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—熔滴过渡及作用力详解.ppt
* * 2—2熔滴过渡及作用力 在电弧的热作用下,焊丝与焊条端头的熔化金属形成熔滴,并在各种力的作用下向母材过渡,称之为熔滴过渡。 一 熔滴上的作用力 金属熔滴受以下几个力的作用:表面张力、 重力、电磁收缩力、斑点压力、等离子流力和 其他力。 (一)表面张力 表面张力是在焊条端头上保持熔滴的主要 作用力。如图2—10。 若焊丝半径为R,这时焊丝与熔滴间的表面张力为: F σ =2πRσ 式中: σ为表面张力系数。 1) σ与材料成分有关。 2)温度有关,温度升高, σ减小。 3)当熔滴表面有表面活性物质时, σ降低。 (二)重力 当焊丝直径较大而焊接电流较小时,在平焊位置的情况下使熔滴脱离焊丝的力主要是重力,大小为: Fg=mg=4/3(πr3ρg) 如果Fg ﹥ F σ ,熔滴脱离焊丝。假如熔滴为球形且拉断熔滴后在焊丝上不保留液体金属,那么: 2πRσ=4/3(πr3ρg) 则 R相同的情况下,ρ 、σ不同,熔滴脱离前的形态也不同, ρ/ σ越大时,过渡熔滴越细。 (三)电磁力 电流通过熔滴时,导体的截面是变化的,将产生电磁力的轴向分力,其方向总是从小截面指向大截面。电磁力对熔滴过渡的影响,可以按不同 部位加以分析。 1 在焊丝与熔滴连接的缩颈处, 这时的电磁力是由小 断面指向大断面,是促 进过渡的。如图2—12。 2 形成斑点时: 显然:dG﹥ dD促进过渡 dG< dD阻碍过渡 一般dG大小与气体介质,焊接电流有关。 如Ar与CO2相比,Ar弧弧根大,电流增大, dG增大 (四) 等离子流力 由于电弧截面不等,电磁力不一样造成压力差,使电弧产生轴向推力,造成从焊丝端部向工件的气体流动,形成等离子流力。 电流较大时,等离子流力对熔滴产生很大的推力,使之沿焊丝轴向方向运动。这种推力的大小与焊丝直径和电流大小密切相关。 (五) 其他力 1)斑点压力 电极上形成斑点时,此处是产热集中的地方。这样斑点处将承受电子(反接时)或正离子(正接时)的撞击力,通常情况下斑点压力 阻碍熔滴过渡(斑点面积小于熔滴直径时);MIG焊喷射过渡的情况下,而斑点面积很大且布满整个熔滴时,斑点压力常常促进熔滴过渡。 2)爆破力 当熔滴内部含有易挥发金属或由于冶金反应而生成气体时,都会在电弧高温作用下气体积聚膨胀而造成较大的内力,从而使熔滴爆炸而过渡。短路过渡焊接时,由于电流密度较大,使缩颈处熔断爆破形成熔滴过渡,同时有飞溅产生。 二 作用力分析 1 有助于过渡的力 等离子流力 2 工艺条件不同,力的作用不同。 斑点压力:除MIG焊射流过渡情况外,总是阻碍熔滴过渡。 重力:平焊时,促进过渡,立焊、仰焊时阻碍过渡。 表面张力:长弧焊时,表面张力总是阻碍熔滴过渡。当熔滴与熔池金属短路并形成液体过桥时,由于熔池界面很大,这时表面张力有助于把液体金属拉近熔池。 电磁力: dG﹥ dD促进过渡,dG< dD阻碍过渡。 三 熔滴过渡形式及其特点 (一)分类: 1 自由过渡:颗粒过渡 、喷射过渡。 2 接触过渡:短路过渡、搭桥过渡。 3 渣壁过渡 (二)短路过渡 1 特点 电流小,弧长短,弧压低,焊丝较细,过渡频率较高,成型较 好,主要用于薄板及全 位置焊接过程。 2 短路过渡过程 这种过渡过程,可 分为熔滴长大短路、 细颈形成、金属液 桥破断、电弧复燃四 个阶段。其具体过程 如图2—28所示。 具体分析其过程如下: 1)燃弧阶段 电焊燃烧、焊丝熔化、熔滴长大, 图中1)——3)。 2)弧隙短路 随着熔滴长大,电弧向未熔化的焊丝传递热量减少,使焊丝熔化速度下降,焊丝等速送进,熔滴与熔池短路,如图4)。 3)细颈形成 短路后,电流迅速增大。在电磁力及表面张力的作用下,熔滴与焊丝间形成缩颈,此时,过渡力主要是表面张力及电磁收缩力,如图5)、6)。 4) 电弧复燃阶段 当短路电流增加到一定数值时,小桥迅速拉开,电弧又从新引燃,如图7)
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