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第五章 气体保护焊等离子弧焊与切割 第三节 熔化极气体保护焊 熔化极气体保护焊是应用最广泛的焊接方法之一。焊条电弧焊，熔化极气体保护焊以及钨极氩弧焊已经成为机械行业必备的焊接工艺方法。其中，气体保护焊以其生产效率高，焊接质量好，操作简单，成本最低而得到极其广泛的应用。可以说，如果掌握了熔化极气体保护焊技术特别是短路过渡气体保护焊技术，就能在机械制造企业立足。 熔化极气体保护焊与钨极氩弧焊的最大区别就在于熔化极气体保护焊的电极在焊接过程中是熔化的，如图示。为此，熔化极气体保护焊的电源外特性与焊条电弧焊不同，还需要专门的送丝机构用来送进焊丝。 熔化极气体保护焊焊接示意图 熔化极气体保护焊设备示意图 熔化极气体保护焊的焊接电源：绝大多数气体保护焊电源都是平外特性配用等速送丝机构。下降外特性电源配用变速送丝机构，只有在焊丝直径超过2.0毫米时才使用，多用于厚板铝合金的机器焊。我们能够实际接触到的都是平特性电源加等速送丝机构。下降外特性电源加变速送丝，在此就不讨论了。 电弧自动调节特性：熔化极气体保护焊的电弧静特性，位于曲线的上升段。采用平特性电源，等速送丝机，能够以最小的成本，达到电弧稳定燃烧的目的。电弧自动调节特性的研究是大学本科的内容，我们不进行深入的讨论。在这里仅仅说明它的原理。 熔化极气体保护焊电弧在燃烧时，一方面焊丝在不断送进，另一方面，焊丝也在不断的熔化。电弧稳定燃烧的基本条件和具体特征就是焊丝的送进速度必须等于焊丝的熔化速度。即： V送＝V熔 另外，在我们这个熔化极气体保护焊系统中，作出三个假设： 焊接电源是平特性的，无论焊接电流发生多大变化，电源的输出电压维持不变； 把电弧简化为一个大电阻；这也基本符合实际情况，整个焊接回路的电阻实际上就是弧阻； 整个焊接回路的表现符合欧姆定律；U＝IR；焊接回路当中实际上是存在电感和变压器的内阻的，但是，与电弧电阻相比，他们都可以忽略不计。另外，虽然电弧静特性曲线整体上是U型不是线性的，但是在气体保护焊的范畴，电弧静特性曲线位于上升段，可以认为是线性的。 现在，在焊接过程中，由于外界的干扰，电弧略微拉长，于是，弧阻增大，电压不变，那么根据欧姆定律，电流一定变小，于是，焊丝的熔化速度也就变小，V熔＜V送，焊丝送得快，熔得慢，那么弧长趋向于变短，最后又恢复到V送＝V熔；电弧继续稳定燃烧； 假如，在焊接过程中，由于外界的干扰，电弧略微缩短，于是，弧阻减小，电压不变，那么根据欧姆定律，电流一定增大，于是，焊丝的熔化速度也就增大，V熔＞V送，焊丝熔化快，送进慢，那么电弧又趋向于变长，最终又恢复到V送＝V熔；电弧继续稳定燃烧； 也就是说，平特性电源加等速送丝，焊接过程中的弧长波动可以自动恢复。这就是电弧的自动调节特性。 在焊丝直径不超过1.6毫米的情况下依靠电弧自动调节特性可以很好地维持电弧稳定燃烧。 b．焊接规范的调节：熔化极气体保护焊的规范调节与焊条电弧焊和钨极氩弧焊不同，焊条电弧焊，钨极氩弧焊调节电流只需要旋转一个旋钮或者手柄，但是，熔化极气体保护焊的电流调节却需要旋转两个旋钮，它们是：焊接电压旋钮和送丝速度旋钮。 假定现在熔化极气体保护焊的电弧在稳定燃烧中，弧长保持不变。如果我们需要增大电流，那么按照欧姆定律，我们要增大焊接电压，所以，要把焊接电压的旋钮向增大方向旋转。这时弧压升高，电流增大，焊丝熔化速度会加快，V送＝V熔的平衡会打破，如果不加控制的话，电弧会越来越长，最后焊丝和导电嘴熔化在一起，送丝终止，电弧熄灭。所以，我们在增大电弧电压的情况下要把送丝速度的旋钮也向增大方向旋转，使得焊丝的送进速度也加快，这样就能继续保持V送＝V熔的平衡，电弧长度略微增长，焊接电压升高，焊接电流增大，达到了调节焊接电流的目的。详细的焊接电流调节方法将在操作技术一节中详细叙述。 熔化极气体保护焊的熔滴过渡：焊丝被电弧熔化后形成熔滴，熔滴从焊丝端部滴落并进入熔池的过程叫做熔滴过渡。气体保护焊的熔滴过渡可以分为滴状过渡，短路过渡，喷射过渡，旋转喷射过渡和脉冲喷射过渡。其中，滴状过渡因焊缝成型恶劣不予采用，旋转喷射过渡也应用很少，其他几种过渡形式都广泛得到应用。 我们在操作焊条电弧焊的时候，如果把电弧拉长，用高速摄影拍摄，可以看到一滴滴颗粒比较大的熔滴从焊条端部向熔池中滴落，但是熔滴并不是直接滴入熔池，而是在电弧空间扭曲摇摆着，熔滴的形状也在不断变化，最后，熔滴经过复杂的曲线运动进入熔池。有些熔滴甚至滴落过程中又返回焊条端部，然后再次滴落下来。有些则没有进入熔池，直接飞出电弧空间。如果逐渐压低电弧，这时可以通过高速摄影看到，熔滴尺寸变细，滴落速度加快，当电弧压低到一定程度，熔滴