1、第四章 熔滴过渡及其控制北京工业大学机电学院殷树言 教授第一节熔滴过渡的分类及名称 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。熔滴过渡的定义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。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电弧焊熔化极非熔化极焊条电弧焊埋弧焊GMAW（CO2、MIG/MAG)TIG(GTAW)Plasma(等离子弧焊）熔滴过渡的分类 熔滴过渡类型 形态 焊接条件 中文名称 英文名称
2、 1.自由过渡 Free flight transfer 1.1 大滴过渡 Globular 1.1.1 下垂滴状过渡 Drop transfer 小电流 GMA 焊 1.1.2 排斥滴状过渡 Repelled transfer CO2气体保护焊 1.2 喷射过渡 Spray transfer 1.2.1 射滴过渡 Projected transfer 中等电流 GMA 焊 1.2.2 射流过渡 Streaming transfer 较大电流 GMA 焊 1.2.3 旋转射流过渡 Rotating transfer 过大电流 GMA 焊 1.3 爆炸过渡 Explosive transfer
3、气气体体 2.接触过渡 Bridging transfer 2.1 短路过渡 Short circuiting transfer 短路 GMA 焊 2.2 搭桥过渡 Bridging without interruption transfer 填充丝焊 MAG焊的熔滴过渡形式Rotary arcShort arcPulsed arcSpray arcTandem arcSHORT ARCTRANSITIONAL ARCSPRAY ARCPULSED ARCMIG/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下垂滴状过渡射滴过渡射流过渡旋转射流过渡I1II2I
4、3喷射过渡V正转变和逆转变的临界电流II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。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。1.跳弧前2.跳弧3.跳弧后
5、跳弧过程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L2-L1=XX-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。射流过渡的形成跳弧后：P电+P等+P气 P表与de的关系与Le的关系射流过渡临界电流与de和Le的关系焊丝成分对临界电流的影响 焊丝牌号保护气体H08Mn2SiH08Mn2Si表面发黑H08AH08MnH18-8Ar240255210230225Ar+2%O2230255190170270Ar+20%CO2320220Ar+O2气体Ar+ CO2气体
6、射流过渡临界电流与气体成分的关系直径临界电流不同金属焊丝临界电流射滴过渡及其定义 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* 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；* 呈圆弧状熔深。* 扩大MIG/MAG的规范区间250bcI250250bcI250122.Ar+20%CO21.Ar+5%O2II焊丝直径（mm）焊接电流（A）PMIG/PMAG焊的电流范围ItIcritImean1144223332143214脉冲焊电流波形脉冲电弧高速摄像脉冲射滴过渡1/
7、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。CO2焊的熔滴过渡形式CO2焊的短路过渡过程短路过渡短路过渡动画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MImax 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
8、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。波控法STT法CO2焊的短路过渡波形控制法430A 37V515A 40V350A 35VCO2焊的潜弧焊射滴过渡潜弧
9、焊射滴过渡的条件 粗丝 大电流 低电压 形成凹坑后，其中的金属蒸汽改变了电弧气氛，从而也改变了电弧形态，并形成喷射过渡。a)未受拘束的旋转射流过渡 b）T.I.M.E.焊锥形旋转射流过渡 c）磁控无He MAG焊旋转射流过渡abc旋转射流过渡的不同形态未受拘束的旋转射流过渡T.I.M.E.焊锥形旋转射流过渡T.I.M.E气体成分：65%Ar26.5%He8%CO20.5%O2传统传统MAGMAG焊与焊与T.I.M.E.T.I.M.E.焊焊表表1-1 传传统统MAG焊焊与与T.I.M.E.焊焊不不同同点点焊焊接接方方法法保保护护气气体体焊焊丝丝干干伸伸长长送送丝丝速速度度传传统统MAG焊焊Ar，
10、CO2/O210-15mm5-16m/minT.I.M.E.焊焊0.5%O2，8%CO2，26.5%He，65%Ar20-35mm0.5-50m/min表表1-2 传传统统MAG焊焊与与T.I.M.E.焊焊性性能能比比较较焊焊接接方方法法焊焊丝丝直直径径许许用用最最大大电电流流最最高高送送丝丝速速度度最最大大熔熔敷敷率率传传统统MAG焊焊1.2mm400A16m/min144g/minT.I.M.E.焊焊1.2mm700A50m/min450g/min磁控无He MAG焊旋转射流过渡励磁线圈与电弧位置示意图励磁线圈与电弧位置示意图1导电嘴2焊丝3水冷喷嘴4励磁线圈5电弧6工件124563高速焊的典型缺陷咬边驼峰高速焊接的典型缺陷rBBArAr0l/2RARB0clrl02)11(AAARrR)11(BBBRrR驼峰焊道的形成机理驼峰焊道的形成过程咬边形成示意图电压U/V电流I/ACO2焊高速焊的电流波形电压U/V电流I/A脉冲法高速焊的电流波形双丝高速焊Sync.结构示意图Twin Arc 系统结构图Tandem焊枪及焊接图焊枪焊接中双丝高速焊铁水流动示意图Tandem熔滴过渡特点谢谢各位！
