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1、焊工技師、高級技師培訓1-4焊絲熔化與熔滴過渡焊絲熔化與熔滴過渡熔滴過渡:定義:電弧焊時,焊絲的末端在電弧的高溫作用下加熱熔化,形成熔滴通過電弧空間向熔池轉(zhuǎn)移的過程,稱為~焊絲形成的熔滴作為填充金屬與熔化的母材共同形成焊縫,因此,焊絲的加熱熔化及熔滴的過渡過程將對焊接過程和焊縫質(zhì)量產(chǎn)生直接的影響。焊絲熔化與熔滴過渡1.焊絲的加熱與熔化特性2.熔滴上的作用力3.熔滴過渡的主要形式及特點焊絲熔化與熔滴過渡焊絲加熱與熔化特性一、焊絲的加熱與熔化特性熔化極電弧焊:焊絲的熔化主要依靠陰極區(qū)或者陽極區(qū)產(chǎn)生的熱量以及焊絲伸出長度上的電阻熱?;≈鶇^(qū)產(chǎn)生的熱量
2、對于焊絲的加熱熔化作用比較小。非熔化極電弧焊:弧柱區(qū)產(chǎn)熱熔化焊絲熔化系數(shù):單位時間內(nèi)通過單位電流時焊絲的熔化量[g/(A.h)]1.焊絲加熱a.電弧熱:陰極區(qū):Pk=IUk-IUw-IUT陽極區(qū):Pa=IUa+IUw+IUTUk陰極壓降Ua陽極壓降Uw逸出電壓UT弧柱溫度等效電壓電流密度較大時:近似為0電弧溫度6000K時:小于1V焊絲熔化與熔滴過渡焊絲加熱與熔化特性陰極區(qū):Pk≈IUk-IUw=I(Uk-Uw)焊絲接負時:焊絲的加熱與熔化取決于(Uk-Uw)。很多因素影響陰極電子發(fā)射,即影響的Uk大小。陽極區(qū):Pa≈IUw焊絲接正時:主要取
3、決于材料逸出功和電流的大小。當電流一定時,由于逸出功為常數(shù),此時,焊絲熔化系數(shù)為定值焊絲熔化與熔滴過渡焊絲加熱與熔化特性熔化極氣體保護焊時,焊絲材料為冷陰極材料,Uk>Uw,則Pk>Pw。所以,同種材料,在相同的電流的作用下,焊絲作為陰極的產(chǎn)熱將比焊絲作為陽極時產(chǎn)熱多。因為散熱條件相近,所以焊絲接負時比焊絲接正時熔化快。焊絲熔化與熔滴過渡焊絲加熱與熔化特性b.電阻熱在自動和半自動焊時,從焊絲與導電嘴接觸點到焊絲端頭的一段焊絲(即焊絲伸出長度,用Ls表示)有焊接電流通過,所產(chǎn)生的電阻熱對焊絲有預熱作用,從而影響焊絲的熔化速度。特別是焊絲比較細和
4、焊絲的電阻系數(shù)比較大時(如不銹鋼),這種影響更加明顯。焊絲熔化與熔滴過渡焊絲加熱與熔化特性Rs=ρLs/SPR=I2Rs電阻熱與伸出長度部分的電阻以及通過的電流有關(guān)材料不同,則電阻率不同,相應(yīng)的電阻就會不同。相同伸出長度,相同電流條件下,電阻熱也不同。焊絲熔化與熔滴過渡焊絲加熱與熔化特性熔化極其體保護焊時,通常伸出長度Ls=10~30mm,對于導電良好的鋁和銅等金屬,PR與PA或PK相比很小,可以忽略不計;而對于鋼和鈦等材料,電阻率高。PR與PA或PK相比很大。用于加熱和熔化焊絲得總熱量Pm是單位時間內(nèi)電弧熱和電阻熱提供的能量。焊絲熔化與熔滴
5、過渡焊絲加熱與熔化特性2.焊絲的熔化特性焊絲的熔化速度:單位時間內(nèi),熔化的焊絲的長度。焊絲的熔化特性:焊絲的熔化速度和焊接電流之間的關(guān)系。其主要與焊絲材料及焊絲直徑有關(guān)。焊絲熔化與熔滴過渡焊絲加熱與熔化特性材料不同:電阻率、熔化系數(shù)不同伸出長度:電阻不同焊絲直徑:電阻不同、導熱能力不同焊絲熔化與熔滴過渡焊絲加熱與熔化特性焊絲熔化與熔滴過渡熔滴作用力熔滴作用力-重力-表面張力-電弧力-熔滴爆破力-電弧的氣體吹力1.表面張力在焊條端頭上主要保持熔滴的主要作用力。Fσ=2Rπσ表面張力系數(shù)與材料成分、溫度、氣體介質(zhì)等因素有關(guān)焊絲半徑焊絲熔化與熔滴過
6、渡熔滴作用力焊絲熔化與熔滴過渡熔滴作用力平焊時,表面張力阻礙熔滴過渡,因此只要能使Fσ減小的措施,都有利于平焊時的熔滴過渡。使用小直徑焊絲或者表面張力小的焊絲就能達到減小表面張力的目的。焊絲熔化與熔滴過渡熔滴作用力在液滴上有少量的表面活性物質(zhì)時,可以降低表面張力系數(shù)。在液態(tài)鋼中,最大的表面活化物質(zhì)是O和S,純鐵被氧飽和后,表面張力系數(shù)由1220*10-3N/m變?yōu)?030*10-3N/m。因此,影響這些雜質(zhì)含量的各種因素(金屬的脫氧程度、渣的成分等)都會影響熔滴的過渡。增加熔滴溫度會降低金屬的表面張力系數(shù),從而減小熔滴尺寸。焊絲熔化與熔滴過渡
7、熔滴作用力2.重力:當焊絲直徑較大而電流較小時,在平焊位置的情況下,使熔滴脫離焊絲的力主要是重力。Fg=mg=4/3ρgπr3重力大于表面張力時,熔滴就要脫離焊絲。立焊和氧焊時,重力阻礙熔滴過渡。焊絲熔化與熔滴過渡熔滴作用力3.電弧力:電弧對熔滴和熔池的機械作用力,包括電磁收縮力、等離子流力、斑點力。電弧力只有在焊接電流較大的時候,才對熔滴過渡起主要作用;電流小時,重力表面張力其主要作用焊絲熔化與熔滴過渡熔滴作用力電磁力對熔滴過渡的影響取決于電弧形態(tài),如果弧根面積籠罩整個熔滴,此處的電磁力促進熔滴過渡;如果弧根面積小于熔滴直徑,此處電磁力形成
8、斑點壓力的一部分阻礙熔滴過渡。電流比較大的時候,高速等離子流力對熔滴產(chǎn)生很大的推力,使之沿軸線方向運動。焊絲熔化與熔滴過渡熔滴作用力斑點壓力:斑點面積比較小的時候,