联洋学院:焊接基础知识(4)-焊丝的加热、熔化及熔滴过渡

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作者:市场部来源:研发部

一、焊丝的加热、熔化

熔化极电弧焊进,焊丝熔化作为填充金属形成焊缝。焊丝的熔化主要靠阴极区或阳极区所产生的热量,而弧柱区产生的热量对焊丝溶化居次要地位。焊丝除了受电弧的加热处,在自动和半自动焊时,从焊丝与导电嘴接触点到电弧端头的一段焊丝(即焊丝伸出长度用Ls表示)有焊接电流流过,所产生电阻热对焊丝有预热作用,从而影响焊丝的熔化速度。特别是焊丝比较细和焊丝金属的电阻系数比较大时这种影响更明显。

PR=IRs       RS=Ls/S

影响焊丝熔化速度的因素:

1、电流和电压对熔化速度的影响。

2、气体介质对焊丝熔化速度 的影响。不同气体介质直接影响阴极压降的大小和焊接电弧产热多少,因此影响焊丝的熔化速度。

3、电阻热对熔化速度的影响。熔化焊时,由于采用的电流密度较大,在焊丝伸出长度产生的电阻热对焊丝预热,可以影响到焊丝的熔化速度。

二、熔滴过渡和飞溅

电弧焊过程中,焊丝金属并没有全部过渡到焊缝中去,其中一部分要以飞溅、蒸发、氧化等形式损失掉。过渡到焊缝中的金属重量与使用的焊丝(条)金属重量之比定义为熔敷效率(deposition efficiency)。一般情况下,熔化极氩弧焊及埋弧自动焊熔敷效率可达90%。

二氧化碳气体保护焊和手工电弧焊熔敷效率有时只能达到80%左右。也就是说有10% ~209 焊丝被氧化、飞溅和蒸发损失掉。这种损失与电流大小、正反极性和电弧长度有关。一般情况下弧长越大,电流越大,损失量也越大,使熔敷效率降低。

1.熔滴过渡的作用力

熔滴过渡时所受的力有很多,并且这些力在不同的空间焊接位置时所起到的作用是不同的,具体情况介绍如下:

熔滴的重力

焊接时,熔化金属的重力具有下垂的倾向。平焊时,金属熔滴的重力起促进熔滴过渡的作用。但是在立焊或仰焊时,熔滴的重力阻碍了熔滴向熔池过渡,成为阻碍力。

表面张力

熔化的液体金属像其他液体一样具有表面张力,即液体在没有外力作用时,其表面积会尽量减小,缩成圆形,这种使熔化金属收缩为球形的力称为表面张力。平焊时,表面张力对于熔滴过渡是不利的。但在仰焊等其他位置焊接时,表面张力却有利于熔滴过渡。其一是熔池金属在表面张力作用下,倒悬在焊缝上而不易滴落;其二是当焊条末端熔滴与熔池金属接触时,会由于熔池表面张力的作用,而将熔滴拉入熔池。

电磁力

从电工学里我们知道,两根平行的载流导体若它们通过的电流方向相同,则这两根导体彼此相吸,使这两根导体相吸的力叫做电磁力。用直流电源进行焊接时,电磁效应会形成电磁压缩力,电磁压缩力保证熔滴注任何空间位置都能顺利过渡到熔池、

电磁力的大小,与通过导体的电流大小成正比,即电流越大,电磁力越大。焊接时,一般焊条(或焊丝)上的电流密度都比较大,因此电磁力是焊接过程中促使熔滴过渡的一个主要作用力,并且无论焊缝的空间位置如何,电磁力始终是有利于熔滴向熔池过渡的。

极点压力

在焊接电弧中的正离子和电子,由于电场的作用,电子向阳极运动,正离子向阴极运动,这些带电粒子撞击在两极的斑点上,便产生了机械压力,这个力称为极点压力,它是阻碍熔滴过渡的力。在直流正接时,阻碍熔滴过渡的是正离子的压力,反接时,阻碍熔滴过渡的是电子的压力。由于正离子比电子的质量大,所以正离子流的压力要比电子流的压力大,因此反接时容易产生细颗粒过渡,而正汇接时则不容易,这就是极点压力不同的缘故。

气体的吹力

在手工电弧焊时,焊条药皮的熔化稍微落后于焊芯的熔化,在药皮的末端形成一小段尚未熔化的药皮套管,套管内有大量的药皮造气剂分解产生的气体及焊芯中碳元素氧化生成的CO气体,这些气体因加热到高温,体积会急剧膨胀,并顺着未熔化套管的方向,以挺直而稳定的气流冲击,把熔滴吹到熔池中去,不论焊缝的空间位置怎样,这种气流都有利于熔滴金属的过渡。


2.熔滴过渡主要形式及其特点

在电弧热的作用下,焊条端部熔化形成的滴状液态金属称为熔滴。熔滴通过电弧空间向熔池转移的过程称为熔滴过渡。熔滴过渡对焊接过程的稳定性、焊缝成形、飞溅及焊接接头的质量有重要的影响,其过渡形式大致分为三种:

短路过渡

在短弧焊时焊条端部的熔滴长大到一定的尺寸就与熔短路过渡

池发生接触,形成短路,于是电弧熄灭。

由于强烈过热和磁收缩作用,使熔滴爆断,直接过渡到熔池中去,电弧重新引燃。如此重复的过程,就形成了稳定的短路过渡,其示意图如下图所示。

短路过渡.jpg

滴状过渡

当电弧的长度足够大时,焊条端部的熔滴长大到较大的尺寸,然后在各滴状过渡

种力的作用下,将熔滴缩短拉断而以粗大颗粒形式落入熔池,此时不发生短路,接着进行下一个过渡周期。

滴状过渡有轴向滴状过渡和非轴向滴状过渡两种状态,其示意图如下图所示。

滴状过渡.jpg

喷射过渡

喷射过渡是指熔滴呈细小颗粒并且以喷射状快速进入电弧空间向熔喷射过渡

池过渡的熔滴过渡形式。当焊接电流增大到一定数值后,即出现喷射过渡状态。喷射过渡具有电弧稳定、没有飞溅、熔深大、焊缝成形好、生产效率高等优点。

喷射过渡又可分为射滴过渡和射流过渡两种形式,如下图所示。

滴状过渡使用的电流小,熔滴直径比焊丝直径大,飞溅较大,焊接过程不稳定,生产中很少采用。短路过渡电弧间隙小,电弧电压低,电弧功率小,仅适用于薄板焊接。生产中应用最广泛的是喷射过渡。

喷射过渡.jpg


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