焊條金屬的熔化和過渡

1、焊條電弧焊項目1.3垂直固定管對接焊條電弧焊施工焊條金屬的熔化和過渡焊接時，電流通過焊芯產(chǎn)生電阻熱，使焊芯預(yù)熱(通常可達(dá)600700以上)。同時焊條端部受到電弧的直接加熱而迅速熔化。在這兩部分熱量中，電弧熱是使焊條熔化的主要熱源。 電弧焊時，焊條（或焊絲）末端在電弧高溫作用下加熱熔化形成的向熔池過渡的液態(tài)金屬滴叫熔滴。熔滴通過電弧空間向熔池轉(zhuǎn)移的過程叫熔滴過渡。 熔滴過渡對焊接穩(wěn)定性、焊縫成型、飛濺及焊接接頭的質(zhì)量有很大影響，因此了解熔滴過渡的規(guī)律對于掌握熔化焊工藝是很重要的。 1熔滴過渡的作用力 焊條金屬熔化后，受幾種力的作用，這些力對熔滴過渡或起促進(jìn)作用，或起阻礙作用，下面分別加以分析。

2、（1）表面張力 液體金屬像其他液體一樣，也具有表面張力，即液體在沒有外力作用時，其表面積會盡量減小，聚集成球形。 焊條金屬熔化后，在表面張力作用下，形成球滴狀懸掛在焊條末端，只有當(dāng)其他力超過表面張力時，才能使熔滴過渡到熔池中去。 表面張力的大小與許多因素有關(guān)，如熔滴尺寸變大，熔滴表面張力也增加；液體金屬溫度越高，其表面張力越??；在保護(hù)氣體中加以氧化性氣體，可以顯著降低液體金屬的表面張力，使熔滴變細(xì)。 （2）熔滴的重力 熔滴在重力作用下有自然下垂傾向。平焊時，重力有利于熔滴的過渡，橫、立、仰焊時，重力起阻礙熔滴過渡的作用。 （3）電磁力 電流流過導(dǎo)體時，在導(dǎo)體周圍便產(chǎn)生磁場，此磁場又對導(dǎo)體產(chǎn)生壓

3、縮力P(見圖1)這種力稱電磁力。 電磁力的方向垂直于導(dǎo)體表面(更確切地說是垂直于電流線)，力圖使導(dǎo)體截面積減小。電磁力對焊條未熔化部分無甚影響，而對熔化的金屬則有顯著的壓縮作用。特別是在焊條末端與熔滴之間的細(xì)頸部分，電流密度最大，電磁力也最大。此種沿焊條軸線不均勻的電磁力，又構(gòu)成一種軸向推力，促使熔滴脫離焊條，向熔池過渡。 在空間任何位置進(jìn)行焊接時，電磁力都有促進(jìn)作用。在用大 圖1磁力線在熔滴上的 電流施焊時，電磁力是熔滴過渡中的主要作用力。 壓縮作用 在氣體保護(hù)焊中，調(diào)節(jié)焊接電流密度以控制熔滴的尺寸和過渡方式，這是電磁力的具體應(yīng)用。 （4）氣體的吹力焊條電弧焊時，焊條藥皮的熔化稍微慢于焊芯的

4、熔化，因此在焊條末端形成一小段嗽叭形套管(圖2)。套管內(nèi)因藥皮造氣劑而生成大量CO、CO2和其它蒸氣。這些氣體因受熱而急劇膨脹，順著套管方向噴向焊件，將熔滴吹送到熔池，此即所謂氣體吹力。不論焊縫的空間位置怎樣，這種氣流都有利于熔滴金屬的過渡。 （5）極點壓力 焊接電弧中的帶電質(zhì)點主要是電子和正離子，在電場的作用下， 電子向陽極運動，正離子向陰極運動。這些帶電質(zhì)點撞擊在兩極的斑點上，便產(chǎn)生了機(jī)械壓力，稱為極點壓力，它阻礙熔滴的過渡。 圖2 氣體吹力在直流正接時，阻礙熔滴過渡的是正離子引起的極點壓力，在直流 反接時，阻礙熔滴過渡的是電子引起的極點壓力，由于正離子的質(zhì)量大，動能高，所以極點壓力大；電

5、子的質(zhì)量小、動能低，極點壓力也較小，因此，反接時容易產(chǎn)生細(xì)顆粒過渡，而正接時則不容易產(chǎn)生。2熔滴過渡的作用力影響因素熔滴的過渡及其粒度大小，受上面五種力的制約，而這些力又與焊接電流、焊絲直徑、藥皮成分等許多因素有關(guān)。 （1）焊接電流 當(dāng)焊接電流增加時，熔滴表面張力減小，而電磁力和氣體吹力增加，使熔滴變細(xì)，過渡頻率和速度加快。 （2）焊絲直徑 在其它條件保持不變的情況下，焊絲變粗，熔滴尺寸增大，表面張力也增大，而電磁力相對減小。因此，熔滴脫離焊絲末端的作用就差，熔滴過渡頻率和速度降低。 （3）藥皮成分 在高溫時，焊條藥皮中一些活性金屬元素被氧化成熔渣，包圍在熔滴表面，這些氧化物降低熔滴表面張力，

6、致使熔滴變細(xì)。 3熔滴過渡形式 電弧焊中，熔滴的過渡形式一般有三種，即顆粒過渡、噴射過渡和短路過渡。 （1）顆粒過渡如圖3（a）所示，當(dāng)電弧長度大于焊條直徑時，焊條金屬以顆粒熔滴形式向熔池過渡，因為不發(fā)生短路，所以焊接電流和電壓的波動很小。當(dāng)顆粒較大時，熔滴會影響電弧的穩(wěn)定，焊縫成型不好。隨著電流的增加，焊條端面的加熱作用增強(qiáng)，致使熔滴尺寸變小，此時熔滴則呈細(xì)顆粒狀過渡，細(xì)小的熔滴過渡時飛濺較少，電弧穩(wěn)定，焊縫成形也較好，在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。 滴狀過渡的力主要是熔滴自身的重力、氣體吹力和電磁力，而液體金屬表面張力則起阻礙作用。圖3熔滴過渡的三種形式a）顆粒過渡 b）噴射過渡c）短路過渡（2）噴射

7、過渡 如圖3（b）所示，當(dāng)電流增大時，熔滴尺寸逐漸減小，當(dāng)電流增大到某臨界值時，焊絲端部呈鉛筆狀，熔滴呈細(xì)小的顆粒，并以噴射狀態(tài)快速通過電弧空間向熔池過渡的形式稱為噴射過渡。噴射過渡的特點是熔滴細(xì)，過渡頻率高，熔滴沿焊絲軸高速向熔池過渡，飛濺小，過程穩(wěn)定，熔深大，焊縫成形美觀且生產(chǎn)率高。（3）短路過渡 如圖3（c）所示，當(dāng)電弧長度小于焊條直徑時，焊條熔化的金屬在焊條末端與熔池之間形成液體金屬小橋并隨之爆破而向熔池過渡，這種過渡稱為短路過渡。短路過渡時，熔化金屬首先集中在焊條下端，并開始形成熔滴。然后熔滴加大、頸部變細(xì)拉長，這時頸部電流密度加大，電磁力促進(jìn)頸部繼續(xù)下延。當(dāng)熔滴與熔池接觸時發(fā)生短路，電弧熄滅，短路電流迅速上升，電壓為零。此時電磁力也迅速增大，并在重力、表面張力