熔滴過渡種類介紹

熔滴過渡的主要形式分為三種：自由過渡、接觸過渡（短路過渡）和渣壁過渡。

1．自由過渡

自由過渡是指熔滴在電弧空間自由飛行，焊絲端頭和熔池之間不發(fā)生直接接觸的過渡方式。

(1)滴狀過渡其特點是熔滴直徑大于焊絲直徑。

1)粗滴過渡。條件：電流較小，電弧電壓高時，如小電流MIG焊（熔化極惰性氣體保護(hù)焊）。過渡頻率低，主要是重力與表面張力的平衡。

2)細(xì)滴過渡。條件：較大電流時，如大電流

(2)噴射過渡在MIG焊時會出現(xiàn)這種形式的過渡，又分為射滴過渡、亞射流過渡、射流過渡等。

1)射滴過渡。熔滴直徑接近焊絲直徑，尺寸規(guī)則呈球形，沿軸向過渡。

形成原因：熔滴被弧柱籠罩，電弧呈鐘罩形，從而電磁收縮力形成較強(qiáng)的推力。

出現(xiàn)場合：鋁及其合金的氬弧焊及鋼的脈沖氬弧焊。

2)射流過渡。電流密度大，熔滴直徑小于焊絲直徑。

形成原因：電流密度大，焊絲熔化端部形成尖錐狀，出現(xiàn)金屬蒸發(fā)，電弧跳弧（此時電流稱為射流過渡的臨界電流），形成很強(qiáng)的等離子流力。

出現(xiàn)場合：大電流MIG焊或大電流富氬混合氣體保護(hù)焊。

3)亞射流過渡。介于接觸過渡與射滴過渡之問的熔滴過渡形式。

形成原因：因其電弧較短，在電弧熱作用下，形成的熔滴長大，在即將以射滴過渡時與熔池短路，在電磁收縮力的作用下斷裂形成過渡。

特點：短路前就已經(jīng)形成細(xì)頸；短路時間短；飛濺小，焊縫成形美觀；電弧自調(diào)節(jié)能力強(qiáng)；主要用于鋁及其合金的焊接。

2．接觸過渡

接觸過渡又稱短路過渡，是指當(dāng)電流較小，電弧電壓較低時，弧長較短，熔滴未長成大滴就與熔池接觸形成液態(tài)金屬短路，電弧熄滅，隨之金屬熔滴在表面張力及電磁收縮力的作用下過渡到熔池中去，熔滴脫落之后電弧重新引燃，如此交替進(jìn)行的過渡方式。短路過渡是燃弧、熄弧交替進(jìn)行的。短路過渡時，焊接平均電流較小。

3．渣壁過渡

渣壁過渡是埋弧焊和焊條電弧焊時熔滴過渡形式之一。埋弧焊時，電弧在熔渣形成的空腔內(nèi)燃燒，熔滴中大部分是通過渣殼的內(nèi)壁溜向熔池，這種過渡形式稱沿渣壁過渡；焊條金屬熔滴過渡形態(tài)由焊芯和藥皮的類型、成分及藥皮厚度決定，除了有前述的大熔滴過渡、噴射過渡、爆炸過渡等類型外，也有渣壁過渡。焊條熔滴渣壁過渡的特點是熔滴總是沿著焊條套筒內(nèi)壁的某一側(cè)滑出套筒，并在沒有脫離套筒邊緣之前，已脫離焊芯端部而和熔池接觸（不構(gòu)成短路），然后向熔池過渡，故又稱沿套筒過渡。渣壁過渡電弧穩(wěn)定，飛濺小，綜合工藝性能優(yōu)良，是理想的過渡形式。細(xì)熔滴和深套筒是焊條熔滴渣壁過渡形式的基本條件，使熔滴和熔渣表面張力減小，或焊條藥皮厚度增大，使套筒變長，都有利于渣壁過渡。

焊絲端部熔化金屬形成的熔滴受到各種力的作用，各種力對熔滴過渡的影響是不同的作用在熔滴上的力主要有重力、表面張力、電磁力、等離子流力、斑點壓力等。

1．重力

重力對熔滴過渡的影響取決于焊縫的空間位置。平焊位置，重力方向和熔滴過渡的方向相同，促使熔滴脫離焊絲末端，有利于熔滴過渡；立焊和仰焊位置．重力阻礙熔滴脫離焊絲末端，不利于熔滴過渡。

2．表面張力

表面張力垂直作用于焊絲末端與熔滴相交并且相切的圓周面上，是在焊絲端頭上保持熔滴的主要作用力。表面張力可以分解為徑向分力和軸向分力。其中，徑向分力使熔滴在焊絲末端產(chǎn)生縮頸；軸向分力使熔滴保持在焊絲末端．阻礙熔滴過渡。因此，通常情況下(如平焊位置)，表面張力是阻礙熔滴過渡的。焊絲越細(xì)，表面張力越小，越有利于熔滴過渡。但在仰焊、立焊、橫焊時，由于熔滴與熔池接觸時表面張力有將熔滴拉入熔池的作用，且使熔滴或熔池不易流淌，有利于熔滴過渡。

3．電磁力

導(dǎo)體本身磁場所產(chǎn)生的力稱為電磁力。熔化極電弧焊時，電流通過焊絲、熔滴、電極斑點及弧柱的導(dǎo)電截面是變化的，電磁力軸向分力的方向也是變化的，但總是由小截面指向大截面。

4．等離子流力

在電磁力的收縮作用下，電弧等離子體在電弧軸線方向產(chǎn)生的流體靜壓力稱為等離子流力，其大小與弧柱截面積成反比，即從焊絲末端向熔池表面逐漸減小。等離子流力隨等離子流從焊絲末端側(cè)面切入，然后流向熔池，有助于熔滴脫離焊絲，促進(jìn)熔滴過渡。焊絲直徑越細(xì)，焊接電流越大，產(chǎn)生的等離子流力越大。

5．斑點壓力

在電場作用下，弧柱中的電子或正離子以極高的速度向焊絲端部的熔滴撞擊時所產(chǎn)生的力稱為斑點壓力。無論電源極性是正接還是反接，它的方向和熔滴過渡的方向總是相反的，是阻礙熔滴過渡的力。當(dāng)然，正離子的質(zhì)量要高于電子的質(zhì)量，所以正離子撞擊熔滴時斑點壓力較大。由于直流正接時，焊絲作陰極，熔滴受正離子的撞擊，所以斑點壓力的阻礙作用大，對熔滴過渡的阻礙作用較強(qiáng)。

熔滴過渡是上述所說的各種力綜合作用的結(jié)果。當(dāng)然，焊絲尺寸、電弧電壓和焊接電流等也影響熔滴過渡的形式。

當(dāng)焊接材料和焊接方法確定后，對熔滴過渡形式和過渡過程進(jìn)行控制，是保證獲得良好焊接結(jié)果的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。最常用的方法是控制焊接參數(shù)，例如焊條電弧焊的短路過渡是靠壓低電弧和采用較小的電流，同時還要靠人工智能和操作技巧來實現(xiàn)；埋弧焊是靠控制焊接電流、電弧電壓、電流種類或極性等焊接參數(shù)來控制渣壁過渡狀態(tài)的；熔化極氣體保護(hù)焊，除調(diào)整氣體成分和焊接參數(shù)外，尚可采用脈沖電流和脈沖送絲等方法進(jìn)行控制。

1．脈沖電流控制法

脈沖電流控制法是熔化極氣體保護(hù)焊常用的一種控制熔滴過渡的方法，使焊接電流以一定的頻率變化來控制焊絲的熔化及熔滴過渡。對于純氬或富氬保護(hù)下的脈沖電弧焊，可在小電流的條件下實現(xiàn)穩(wěn)定的射滴過渡或射流過渡。采用不同的脈沖電流頻率和不同的脈沖電流幅值，可實現(xiàn)一個電流脈沖過渡一滴或多滴，或多個脈沖過渡一滴的方式進(jìn)行焊接。

脈沖電流焊可控制對母材的熱輸入和焊縫成形，以滿足高質(zhì)量焊接的要求。

2．脈動送絲控制法

脈動送絲控制法是通過特殊的送絲機(jī)構(gòu)，使送絲速度周期性變化以實現(xiàn)對熔滴過渡的控制。脈動送絲速度以正弦規(guī)律變化，以此決定了熔滴的形狀和過渡的速度。最初熔滴的運(yùn)動速度緩慢，其上作用著指向焊絲的慣性力，該力使熔滴變扁；當(dāng)送絲速度達(dá)最大值后，送絲速度逐漸降低，而熔滴因受慣性力作用仍繼續(xù)向前作加速運(yùn)動，于是熔滴因拉長而形成縮頸，繼而從焊絲上拉斷，向熔池過渡。由于脈動送絲的慣性力促進(jìn)熔滴過渡，因此脈動送絲焊接的最小電流將比電控脈沖焊的平均電流小10%～20%左右。

脈動送絲焊接，在電弧電壓較高時可實現(xiàn)無短路焊接；在電弧電壓較低時也可實現(xiàn)短路過渡，若焊接參數(shù)合適，則短路過程十分規(guī)則，飛濺小，焊接過程穩(wěn)定。

這種焊接方法可用氬氣或

3．機(jī)械振動控制法

機(jī)械振動控制法焊接時，焊接參數(shù)和送絲速度都保持不變，只是機(jī)頭（包括送絲機(jī)構(gòu)）以一定的頻率振動，使電弧長度按振動頻率由零(短路)變化到某一長度，然后再變到零。通過焊絲端頭與熔池的接觸和拉開(即電弧的熄滅和點燃)，將焊絲的熔化金屬過渡到熔池，這實質(zhì)上與短路過程相同，只是外加的機(jī)械振動使短路過渡過程更加穩(wěn)定，而且可控。機(jī)械振動的頻率大都采用100Hz，振幅可在0.5～3mm之間調(diào)節(jié)。機(jī)械振動控制法主要用于磨損零件的修復(fù)堆焊，如各種軸、桿等。通常用

4．波形控制法

電流波形控制法是通過控制輸出電流波形，在短路過渡時，使金屬液橋在低的電流上升速度和低的短路峰值電流下爆斷，以便控制熔滴過渡，減少飛濺，改善焊縫成形。