焊接過程熔滴過渡控制課件

第四章熔滴過渡及其控制北京工業(yè)大學機電學院殷樹言教授第四章熔滴過渡及其控制北京工業(yè)大學機電學院第一節(jié)熔滴過渡的分類及名稱第一節(jié)熔滴過渡的分類及名稱

在電弧熱作用下，焊絲或焊條端頭的金屬熔化并形成熔滴，在各種力的作用下，通過電弧空間向熔池過渡的過程，稱為熔滴過渡。熔滴過渡的定義在電弧熱作用下，焊絲或焊條端頭的金屬熔熔研究熔滴過渡的意義研究熔滴過渡是為了控制熔滴過渡，從而得到穩(wěn)定的焊接過程。尤其在氣體保護焊時，熔滴不受熔渣的拘束，在力的作用下，易造成飛濺而破壞電弧的穩(wěn)定性。研究熔滴過渡的意義研究熔滴過渡是為了控制熔滴過渡，從而得到穩(wěn)熔滴過渡研究方法高速攝像示意圖熔滴過渡研究方法高速攝像示意圖電弧焊方法分類及名稱電弧焊熔化極非熔化極焊條電弧焊埋弧焊GMAW（CO2、MIG/MAG)TIG(GTAW)Plasma(等離子弧焊）電弧焊方法分類及名稱電弧焊熔化極非熔化極焊條電弧焊埋弧焊GM熔滴過渡的分類熔滴過渡的分類MAG焊的熔滴過渡形式RotaryarcShortarcPulsedarcSprayarcTandemarcMAG焊的熔滴過渡形式RotaryarcShortarcSHORTARCSHORTARCTRANSITIONALARCTRANSITIONALARCSPRAYARCSPRAYARCPULSEDARCPULSEDARCMIG/MAG焊射流過渡與電流的關(guān)系MIG/MAG焊射流過渡與電流的關(guān)系MIG/MAG焊中熔滴自由過渡形式的

轉(zhuǎn)變與臨界電流MIG/MAG焊中熔滴自由過渡形式的

轉(zhuǎn)變與臨界電流正轉(zhuǎn)變和逆轉(zhuǎn)變的臨界電流II正轉(zhuǎn)變和逆轉(zhuǎn)變的臨界電流II第二節(jié)跳弧現(xiàn)象與射流過渡

熔滴過渡與電弧形態(tài)緊密相關(guān)，如射滴過渡是鐘罩狀電弧形態(tài)，而射流過渡是錐狀電弧形態(tài)。由射滴過渡向射流過渡轉(zhuǎn)變，是因為電弧形態(tài)由鐘罩狀向錐狀變化，而這一轉(zhuǎn)變是突然發(fā)生的，也稱為跳弧。因此發(fā)生跳弧時的電流，即跳弧電流，也就是射流過渡的臨界電流。第二節(jié)跳弧現(xiàn)象與射流過渡熔滴過渡與電弧形射流過渡特點錐形電弧鉛筆狀的端頭小熔滴（1/3，1/5de）沿焊絲軸向均勻的電弧聲射流過渡特點錐形電弧射流過渡的機理1力的觀點2金屬蒸汽的觀點這兩種觀點是不全面的，不能解釋許多現(xiàn)象跳弧觀點射流過渡的機理1力的觀點跳弧現(xiàn)象定義：所謂跳弧現(xiàn)象是指電弧爍亮區(qū)突然由熔滴根部跳到縮頸上部的過程。跳弧現(xiàn)象定義：1.跳弧前2.跳弧3.跳弧后跳弧過程1.跳弧前2.跳弧3.跳弧后跳弧過程跳弧現(xiàn)象機理跳弧條件：1能量條件2焊絲金屬蒸發(fā)3電弧的電位梯度V頸L2-L1>=XX---電弧的電位梯度L1---MK距離L2---NK距離V頸---MN間的電壓跳弧現(xiàn)象機理跳弧條件：V頸L2-L1>=XX---電弧的電位跳弧后熔滴過渡轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

射流過渡跳弧是熔滴過渡轉(zhuǎn)變的必由之路，跳弧前后，熔滴受力特點發(fā)生了本質(zhì)變化。跳弧后熔滴過渡轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

射流過渡跳弧是熔滴過渡轉(zhuǎn)變的必由之路，射流過渡的形成跳弧后：P電+P等+P氣>P表射流過渡的形成跳弧后：P電+P等+P氣>P表與de的關(guān)系與Le的關(guān)系射流過渡臨界電流與de和Le的關(guān)系與de的關(guān)系與Le的關(guān)系射流過渡臨界電流與de和Le的關(guān)系焊絲成分對臨界電流的影響焊絲牌號保護氣體H08Mn2SiH08Mn2Si表面發(fā)黑H08AH08MnH18-8Ar240255210230225Ar+2%O2230255190170270Ar+20%CO2320220焊絲成分對臨界電流的影響焊絲Ar+O2氣體Ar+CO2氣體射流過渡臨界電流與氣體成分的關(guān)系A(chǔ)r+O2氣體Ar+CO2氣體射流過渡臨界電流與氣體成分的直徑臨界電流不同金屬焊絲臨界電流直徑臨界電流不同金屬焊絲臨界電流射滴過渡及其定義射滴過渡是指熔滴直徑達到與焊絲直徑相近時，電弧力使之強制脫離焊絲端頭，并快速通過電弧空間，向熔池過渡的形式。射滴過渡及其定義射滴過渡是指熔滴直徑達到與焊絲直徑相近時，電射滴過渡射滴過渡射滴過渡的特點熔滴尺寸與焊絲直徑接近，呈鐘罩狀；飛濺少，電弧穩(wěn)定；煙霧少；焊絲熔化系數(shù)高；呈圓弧狀熔深。擴大MIG/MAG的規(guī)范區(qū)間射滴過渡的特點熔滴尺寸與焊絲直徑接近，呈鐘罩狀；焊絲直徑（mm）焊接電流（A）PMIG/PMAG焊的電流范圍焊絲直徑（mm）焊接電流（A）PMIG/PMAG焊的電流范圍脈沖焊電流波形脈沖焊電流波形脈沖電弧高速攝像脈沖電弧高速攝像脈沖射滴過渡1/1的實現(xiàn)TpIpn=C脈沖射滴過渡1/1的實現(xiàn)TpIpn=C脈沖射滴過渡應用鍋爐水冷壁鋁合金容器鋁、不銹鋼的PMIG焊ACPMIG焊脈沖射滴過渡應用鍋爐水冷壁CO2焊的特點生產(chǎn)率高。焊接成本低。能耗低。適用范圍廣。抗銹能力強。焊后不需清渣。CO2焊的特點生產(chǎn)率高。CO2焊的熔滴過渡形式CO2焊的熔滴過渡形式CO2焊的短路過渡過程CO2焊的短路過渡過程短路過渡短路過渡動畫短路過渡短路過渡動畫CO2焊的短路過渡主要問題主要問題：飛濺、焊縫成形差。影響規(guī)律：焊接飛濺大小?M主要決定于短路峰值電流Imax，而焊縫成形決定于燃弧能量與短路能量比Q燃/Q短。即?M∝Imax焊縫成形質(zhì)量∝Q燃/Q短CO2焊的短路過渡主要問題主要問題：飛濺、焊縫成形差。CO2焊的短路過渡的飛濺形式a.小電流短路過渡飛濺b.瞬時短路時的飛濺c.大電流短路引起的飛濺d.潛弧時短路引起的飛濺e.固體短路引起的飛濺f.熔池析出氣體引起的飛濺g.熔滴析出氣體引起的飛濺h.電弧排斥作用引起的飛濺k.熔滴細頸過電流爆炸引起的飛濺l.熔滴充氣爆破引起的飛濺CO2焊的短路過渡的飛濺形式a.小電流短路過渡飛濺b.飛濺與電流的關(guān)系飛濺與電流的關(guān)系焊接方法與飛濺的關(guān)系焊接方法與飛濺的關(guān)系不同焊接方法的飛濺量不同焊接方法的飛濺量飛濺生成率飛濺生成率解決飛濺的途徑降低短路峰值電流Imax和在短路瞬時維持較小的電流，為的是避免瞬時短路。通常采用電流波形控制法進行控制。正確選擇工藝參數(shù)，保證電壓與電流合理匹配、合適的焊絲干伸長。采用Ar+CO2混合氣體代替純CO2氣。正確選擇焊絲成分。采用藥芯焊絲。解決飛濺的途徑降低短路峰值電流Imax和在短路瞬時維持較小的波控法STT法CO2焊的短路過渡波形控制法波控法STT法CO2焊的短路過渡波形控制法430A37V515A40V350A35VCO2焊的潛弧焊射滴過渡430A37V515A40V350A35VCO2焊的潛潛弧焊射滴過渡的條件粗絲大電流低電壓形成凹坑后，其中的金屬蒸汽改變了電弧氣氛，從而也改變了電弧形態(tài)，并形成噴射過渡。潛弧焊射滴過渡的條件粗絲大電流低電壓a)未受拘束的旋轉(zhuǎn)射流過渡b）T.I.M.E.焊錐形旋轉(zhuǎn)射流過渡c）磁控無HeMAG焊旋轉(zhuǎn)射流過渡abc旋轉(zhuǎn)射流過渡的不同形態(tài)abc旋轉(zhuǎn)射流過渡的不同形態(tài)未受拘束的旋轉(zhuǎn)射流過渡未受拘束的旋轉(zhuǎn)射流過渡T.I.M.E.焊錐形旋轉(zhuǎn)射流過渡T.I.M.E氣體成分：65%Ar26.5%He8%CO20.5%O2T.I.M.E.焊錐形旋轉(zhuǎn)射流過渡T.I.M.E氣體成分：傳統(tǒng)MAG焊與T.I.M.E.焊傳統(tǒng)MAG焊與T.I.M.E.焊磁控無HeMAG焊旋轉(zhuǎn)射流過渡磁控無HeMAG焊旋轉(zhuǎn)射流過渡勵磁線圈與電弧位置示意圖1導電嘴2焊絲3水冷噴嘴4勵磁線圈5電弧6工件124563勵磁線圈與電弧位置示意圖1導電嘴2焊絲3水冷噴嘴4勵磁線圈5高速焊的典型缺陷咬邊駝峰高速焊接的典型缺陷高速焊的典型缺陷咬邊駝峰高速焊接的典型缺陷駝峰焊道的形成機理駝峰焊道的形成機理駝峰焊道的形成過程駝峰焊道的形成過程咬邊形成示意圖咬邊形成示意圖電壓U/V電流I/ACO2焊高速焊的電流波形電壓U/V電流I/ACO2焊高速焊的電流波形電壓U/V電流I/A脈沖法高速焊的電流波形電壓U/V電流I/A脈沖法高速焊的電流波形雙絲高速焊結(jié)構(gòu)示意圖雙絲高速焊結(jié)構(gòu)示意圖TwinArc系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖TwinArc系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Tandem焊槍及焊接圖焊槍焊接中Tandem焊槍及焊接圖焊槍焊接中雙絲高速焊鐵水流動示意圖雙絲高速焊鐵水流動示意圖Tandem熔滴過渡特點Tandem熔滴過渡特點謝謝各位！謝謝各位！第四章熔滴過渡及其控制北京工業(yè)大學機電學院殷樹言教授第四章熔滴過渡及其控制北京工業(yè)大學機電學院第一節(jié)熔滴過渡的分類及名稱第一節(jié)熔滴過渡的分類及名稱

在電弧熱作用下，焊絲或焊條端頭的金屬熔化并形成熔滴，在各種力的作用下，通過電弧空間向熔池過渡的過程，稱為熔滴過渡。熔滴過渡的定義在電弧熱作用下，焊絲或焊條端頭的金屬熔熔研究熔滴過渡的意義研究熔滴過渡是為了控制熔滴過渡，從而得到穩(wěn)定的焊接過程。尤其在氣體保護焊時，熔滴不受熔渣的拘束，在力的作用下，易造成飛濺而破壞電弧的穩(wěn)定性。研究熔滴過渡的意義研究熔滴過渡是為了控制熔滴過渡，從而得到穩(wěn)熔滴過渡研究方法高速攝像示意圖熔滴過渡研究方法高速攝像示意圖電弧焊方法分類及名稱電弧焊熔化極非熔化極焊條電弧焊埋弧焊GMAW（CO2、MIG/MAG)TIG(GTAW)Plasma(等離子弧焊）電弧焊方法分類及名稱電弧焊熔化極非熔化極焊條電弧焊埋弧焊GM熔滴過渡的分類熔滴過渡的分類MAG焊的熔滴過渡形式RotaryarcShortarcPulsedarcSprayarcTandemarcMAG焊的熔滴過渡形式RotaryarcShortarcSHORTARCSHORTARCTRANSITIONALARCTRANSITIONALARCSPRAYARCSPRAYARCPULSEDARCPULSEDARCMIG/MAG焊射流過渡與電流的關(guān)系MIG/MAG焊射流過渡與電流的關(guān)系MIG/MAG焊中熔滴自由過渡形式的

轉(zhuǎn)變與臨界電流MIG/MAG焊中熔滴自由過渡形式的

轉(zhuǎn)變與臨界電流正轉(zhuǎn)變和逆轉(zhuǎn)變的臨界電流II正轉(zhuǎn)變和逆轉(zhuǎn)變的臨界電流II第二節(jié)跳弧現(xiàn)象與射流過渡

熔滴過渡與電弧形態(tài)緊密相關(guān)，如射滴過渡是鐘罩狀電弧形態(tài)，而射流過渡是錐狀電弧形態(tài)。由射滴過渡向射流過渡轉(zhuǎn)變，是因為電弧形態(tài)由鐘罩狀向錐狀變化，而這一轉(zhuǎn)變是突然發(fā)生的，也稱為跳弧。因此發(fā)生跳弧時的電流，即跳弧電流，也就是射流過渡的臨界電流。第二節(jié)跳弧現(xiàn)象與射流過渡熔滴過渡與電弧形射流過渡特點錐形電弧鉛筆狀的端頭小熔滴（1/3，1/5de）沿焊絲軸向均勻的電弧聲射流過渡特點錐形電弧射流過渡的機理1力的觀點2金屬蒸汽的觀點這兩種觀點是不全面的，不能解釋許多現(xiàn)象跳弧觀點射流過渡的機理1力的觀點跳弧現(xiàn)象定義：所謂跳弧現(xiàn)象是指電弧爍亮區(qū)突然由熔滴根部跳到縮頸上部的過程。跳弧現(xiàn)象定義：1.跳弧前2.跳弧3.跳弧后跳弧過程1.跳弧前2.跳弧3.跳弧后跳弧過程跳弧現(xiàn)象機理跳弧條件：1能量條件2焊絲金屬蒸發(fā)3電弧的電位梯度V頸L2-L1>=XX---電弧的電位梯度L1---MK距離L2---NK距離V頸---MN間的電壓跳弧現(xiàn)象機理跳弧條件：V頸L2-L1>=XX---電弧的電位跳弧后熔滴過渡轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

射流過渡跳弧是熔滴過渡轉(zhuǎn)變的必由之路，跳弧前后，熔滴受力特點發(fā)生了本質(zhì)變化。跳弧后熔滴過渡轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

射流過渡跳弧是熔滴過渡轉(zhuǎn)變的必由之路，射流過渡的形成跳弧后：P電+P等+P氣>P表射流過渡的形成跳弧后：P電+P等+P氣>P表與de的關(guān)系與Le的關(guān)系射流過渡臨界電流與de和Le的關(guān)系與de的關(guān)系與Le的關(guān)系射流過渡臨界電流與de和Le的關(guān)系焊絲成分對臨界電流的影響焊絲牌號保護氣體H08Mn2SiH08Mn2Si表面發(fā)黑H08AH08MnH18-8Ar240255210230225Ar+2%O2230255190170270Ar+20%CO2320220焊絲成分對臨界電流的影響焊絲Ar+O2氣體Ar+CO2氣體射流過渡臨界電流與氣體成分的關(guān)系A(chǔ)r+O2氣體Ar+CO2氣體射流過渡臨界電流與氣體成分的直徑臨界電流不同金屬焊絲臨界電流直徑臨界電流不同金屬焊絲臨界電流射滴過渡及其定義射滴過渡是指熔滴直徑達到與焊絲直徑相近時，電弧力使之強制脫離焊絲端頭，并快速通過電弧空間，向熔池過渡的形式。射滴過渡及其定義射滴過渡是指熔滴直徑達到與焊絲直徑相近時，電射滴過渡射滴過渡射滴過渡的特點熔滴尺寸與焊絲直徑接近，呈鐘罩狀；飛濺少，電弧穩(wěn)定；煙霧少；焊絲熔化系數(shù)高；呈圓弧狀熔深。擴大MIG/MAG的規(guī)范區(qū)間射滴過渡的特點熔滴尺寸與焊絲直徑接近，呈鐘罩狀；焊絲直徑（mm）焊接電流（A）PMIG/PMAG焊的電流范圍焊絲直徑（mm）焊接電流（A）PMIG/PMAG焊的電流范圍脈沖焊電流波形脈沖焊電流波形脈沖電弧高速攝像脈沖電弧高速攝像脈沖射滴過渡1/1的實現(xiàn)TpIpn=C脈沖射滴過渡1/1的實現(xiàn)TpIpn=C脈沖射滴過渡應用鍋爐水冷壁鋁合金容器鋁、不銹鋼的PMIG焊ACPMIG焊脈沖射滴過渡應用鍋爐水冷壁CO2焊的特點生產(chǎn)率高。焊接成本低。能耗低。適用范圍廣?？逛P能力強。焊后不需清渣。CO2焊的特點生產(chǎn)率高。CO2焊的熔滴過渡形式CO2焊的熔滴過渡形式CO2焊的短路過渡過程CO2焊的短路過渡過程短路過渡短路過渡動畫短路過渡短路過渡動畫CO2焊的短路過渡主要問題主要問題：飛濺、焊縫成形差。影響規(guī)律：焊接飛濺大小?M主要決定于短路峰值電流Imax，而焊縫成形決定于燃弧能量與短路能量比Q燃/Q短。即?M∝Imax焊縫成形質(zhì)量∝Q燃/Q短CO2焊的短路過渡主要問題主要問題：飛濺、焊縫成形差。CO2焊的短路過渡的飛濺形式a.小電流短路過渡飛濺b.瞬時短路時的飛濺c.大電流短路引起的飛濺d.潛弧時短路引起的飛濺e.固體短路引起的飛濺f.熔池析出氣體引起的飛濺g.熔滴析出氣體引起的飛濺h.電弧排斥作用引起的飛濺k.熔滴細頸過電流爆炸引起的飛濺l.熔滴充氣爆破引起的飛濺CO2焊的短路過渡的飛濺形式a.小電流短路過渡飛濺b.飛濺與電流的關(guān)系飛濺與電流的關(guān)系焊接方法與飛濺的關(guān)系焊接方法與飛濺的關(guān)系不同焊接方法的飛濺量不同焊接方法的飛濺量飛濺生成率飛濺生成率解決飛濺的途徑降低短路峰值電流Imax和在短路瞬時維持較小的電流，為的是避免瞬時短路。通常采用電流波形控制法進行控制。正確選擇工藝參數(shù)，保證電壓與電流合理匹配、合適的焊絲干伸長。采用Ar+CO2混合氣體代替純CO2氣。正確選擇焊絲成分。采用藥芯焊絲。解決飛濺的途徑降低短路峰值電流Imax和在短路瞬時維持較小的波控法STT法CO2焊的短路過渡波形控制法波控法STT法CO2焊的短路過渡波形控制法430A37V515A40V350A35VCO2焊的潛弧焊射滴過渡430A37V515A40V350A35VCO2焊的潛潛弧焊射滴過渡的條件粗絲大電流低電壓形成凹坑后，其中的