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1、第一章 电弧焊基础知识本章基本内容本章基本内容电弧物理基础、导电特性电弧物理基础、导电特性工艺特性工艺特性焊丝熔化与熔滴过渡焊丝熔化与熔滴过渡母材熔化及焊缝成形母材熔化及焊缝成形第1页/共108页第一节 焊接电弧焊接电弧物理基础焊接电弧导电特性焊接电弧工艺特性第2页/共108页焊接电弧物理基础电弧定义：电弧是一种电弧定义：电弧是一种气体放电现象，它是带气体放电现象，它是带电粒子通过两电极之间电粒子通过两电极之间气体空间的一种导电过气体空间的一种导电过程。程。将电能转化为机械能、将电能转化为机械能、热能和光能。热能和光能。第3页/共108页焊接电弧物理基础焊接电弧物理基础气体电离气体电离阴极电子
2、发射阴极电子发射带电粒子消失带电粒子消失第4页/共108页焊接电弧物理基础沿沿电电弧弧方方向向电电场场强强度分布不均匀度分布不均匀分为三个区域分为三个区域阴阴极极、阳阳极极区区尺尺寸寸很很小小，约约为为1010-2-2-10-10-6-6 cmcm电电场场分分布布的的不不均均匀匀性性表表明明电电弧弧电电阻阻的的非线性非线性第5页/共108页焊接电弧物理基础金属导电机制：自由电子定向移动电弧导电机制：电子、正离子、负离子都参与导电 是复杂的导电过程第6页/共108页焊接电弧物理基础带电粒子产生来源：中性气体粒子的电离中性气体粒子的电离金属电极发射电子金属电极发射电子负离子形成负离子形成正离子形成
3、正离子形成基本物理过程第7页/共108页焊接电弧物理基础气体的电离定义：在外加能量作用下，使中性的气体分子或原子分离成电子和正离子的过程实质：中性气体粒子吸收足够的外部能量，使分子或原子中的电子脱离原子核束缚而成为自由电子和正离子的过程。第8页/共108页焊接电弧物理基础气体的电离电压的大小反映了带电粒子产生的难易程度。电离电压低电离电压低-带电粒子容易产生带电粒子容易产生 有利于电弧导电有利于电弧导电电离电压高电离电压高-带电粒子难以产生带电粒子难以产生 电弧导电困难电弧导电困难第9页/共108页焊接电弧物理基础第10页/共108页焊接电弧物理基础激励定义：当中性气体粒子受外加能量作用而不足
4、以使其电离时，但可能使其内部的电子从原来的能级跃迁到较高的能级。使中性粒子激励所需要的外加能量叫做激励能第11页/共108页焊接电弧物理基础电离的种类：热电离热电离场致电离场致电离光电离光电离电离度：电弧内单位体积内电离的粒子数与气体电离前粒子总数的比值X=X=电离的粒子密度电离的粒子密度/电离前中性粒子密度电离前中性粒子密度碰撞电离第12页/共108页焊接电弧物理基础热电离定义：气体粒子受热作用而产生电离的过程实质：气体粒子的热运动形成频繁而激烈的碰撞主要位置：弧柱区（温度在5000-50000K）第13页/共108页焊接电弧物理基础场致电离定义：在两电极间的电场的作用下，气体中的带电粒子被
5、加速，电能转化为带电粒子的动能，当带电粒子的动能达到一定数值时，则可能与中性粒子发生非弹性碰撞而使之电离，这种电离被称为场致电离第14页/共108页焊接电弧物理基础场致电离发生的位置主要是两级区，由于在这两个区域内电场强度可主要是两级区，由于在这两个区域内电场强度可达达10105 5-10-107 7V/cmV/cm而弧柱区电场强度为：而弧柱区电场强度为：10V/cm10V/cm左右，电场作用不左右，电场作用不明显明显第15页/共108页焊接电弧物理基础由于电子质量远小于其他粒子的质量，因而在电场的作用下，速度快，动能大，其余其他粒子发生非弹性碰撞，几乎将本身的动能全部传递给相应的粒子，使中性
6、粒子发生电离或激励。因而场致电离中电子起到主要的作用。第16页/共108页焊接电弧物理基础光电离定义：中性气体粒子受到光辐射的作用而产生的电离过程范围：电弧的辐射只可能对K、Na、Ca、Al等金属蒸汽直接引起电离，而对焊接电弧气氛中的其他气体则不能直接引起电离光电离是产生带电粒子的次要途径第17页/共108页焊接电弧物理基础阴极电子发射电离和阴极电子发射是电弧产生和维持不可缺少的必要条件阴极发射出的电子，在电场的加速下碰撞电弧空间的中性粒子使之电离，从而是阴极电子发射充当了维持电弧导电的原电子之源。第18页/共108页焊接电弧物理基础电子发射与逸出功定义：电子发射：阴极中的自由电子受到一定的外
7、加能电子发射：阴极中的自由电子受到一定的外加能量作用，从阴极表面逸出的过程量作用，从阴极表面逸出的过程逸出功：一个电子从金属表面逸出所需的最低外逸出功：一个电子从金属表面逸出所需的最低外加能量。单位电子伏或者逸出电压加能量。单位电子伏或者逸出电压逸出功的大小受电极材料及表面状态的影响(氧化物)。第19页/共108页焊接电弧物理基础阴极斑点定义：阴极表面经常可以看到发出闪烁的区域，这个区域称为 电子发射最集中的区域 电流最集中流过的区域热阴极：斑点固定 W C冷阴极：斑点不规则移动 Cu Fe Al 第20页/共108页焊接电弧物理基础阴极清理作用（阴极破碎）在铝合金焊接中作用最为明显第21页/
8、共108页焊接电弧物理基础电子发射的类型热发射热发射场致发射场致发射光发射光发射粒子碰撞发射粒子碰撞发射实际焊接过程中常常是几种发射形式共存第22页/共108页焊接电弧物理基础热发射（对电极有冷却作用）定义：阴极表面受热，自由电子动能加大，一部分电子达到或超过逸出功而产生的电子发射现象热发射强弱受到阴极材料沸点的影响，沸点高的钨或碳做阴极时，电极可以被加热到比较高的温度，通过热发射可以提供足够多的电子第23页/共108页焊接电弧物理基础场发射定义：阴极表面空间存在一定强度的正电场时，阴极内部的电子将受到电场力的作用，当力达到一定程度电子就会逸出阴极表面，这种电子发射现象冷阴极主要是这种发射电子
9、的机理第24页/共108页焊接电弧物理基础光发射（对电极无冷却光发射（对电极无冷却作用）作用）粒子碰撞发射粒子碰撞发射 正离子堆积正离子堆积-正离子加正离子加速速-碰撞碰撞-电子发射电子发射第25页/共108页焊接电弧物理基础带电粒子的消失动态平衡：电弧稳定燃烧时，带电粒子的产生与消失处于动态平衡主要形式：扩散、复合及负离子形成第26页/共108页焊接电弧物理基础扩散（浓度梯度）定义：电弧空间中如果带电粒子的分布不均匀，则带电粒子将从浓度高的地方向浓度低的地方迁移，而使浓度趋于均匀，这种现象称为带电粒子的扩散。总趋势：从弧柱中心向周围扩散电子轻 速度快 外围浓度上升 阻碍进一步扩散 并吸引正离
10、子结果：电弧中带电粒子减少 并带走部分热量第27页/共108页焊接电弧物理基础复合定义：电弧空间的正负带电粒子在一定条件下相遇而结合成为中性粒子的过程位置：在电弧的周边（速度慢）影响以辐射和热能的形式释放出部分能量以辐射和热能的形式释放出部分能量电弧复燃困难电弧复燃困难第28页/共108页焊接电弧物理基础负离子位置：电弧周边中性粒子吸附电子形成负离子其内能减少，以热和辐射光的形式释放能量，该能量称为中性粒子的亲和能。中性粒子亲和能大，则表明该粒子吸附电子后系统内能下降幅度大，系统稳定。第29页/共108页焊接电弧导电特性焊接电弧的导电特性是指参与电荷的运动并形成电流的带电粒子在电弧中产生、运动
11、和消失的过程，在焊接电弧的弧柱区、阴极区和阳极区其相应的导电特性也是不同。第30页/共108页焊接电弧导电特性弧柱区导电特性弧柱温度：500050000K弧柱呈电中性弧柱是包含大量电子、正离子等带电粒子和中性粒子聚合在一起的气体状态，被称为电弧等离子体。弧柱电阻较小第31页/共108页焊接电弧导电特性弧柱电流（主要是电子电流99.9%）负离子数量少，作用被忽略负离子数量少，作用被忽略正离子在电场作用下，运动速度远小于电子正离子在电场作用下，运动速度远小于电子但正离子的作用非常大，保证了电弧放电的低电压大电流的特点。第32页/共108页焊接电弧导电特性弧柱电场强度（E）：弧柱单位长度上的电压降意
12、义：E的大小表征电弧弧柱的导电能力。电场强度E和电流I的乘积EI相当于电源供给单位弧长的电功率，他与弧柱的热损失相平衡。第33页/共108页焊接电弧导电特性最小电压原理：电弧在稳定燃烧时，有一种使其自身能量消耗最小的特性，即当电流和电弧周围的条件（气体介质、温度、压力）一定时，稳定燃烧的电弧将选择一个确定的导电截面，使电弧的能量消耗最少。当电弧长度也是定值的时候，电场强度的大小即代表了电弧产热量的大小，因此，能量消耗最小的时候电场强度最低，即在固定弧长上的电压降最小，这就是最小电压原理第34页/共108页焊接电弧导电特性电流和电弧周围条件一定时，如果电弧截面面积大于或小于其自动确定的截面，就会
13、引起电场强度的增大，是消耗的能量增多，违反最小电压原理。面积增大面积增大面积减小面积减小第35页/共108页焊接电弧导电特性阴极区的导电特性阴极区接收正离子，发射电子热发射型和电场发射型第36页/共108页焊接电弧导电特性热发射型（热阴极、大电流）阴极斑点在电极表面十分稳定，其面积较大且十分均匀，在此位置弧柱不呈收缩状态，阴极区电流密度与弧柱区相近，阴极电压降较小。第37页/共108页焊接电弧导电特性电子带走的热量的补充途径正离子的碰撞正离子的碰撞正离子的复合，放出电离能正离子的复合，放出电离能电阻热电阻热第38页/共108页焊接电弧导电特性电场发射型（冷阴极或者热阴极小电流）电荷过剩=正电场
14、=场致发射=电子加速=场致电离=形成电流正离子的作用正电场正电场撞击阴极，加强热发射撞击阴极，加强热发射第39页/共108页焊接电弧导电特性冷阴极中存在热发射和场发射，其所占的份额受以下因素影响电极种类（沸点高或逸出功小，热发射主导，阴电极种类（沸点高或逸出功小，热发射主导，阴极压降小）极压降小）电流大小（电流大，热发射主导，阴极压降小）电流大小（电流大，热发射主导，阴极压降小）气体介质（不易于电离，热发射主导，阴极压降气体介质（不易于电离，热发射主导，阴极压降小）小）第40页/共108页焊接电弧导电特性阳极区的导电特性接收电子，提供正离子阳极斑点电流密度比阴极斑点小，其形态与电极材料和电流大
15、小有关。由于金属蒸汽的电离电压比周围气体介质的低，因而电离易在金属蒸汽处发生，如果阳极表面某一区域产生均匀的金属熔化和蒸发，或蒸发比其他区域强烈，则此区域为阳极导电区。第41页/共108页焊接电弧导电特性纯金属熔点沸点低于相应氧化物，所以纯金属容易蒸发，阳极斑点自动寻找纯金属而避开氧化物。因而出现阳极斑点的跳跃现象。第42页/共108页焊接电弧导电特性阳极不能发射正离子，弧柱所需要的正离子是通过阳极区电离提供的。阳极区导电形式（场致电离、热电离）场致电离（电弧电流小）电子数大于正离子数，形成负的空间电场，从而电子加速，碰撞到中性粒子产生电离。第43页/共108页焊接电弧导电特性热电离（大电流）
16、阳极过热程度剧烈，金属发生蒸发，阳极区也有很高的温度，阳极区的电离方式由金属蒸汽的热电离取代高能量电子的碰撞产生的场致电离，完成阳极区向弧柱提供正离子流的作用。这种情况下，阳极区的压降较低。第44页/共108页焊接电弧的工艺特性焊接电弧与热能及机械能有关的工艺特性，主要包括电弧的热能特性、电弧的力学特性和电弧的稳定性等。第45页/共108页焊接电弧的工艺特性电弧热的形成机构弧柱产热弧柱产热阴极区产热阴极区产热阳极区产热阳极区产热第46页/共108页焊接电弧的工艺特性弧柱产热：带电粒子在电场的作用下，将电能转化成为热能。电子的运动速度比正离子运动速度大得多，因而从电源吸取电能转化为热能的作用几乎
17、完全由电子来承担，进而将电能转化为热能。第47页/共108页焊接电弧的工艺特性阴极区的产热阴极区靠近电极或者工件，其产热直接影响焊接过程中电极或者工件所受到的热的作用。阴极区有两种粒子：电子和正离子。这两种粒子不断的产生，运动和消失，同时伴随着能量转换与传递。第48页/共108页焊接电弧的工艺特性阳极区的产热特性Pa=IUk+IUw+IUT热量主要用于对阳极的加热和阳极的热量损失，这部分热量也可以用于加热填充材料或者焊件。第49页/共108页焊接电弧的工艺特性能能量量密密度度：采采用用特特定定的的焊焊接接方方法法的的时时候候，单单位位面面积积上上的的有有效效热热功功率率称称为为，单位为：，单位
18、为：W/cmW/cm2 2.同同一一种种方方法法，在在不不同同的的位位置置上上的的能能量量密密度度也也是是不同的不同的第50页/共108页焊接电弧的工艺特性能量密度大的时候，可有效的利用热源熔化金属，并减少热影响区，获得窄而深的焊缝，有利于提高焊接生产率。第51页/共108页焊接电弧的工艺特性电弧的力学特性电弧的机械能以电弧力的形式表现出来电弧力影响着熔深及熔滴的过渡，而且影响到熔池的搅拌、焊缝成形及金属的飞溅等电弧力主要包括：电磁收缩力、等离子流力、斑点力等第52页/共108页焊接电弧的工艺特性电磁收缩力电磁收缩力电磁力：电流流经距离不远的两根平行导线时，电磁力：电流流经距离不远的两根平行导
19、线时，电流同向相吸，异向相斥。他的大小与流过的电电流同向相吸，异向相斥。他的大小与流过的电流大小成正比，与两根导线之间的距离成反比。流大小成正比，与两根导线之间的距离成反比。第53页/共108页焊接电弧的工艺特性电磁收缩效应：如果为电磁收缩效应：如果为可变形导体，电磁力将可变形导体，电磁力将使导体产生收缩。使导体产生收缩。产生电磁收缩效应的力产生电磁收缩效应的力称为电磁收缩力。称为电磁收缩力。第54页/共108页焊接电弧的工艺特性电弧为气态导体，在电电弧为气态导体，在电流的作用下，也产生电流的作用下，也产生电磁收缩效应。磁收缩效应。电弧被看作圆锥形气态电弧被看作圆锥形气态导体，电极端直径小，导
20、体，电极端直径小，焊件端直径大。焊件端直径大。力大力小第55页/共108页焊接电弧的工艺特性电磁静压力：电弧轴向推力电磁静压力：电弧轴向推力在电弧横截面上分布不均匀，在电弧横截面上分布不均匀，弧柱轴线处最大，向外逐渐弧柱轴线处最大，向外逐渐减小，在焊件上表现为对熔减小，在焊件上表现为对熔池形成的压力池形成的压力结果：碗状熔深焊缝形状。结果：碗状熔深焊缝形状。电磁搅拌（细化晶粒，排出电磁搅拌（细化晶粒，排出气体及熔渣）气体及熔渣）第56页/共108页焊接电弧的工艺特性电弧静压力作用高温气体推向焊件电极上方气体补充新进入气体电离第57页/共108页焊接电弧的工艺特性等离子流力：高温气流的高速运动，
21、持续的冲向焊件，对熔池形成附加压力。也称为电磁动压力。电弧中等离子气流具有很高的速度和加速度，可达数百米/秒。电弧中心线上等离子流力最大。电流越大，中心线上的动应力幅值越大，分布区域越小。第58页/共108页焊接电弧的工艺特性斑点力：电极上形成斑点时，由于斑点受到带电粒子的撞击，或金属蒸汽的反作用而对斑点产生的压力，称为，或斑点压力。第59页/共108页焊接电弧的工艺特性阴极斑点力大于阳极斑点力原因：正离子的质量远大于电子的质量 阴极斑点电流密度大，蒸汽反作 用力也大第60页/共108页焊接电弧的工艺特性斑点力阻碍熔滴过渡利用阳极斑点压力小的特点，直流焊接时，采用直流反接利于熔滴过渡，减小飞溅
22、第61页/共108页焊接电弧的工艺特性电弧力的主要影响因素：焊接电流和电压焊接电流和电压焊丝直径焊丝直径电极极性电极极性气体介质气体介质钨极端部几何形状钨极端部几何形状第62页/共108页焊接电弧的工艺特性焊接电弧的稳定性定义：电弧产生稳定燃烧（不产生断弧、飘移和偏吹等）的程度意义：是保证焊接质量的一个重要因素影响因素：操作技术、焊接电源特性、焊接材料特性、焊接工艺特性及磁偏吹等第63页/共108页焊丝的熔化与熔滴过渡熔滴过渡定义：电弧焊时，焊丝的末端在电弧的高温作用下加热熔化，形成熔滴通过电弧空间向熔池转移的过程，称为焊丝形成的熔滴作为填充金属与熔化的母材共同形成焊缝，因此，焊丝的加热熔化及
23、熔滴的过渡过程将对焊接过程和焊缝质量产生直接的影响。第64页/共108页焊丝的熔化与熔滴过渡焊丝的加热与熔化特性熔滴上的作用力熔滴过渡的主要形式及特点第65页/共108页焊丝的熔化与熔滴过渡-焊丝的加热与熔化特性电弧热阴极区：Pk=IUk-IUw-IUT阳极区：Pa=IUa+IUw+IUTUk阴极压降Ua阳极压降Uw逸出电压UT弧柱温度等效电压电流密度较大时：近似为0电弧温度6000K时：小于1V第66页/共108页焊丝的熔化与熔滴过渡-焊丝的加热与熔化特性 电阻热电阻热 在在自自动动和和半半自自动动焊焊时时，从从焊焊丝丝与与导导电电嘴嘴接接触触点点到到焊焊丝丝端端头头的的一一段段焊焊丝丝（即
24、即焊焊丝丝伸伸出出长长度度，用用LsLs表表示示）有有焊焊接接电电流流通通过过，所所产产生生的的电电阻阻热热对对焊焊丝丝有有预预热热作作用用，从从而而影影响响焊焊丝丝的的熔熔化化速速度度。特特别别是是焊焊丝丝比比较较细细和和焊焊丝丝的的电电阻阻系系数数比比较较大大时时（如如不不锈锈钢钢），这这种影响更加明显。种影响更加明显。第67页/共108页焊丝的熔化与熔滴过渡-焊丝的加热与熔化特性焊丝的熔化特性焊丝的熔化速度：单位时间内，熔化的焊丝的长度。焊丝的熔化特性：焊丝的熔化速度和焊接电流之间的关系。其主要与焊丝材料及焊丝直径有关。第68页/共108页焊丝的熔化与熔滴过渡-焊丝的加热与熔化特性材料不
25、同：电阻率、熔化系数不同材料不同：电阻率、熔化系数不同伸出长度：电阻不同伸出长度：电阻不同焊丝直径：电阻不同、导热能力不同焊丝直径：电阻不同、导热能力不同第69页/共108页焊丝的熔化与熔滴过渡-熔滴上的作用力重力表面张力电弧力熔滴爆破力电弧的气体吹力第70页/共108页焊丝的熔化与熔滴过渡-熔滴上的作用力表面张力在焊条端头上主要保持熔滴的主要作用力。F=2R表面张力系数与材料成分、温度、气体介质等因素有关焊丝半径第71页/共108页焊丝的熔化与熔滴过渡-熔滴上的作用力重力：当焊丝直径较大而电流重力：当焊丝直径较大而电流较小时，在平焊位置的情况下，较小时，在平焊位置的情况下，使熔滴脱离焊丝的力
26、主要是重使熔滴脱离焊丝的力主要是重力。力。F Fg g=mg=4/3=mg=4/3 g g r r3 3重重力力大大于于表表面面张张力力时时，熔熔滴滴就就要脱离焊丝。要脱离焊丝。立立焊焊和和氧氧焊焊时时，重重力力阻阻碍碍熔熔滴滴过渡。过渡。第72页/共108页焊丝的熔化与熔滴过渡-熔滴上的作用力电弧力：电弧对熔滴和熔池的机械作用力，包括电磁收缩力、等离子流力、斑点力。电弧力只有在焊接电流较大的时候，才对熔滴过渡起主要作用；电流小时，重力表面张力其主要作用第73页/共108页焊丝的熔化与熔滴过渡-熔滴上的作用力电电磁磁力力对对熔熔滴滴过过渡渡的的影影响响取取决决于于电电弧弧形形态态，如如果果弧弧
27、根根面面积积笼笼罩罩整整个个熔熔滴滴，此此处处的的电电磁磁力力促促进进熔熔滴滴过过渡渡；如如果果弧弧根根面面积积小小于于熔熔滴滴直直径径，此此处处电电磁磁力力形形成成斑斑点点压压力力的的一一部部分分阻阻碍碍熔熔滴滴过过渡。渡。电电流流比比较较大大的的时时候候，高高速速等等离离子子流流力力对对熔熔滴滴产产生生很很大大的的推推力力，使使之之沿沿轴轴线线方方向运动。向运动。第74页/共108页焊丝的熔化与熔滴过渡-熔滴上的作用力斑点压力：斑点面积比较小的时候，斑点压力常常阻碍熔滴过渡；斑点面积比较大的时候，笼罩整个熔滴，斑点压力促进熔滴过渡。第75页/共108页焊丝的熔化与熔滴过渡-熔滴上的作用力熔
28、滴爆破力：当熔滴内部因冶金反应而生成气体或者含有易蒸发金属时，在电弧高温的作用下，使气体体积膨胀而产生的内压力，致使熔滴爆破，这一内压力称为，它促进熔滴过渡，但产生飞溅。第76页/共108页焊丝的熔化与熔滴过渡-熔滴上的作用力电弧的气体吹力造气剂碳元素氧化第77页/共108页焊丝的熔化与熔滴过渡-熔滴过渡的主要形式和特点熔滴过渡现象十分复杂，但规范条件变化时，过渡形态可以相互转化，因此必须按照熔滴过渡的形态及电弧形态，对熔滴过渡加以分类。分类：自由过渡、接触过渡和渣壁过渡第78页/共108页焊丝的熔化与熔滴过渡-熔滴过渡的主要形式和特点自由过渡：熔滴经电弧空间自由飞行，焊丝自由过渡：熔滴经电弧
29、空间自由飞行，焊丝的端头和熔池不发生直接接触。的端头和熔池不发生直接接触。接触过渡：焊丝端部的熔滴与熔池的表面通接触过渡：焊丝端部的熔滴与熔池的表面通过接触而过渡。过接触而过渡。熔化极气体保护焊时，焊丝短路并重复的引燃电熔化极气体保护焊时，焊丝短路并重复的引燃电弧，称为短路过渡弧，称为短路过渡 TIGTIG焊时，焊丝作为填充金属，它与工件之间不引焊时，焊丝作为填充金属，它与工件之间不引燃电弧，搭桥过渡燃电弧，搭桥过渡渣壁过渡，与渣保护有关，发生在埋弧焊时，渣壁过渡，与渣保护有关，发生在埋弧焊时，熔滴从熔渣的空腔壁上流下。熔滴从熔渣的空腔壁上流下。第79页/共108页焊丝的熔化与熔滴过渡-熔滴过
30、渡的主要形式和特点粒状过渡喷射过渡爆破过渡短路过渡搭桥过渡渣壁过渡套筒过渡第80页/共108页焊丝的熔化与熔滴过渡-熔滴过渡的主要形式和特点粒状过渡电弧电压高，根据电流大小、极性和保护气体种类不同，又可分为粗滴过渡和细滴过渡第81页/共108页焊丝的熔化与熔滴过渡-熔滴过渡的主要形式和特点粗滴过渡：电流比较小和电压比较高时，弧长较长，使熔滴不易与熔池短路。因电流比较小，弧根面积的直径小于熔滴直径，熔滴与焊丝之间的电磁力不易使熔滴形成缩颈，同时斑点压力又阻碍熔滴过渡。随着焊丝熔化，颗粒长大，最后重力克服表面张力作用，而形成大的颗粒过渡。电弧稳定性和焊缝质量都比较差。第82页/共108页焊丝的熔化
31、与熔滴过渡-熔滴过渡的主要形式和特点细滴过渡：电流比较大，相应的电磁收缩力增大，表面张力减小，熔滴存在的时间短，熔滴细化，过渡频率增加，电弧稳定性比较高，飞溅少，焊缝质量高气体介质或焊接材料不同时，细滴过渡的特点不同。CO2和酸性焊条电弧焊，熔滴非轴向过渡；铝合金熔化极氩弧焊或大电流活性气体保护焊焊钢则轴向过渡第83页/共108页焊丝的熔化与熔滴过渡-熔滴过渡的主要形式和特点喷射过渡（射流过渡）易于出现于氩气或者富氩气体保护的焊接方法中。过渡时，细小的熔滴从焊丝端部连续不断的高速冲向熔池，过渡频率快，飞溅少，电弧稳定，热量集中，对焊件的穿透能力强，易形成指状熔深，适合焊接较厚的板材（3mm），
32、不适合薄板.第84页/共108页焊丝的熔化与熔滴过渡-熔滴过渡的主要形式和特点在在ArAr或者富或者富ArAr保护气体保护气体电流小第85页/共108页焊丝的熔化与熔滴过渡-熔滴过渡的主要形式和特点接触过渡：焊丝（或焊条）端部的熔滴与熔池表面通过接触而过渡的方式分类：短路过渡，搭桥过渡短路过渡：小滴 电磁收缩力大于表面张力搭桥过渡：大滴 电磁收缩力小于表面张力第86页/共108页焊丝的熔化与熔滴过渡-熔滴过渡的主要形式和特点短路过渡电弧引燃后随着电弧的燃烧，焊丝或者焊条端部形成熔滴并逐渐长大。当电流较小，电弧电压比较低，弧长比较短，熔滴未长成大滴就与熔池接触形成液态金属短路，电弧随之熄灭，金属
33、熔滴过渡到熔池中去。熔滴脱落后，电弧重新引燃，如此交替，这种过渡称为第87页/共108页焊丝的熔化与熔滴过渡-熔滴过渡的主要形式和特点短路过渡特点：燃弧熄弧交替进行燃弧熄弧交替进行平均电流小，峰值电流大，适合薄板及全位置焊平均电流小，峰值电流大，适合薄板及全位置焊接接小直径焊条或焊丝，电流密度大，产热集中，焊小直径焊条或焊丝，电流密度大，产热集中，焊接速度快接速度快弧长短，焊件加热区小，质量高弧长短，焊件加热区小，质量高第88页/共108页焊丝的熔化与熔滴过渡-熔滴过渡的主要形式和特点搭桥过渡：非熔化极电弧焊。再表面张力、重力及电弧力的作用下，熔滴进入熔池。第89页/共108页焊丝的熔化与熔滴
34、过渡-熔滴过渡的主要形式和特点渣壁过渡：熔滴沿着熔渣壁面流入熔池的一种过渡形式出现场合：埋弧焊和焊条电弧焊第90页/共108页母材熔化与焊缝成形主要内容：焊缝的形成过程焊缝的形成过程焊缝形状与焊缝质量的关系焊缝形状与焊缝质量的关系焊接工艺参数对焊缝成形的影响焊接工艺参数对焊缝成形的影响缺陷的形成原因及改善措施缺陷的形成原因及改善措施第91页/共108页母材熔化与焊缝成形-焊缝形成过程在在电电弧弧热热的的作作用用下下，焊焊丝丝与与母母材材被被熔熔化化，在在焊焊件件上上形形成成一一个个具具有有一一定定形状和尺寸的液态熔池。形状和尺寸的液态熔池。随随着着电电弧弧的的移移动动熔熔池池前前端端的的焊焊件
35、件不不断断的的被被熔熔化化进进入入熔熔池池中中，熔熔池池后后部部则则不不断断的的冷冷却却结结晶晶形形成成焊缝。焊缝。第92页/共108页母材熔化与焊缝成形-焊缝形成过程焊缝的结晶过程与熔池的形状有密切的关系，因而对焊缝的组织和质量有重要的影响。焊缝结晶总是从熔池边缘处母材的原始晶粒开始，沿着熔池散热的相反方向进行，直至熔池中心与不同方向结晶而来的晶粒相遇为止。第93页/共108页母材熔化与焊缝成形-焊缝形成过程所有的结晶晶粒的方向都与熔池的池壁相垂直。焊缝成形系数：熔池的宽度与熔池深度之比。第94页/共108页母材熔化与焊缝成形-焊缝形状与焊缝质量的关系焊缝的有效厚度焊缝宽度焊缝余高焊缝余高系
36、数：焊缝宽度/焊缝余高第95页/共108页母材熔化与焊缝成形-焊缝形状与焊缝质量的关系焊缝厚度是焊缝质量优劣的主要指标，焊缝余高和宽度则应与焊缝厚度有合理的比例。成形系数小（优缺点）在实际焊接过程中，在保证焊透 的前提下焊缝成形系数的大小应该根据焊缝产生裂纹和气孔的敏感性来确定。埋弧焊1.25，堆焊=10第96页/共108页母材熔化与焊缝成形-焊缝形状与焊缝质量的关系熔合比：焊缝截面上母材熔化部分所占面积与焊缝全部面积之比熔合比越大，焊缝成分越接近母材第97页/共108页母材熔化与焊缝成形-焊接工艺参数对焊缝成形的影响焊接参数：对焊接质量影响较大的焊接工艺参数（焊接电流、焊接电压、焊接速度、焊
37、接热输入等）工艺因数：其他焊接工艺参数（焊丝直径、电流种类及极性、电极、焊件倾角、保护气体）结构因数：坡口形状、间隙、焊件厚度第98页/共108页母材熔化与焊缝成形-焊接工艺参数对焊缝成形的影响焊接参数的影响有效厚度焊缝宽度余高第99页/共108页母材熔化与焊缝成形-焊接工艺参数对焊缝成形的影响焊接工艺因数的影响电流种类及极性电流种类及极性焊丝直径和伸出长度焊丝直径和伸出长度电极倾角电极倾角焊件倾角焊件倾角第100页/共108页母材熔化与焊缝成形-焊接工艺参数对焊缝成形的影响第101页/共108页母材熔化与焊缝成形-焊接工艺参数对焊缝成形的影响结构因数：焊件材料和厚度焊件材料和厚度坡口和间隙坡口和间隙第102页/共108页母材熔化与焊缝成形-焊缝成形缺陷的产生及防止焊缝的成形尺寸不符合要求第103页/共108页母材熔化与焊缝成形-焊缝成形缺陷的产生及防止咬边第104页/共108页母材熔化与焊缝成形-焊缝成形缺陷的产生及防止未焊透和未熔合第105页/共108页母材熔化与焊缝成形-焊缝成形缺陷的产生及防止焊瘤第106页/共108页母材熔化与焊缝成形-焊缝成形缺陷的产生及防止焊穿及塌陷第107页/共108页108108感谢您的观看。感谢您的观看。第108页/共108页