磁收縮力1） 當(dāng)Sb（斑點(diǎn)面積）Ss時(shí),電磁線在熔滴中發(fā)散,F推向下,促進(jìn)過(guò)渡。（四）斑點(diǎn)力其作用亦與斑點(diǎn)面積有關(guān)：1）Sb較大時(shí)，促進(jìn)過(guò)渡2）Sb較小時(shí)，阻礙過(guò)渡熔滴中的電磁收縮力熔滴斑點(diǎn)力蒸發(fā)反力及帶電粒子撞擊力（五）爆破力熔滴爆破時(shí)，爆破力指向四面八方，即促進(jìn)過(guò)渡，又導(dǎo)致飛濺 （六）等離子流力從焊絲指向工件，總是促進(jìn)過(guò)渡 FP爆

7、破力熔滴過(guò)渡主要形式及其特點(diǎn)熔滴過(guò)渡主要形式及其特點(diǎn) 熔滴過(guò)渡通常可分為三種基本類型熔滴過(guò)渡通?？煞譃槿N基本類型: : 自由過(guò)渡自由過(guò)渡: :是指熔滴脫離焊絲末端前不與是指熔滴脫離焊絲末端前不與熔池接觸，它經(jīng)電弧空間自由飛行進(jìn)入熔熔池接觸，它經(jīng)電弧空間自由飛行進(jìn)入熔池的一種過(guò)渡形式池的一種過(guò)渡形式 接觸過(guò)渡接觸過(guò)渡: :通過(guò)焊絲末端的熔滴與熔池表通過(guò)焊絲末端的熔滴與熔池表面接觸成橋而過(guò)渡的面接觸成橋而過(guò)渡的 渣壁過(guò)渡渣壁過(guò)渡 : :渣保護(hù)時(shí)的一種過(guò)渡形式，埋渣保護(hù)時(shí)的一種過(guò)渡形式，埋弧焊時(shí)在一定條件下熔滴沿熔渣的空腔壁弧焊時(shí)在一定條件下熔滴沿熔渣的空腔壁形成過(guò)渡。形成過(guò)渡。 爆炸過(guò)渡旋轉(zhuǎn)射流

8、過(guò)渡射流過(guò)渡射滴過(guò)渡噴射過(guò)渡細(xì)滴過(guò)渡排斥過(guò)渡粗滴過(guò)渡滴狀過(guò)渡自由過(guò)渡) 1 (套筒過(guò)渡沿渣殼過(guò)渡渣壁過(guò)渡搭橋過(guò)渡短路過(guò)渡接觸過(guò)渡)3()2(（一）自由過(guò)渡熔滴脫離焊絲，由電弧空間進(jìn)入熔池。1、滴狀過(guò)渡1）大滴過(guò)渡特點(diǎn)：（1）aD=g（2）軸向（3）dDds2）大滴排斥特點(diǎn)：（1）aD=g（2）非軸向，有飛濺（3）dDds2、細(xì)顆粒過(guò)渡，出現(xiàn)在CO2焊中特點(diǎn)：（1）aDg（2）非軸向（3）DDg（2）dDds（3）軸向性好（4）一次一滴2）射流特點(diǎn)：（1）aDg（2）dDds（3）軸向（4）連續(xù)束流FFPFgFF斑Fmg大滴射滴射流3）爆炸過(guò)渡因氣泡的爆破而過(guò)渡，通常伴隨著飛濺。（二）渣壁過(guò)渡1

9、、沿熔渣壁過(guò)渡埋弧焊DCSP：熔滴尺寸大，過(guò)渡頻率低DCRP：尺寸小，f大。If2、沿套筒過(guò)渡產(chǎn)生于SMAW條件：1）厚藥皮2）酸性藥皮 （三）接觸過(guò)渡1、短路過(guò)渡條件：CO2細(xì)絲焊，且Ua小，Ia小特點(diǎn)：電弧穩(wěn)定，稍有飛濺2、搭橋過(guò)渡條件：填絲TIG焊中IUtt12341234短路過(guò)渡過(guò)程及電流、電壓波形 短路過(guò)渡短路過(guò)渡 短路過(guò)渡短路過(guò)渡 主要用于主要用于:1.6mm:1.6mm以下的細(xì)絲以下的細(xì)絲CO2CO2氣氣體保護(hù)焊或使用堿性焊條，采用低體保護(hù)焊或使用堿性焊條，采用低電壓、小電流焊接工藝的焊條電弧電壓、小電流焊接工藝的焊條電弧焊。焊。 定義定義：由于電壓低，電弧較短，熔：由于電壓低，

10、電弧較短，熔滴尚未長(zhǎng)成大滴時(shí)即與熔池接觸而滴尚未長(zhǎng)成大滴時(shí)即與熔池接觸而形成短路液橋，在向熔池方向的表形成短路液橋，在向熔池方向的表面張力及電磁收縮力的作用下面張力及電磁收縮力的作用下, ,熔滴熔滴金屬過(guò)渡到熔池中去這樣的過(guò)渡形金屬過(guò)渡到熔池中去這樣的過(guò)渡形式稱為短路過(guò)渡。式稱為短路過(guò)渡。 應(yīng)用應(yīng)用：這種過(guò)渡電弧穩(wěn)定，飛濺較：這種過(guò)渡電弧穩(wěn)定，飛濺較小，熔滴過(guò)渡頻率高（每秒可達(dá)幾小，熔滴過(guò)渡頻率高（每秒可達(dá)幾十次至一百多次），焊縫成型良好。十次至一百多次），焊縫成型良好。廣泛用于薄板結(jié)構(gòu)及全位置焊接。廣泛用于薄板結(jié)構(gòu)及全位置焊接。圖2-12 短路過(guò)渡示意圖 1.1.短路過(guò)渡過(guò)程短路過(guò)渡過(guò)程 正

11、常的短路過(guò)渡過(guò)程，一般要經(jīng)歷電弧燃燒形成熔滴正常的短路過(guò)渡過(guò)程，一般要經(jīng)歷電弧燃燒形成熔滴熔滴長(zhǎng)大并熔滴長(zhǎng)大并與熔池短路熄弧與熔池短路熄弧液橋縮頸而斷開(kāi)過(guò)渡液橋縮頸而斷開(kāi)過(guò)渡電弧再引燃等四個(gè)階段。電弧再引燃等四個(gè)階段。圖2-13為短路過(guò)渡過(guò)程的電弧電壓和電流動(dòng)態(tài)波形圖t1-燃弧時(shí)間 t2-短路時(shí)間 t3-拉斷熔滴后的電壓恢復(fù)時(shí)間 T-短路周期 T=t1+t2+t3 Imax-最大電流，也稱短路峰值電流 Imin-最小電流 Ia-平均焊接電流 Ua-平均電弧電壓三）、飛濺及熔敷系數(shù)（一）飛濺1、飛濺的原因：a）爆破力b）斑點(diǎn)力不對(duì)稱c）氣體從熔滴或熔池中析出2、影響飛濺的因素a）焊接方法，CO2焊大，MIG小b）規(guī)范，例如CO2焊c）過(guò)渡形式復(fù)習(xí)思考題復(fù)習(xí)思考題 1.1.熔化極電弧焊中，焊絲熔化的熱源有哪些？熔化極電弧焊中，焊絲熔化的熱源有哪些？ 2.2.影響焊絲熔化速度的因素有哪些影響焊絲熔化速度的因素有哪些? ?是