第三章 焊丝的熔化及熔滴过渡幻灯片.pptVIP

如果焊丝伸出长度过长，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 机理示意图 气体介质成分对临界电流的影响 a.焊接过程稳定，飞溅极少，焊缝成形质量好； b.电弧稳定，对保护气流的扰动作用小，故保护效果好； c.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，所以射流过渡主要用于平焊位置焊接厚度大干3mm的工件，不宜焊薄件。 射流过渡在工艺上的主要优点： (4) 渣壁过渡 埋弧焊的熔滴过渡与焊速、极性、电弧电压和焊接电流有关。 直流反接时，如电弧电压较低，则熔渣形成的空腔较小，焊丝端头形成的熔滴较细小，沿渣壁以小滴状过渡，过渡频率较高，每秒可达几十滴。 直流正接时，焊丝端头的熔滴较大，且在阴极斑点压力的作用下不停地摆动，形成较大的空腔，呈粗滴状过渡。过渡频率较低，每秒仅10滴左右。 焊接电流对熔滴过渡频率有很大影响。熔滴过渡频率随电流的增加而增加。这种现象，直流反接时更为明显。 渣壁过渡 a) 焊条电弧焊 b) 埋弧焊 埋弧焊时电流对过渡频率的影响 3.2.3 焊丝熔滴过渡的飞溅 在电弧热作用下，焊丝端头的熔化金属形成熔滴，受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 ① 重力 对熔滴过渡的影响取决于焊接空间位置。 式中， 是熔滴密度；r是熔滴半径；g是重力加速度；m是熔滴质量。 熔滴上的重力和表面张力示意图 ② 表面张力 式中， 为表面张力系数，其数值与材料、温度、气体介质等因素有关。 金属 Mg Zn Al Cu Fe Ti Mo W σ×103 (N·m-1) 650 770 900 1150 1220 1510 2250 2680 纯金属的表面张力系数 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。一般情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。 ③ 电弧力 a.电磁收缩力：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.等离子流力：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.斑点压力：斑点压力包括正离子和电子对熔滴的撞击力、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。 ④ 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。 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。 电磁收缩力也有相同的情况。当熔滴短路时，电流呈发散形，此时电磁收缩力的轴向分力Fcx则有助于熔滴过渡。 图3-42 形成液态桥时表面张力的作用 图3-43 形成液态桥时电磁力的作用 1-焊丝 2—液态金属过桥 3-母材 1-焊丝 2-液态金属过桥 3-电流 4-母材 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 (2) 焊丝熔滴过渡的损失及飞溅 ① 熔敷效率、熔敷系数和损失率： 过渡到焊缝中的金属质量与使用的焊丝(条)金属质量之比，定义为熔敷效率。 熔敷系数ay是指单位时间、单位电流所熔敷到焊缝的焊丝金属质量。 用am表示熔化系数(单位时间、单位电流熔化焊丝金属的质量)，则焊丝金属的蒸发、氧化和飞溅的损失率 为: ② 熔滴过渡的飞溅率 飞溅损失通常用飞溅率ψ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。 测量焊接飞溅率有两种办法： 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致(特别是各部件的表面状态)； 二是通过测量焊丝损失率，一定程度上表示焊接飞溅率ψ大小。 a.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，使缩颈液态金属迅速加热，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，