焊丝的加热熔化及熔滴过渡土木

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1、第二章焊丝的加热熔化及熔滴过渡在熔化极电弧焊过程中，焊丝金属在焊缝中占相当大的份额（约30~80%），所以焊丝熔化的快、慢、多、少以及熔滴过渡状态对电弧的稳定性、焊接质量及焊接生产率起重要作用；第一节焊丝的加热与熔化1、焊丝的加热与熔化特性：焊丝的熔化热由两部分组成：①电弧热（阴极区和阳极区的热）：占主要地位（占95~100%）；②电阻热：1.1电弧热：直流正接：焊丝接电源负极作为阴极；工件接电源正极作为阳极；直流反接：焊丝—阳极；工件—阴极；①直流正接：阴极热量用于加热、熔化焊丝：PK=I（UK-UT-UW）=Ium；其中Um为焊丝

2、熔化的等效电压；②直流反接：阳极热量用于加热、熔化焊丝：PA=I（UA+UT+UW）=Ium；当弧柱温度为6000K时，则UT＜1V；当电流密度较大，则UA≈0；以上两式可以简化为：PK’=I（UK-UW）；PA’=IUW；结论：当反接时，PA’=IUW，热量主要取决于I和UW，当它们一定时，则焊丝的加热与熔化情况是固定的；当正接时，PK’=I（UK-UW），而UK受很多因素的影响而变化，所以此时焊丝的加热与熔化情况是变化的；在熔化极气保焊中，冷阴极居多，所以UK远远大于UW，所以PK’远远大于PA’，即阴极的热大于阳极的热，在散热条

3、件相同的情况下，直流正接比直流反接焊丝熔化的快；当ρ较大时（如：钢、钛），并且细丝、大电流时，电阻热不可忽略；1.2电阻热：如下图所示：所以，综上所述：用于加热、熔化焊丝的总热量为：Pm=Ium+I2RS2、焊丝熔化参数：2.1熔化系数αm：单位电流、单位时间内焊（焊丝）熔化量；单位：[g/A.h]；一般常用焊条的αm为8~13；2.2熔敷系数αf：单位电流、单位时间内，焊丝（焊芯）熔敷在焊缝上的金属量。它标志着焊接过程的生产率；单位：[g/A.h]；一般常用焊条的αf为7~12；与熔化系数的关系：αf＜αm；2.3飞溅率：焊丝（焊芯

4、）在熔敷过程中，因飞溅损失的金属重量与熔化的焊丝（焊芯）金属重量的百分比ψ：2.4熔敷效率：熔敷金属量与熔化的填充金属量的百分比；熔敷效率=在焊条中加入30%以上的铁粉，铁粉在焊接时熔化并过渡到焊缝中去，增加了熔敷金属量，所以熔敷效率增大；普通焊条的熔敷效率为90%左右，加入铁粉后可达130%左右；第二节熔滴的受力分析及过渡形式1、熔滴上的作用力：在电弧热的作用下，焊丝或焊条端头的熔化金属形成熔滴，在各种力的作用下向母材过渡；1.1表面张力：在焊条端头上保持熔滴的主要作用力，用Fσ表示；如图2-7所示；Fσ=2πRσ；其中：R：焊丝半

5、径；σ：表面张力系数，它与材料的成分、温度、气体介质等因素有关；当金属表面有活性物质时（O、S等），则σ↓当T↑则σ↓；1.2重力：方向：始终向下；用Fg表示；如图所示平焊位置时，重力促进熔滴过渡；立、仰、横焊时，重力阻碍熔滴过渡；当焊丝较粗，电流较小时，则以上两个力在熔滴过渡过程中起主要作用；假设：熔滴为球形，则：Fg=mg=4/3πr3ρg：其中：r：熔滴半径；ρ：熔滴密度；m：熔滴质量；g：重力加速度；当平焊时，Fg＞Fσ时，熔滴就开始脱离焊丝；所以熔滴脱离之际r为多少？Fg=Fσ→2πRσ=4/3πr3ρg；所以：则，σ/ρ↓

6、→r↓；熔滴越细；1.3电磁力：当电流增大时，电磁力是影响熔滴过渡的主要的力；1.3.1轴向力:如图2-9所示；分部位加以分析：在焊丝与熔滴连接的缩颈处：（所形成的轴向力F推1表示）如图所示2力；F推1=其中，dD为熔滴直径；dS为焊丝直径；F推1方向：始终由小截面指向大截面，在此处为向下，它是促进熔滴过渡的力；在熔滴与弧柱之间：（所形成的轴向力F推2表示）；如图2-9所示；F推2=其中，dG为弧根面积的直径；当dG＜dD时，F推2的方向由弧根指向熔滴，方向向上，则阻碍熔滴过渡；如图中力4所示；当dG＞dD时，F推2的方向由熔滴指向弧

7、根，方向向下，则促进熔滴过渡；1.3.2径向力Fr:在焊丝端头剪断熔滴，促进熔滴过渡；如图2-9中Fcj力；1.4等离子流力：强烈的促使熔滴脱离焊丝端头，并对已脱离焊丝处于电弧空间的熔滴进行加速；电流↑、焊丝直径↓→等离子流力↑；等离子流力不受焊接位置的影响，永远促进熔滴过渡；1.5斑点压力：①离子的撞击力；②金属蒸汽的反作用力；这两个力的方向是指向斑点的，所以阻碍熔滴过渡；③电磁收缩力：当斑点面积较小，小于熔滴直径，那么它的方向指向熔滴，所以阻碍熔滴过渡；当斑点面积较大时，大于熔滴直径，那么它的方向指向斑点，故促进熔滴过渡；综合考虑

8、以上三个力：斑点压力总的来说是阻碍熔滴过渡；1.6气体吹送力:气体总是由焊丝冲向工件,所以此力是促进熔滴过渡的;1.7爆破力:主要造成飞溅,破坏熔滴过渡的轴向性,它是无方向的,是有害的力;思考题：1.平焊位置，熔滴直径大