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焊接
1.钢结构的连接:
1.1钢结构:
是由几种基本构件(如梁、柱等)通过焊接、铆接或螺栓连接等方式制造的结构。
1.2应用范围:
重型厂房结构、大跨度结构、高层和超高层建筑、高耸构筑物、容器、贮罐、管道等;
1.3钢结构的连接:
1.3.1焊接连接:
1.3.2铆钉连接:
1.3.3螺栓连接
2.焊接:
2.1定义:
通过加热或加压,或两者并用,并且用或不用填充材料,使工件达到原子间结合的一种加工方法。
2.2物理实质:
焊接是指通过适当的物理化学过程,使两个分离的固态物体产生原子(分子)间结合力而连接成一体的连接方法。
⏹注意:
原子间结合:
当两构件结合面上的原子(分子)彼此接近到金属晶格的距离(3~5Å),可达到永久性的连接。
2.3焊接方法的分类:
焊接方法总的来说可分为三大类:
熔化焊、压力焊、钎焊;
2.3.1熔化焊:
将两个工件连接处加热至熔化状态,连接处的金属经历一个熔合—冷却—结晶的过程,形成焊缝,成为一体。
⏹说明:
⑴熔化的作用:
a、原子间靠近、熔合在一起;
b、成分均匀化;
c、进行冶金反应,清除氧化物、杂质;
⏹所以,应该有一个能量集中、温度足够高的热源;
⑵为保护熔化的金属,必须隔离空气,防止因空气侵入而造成的焊缝缺陷。
基本保护形式:
真空、气相、渣相三种保护形式;
按热源形式以及保护方式,可将熔化焊分为:
⏹电弧焊:
以气体导电时产生的电弧热为热源的熔化焊,如:
手工电弧焊、埋弧焊、气体保护电弧焊;
⏹气焊;
⏹电渣焊;
⏹电子束焊;
⏹激光焊;
2.3.2压力焊:
也叫固相焊接;对焊件表面进行清理后,施以静态或动态压力,在母材不熔化的情况下,使两材料发生固相结合的焊接方法。
它包括:
电阻对焊;摩擦焊、超声波焊、扩散焊、爆炸焊等。
2.3.3钎焊:
当基本金属处于固态时,用熔点比它低的熔化状态的填充金属将基本金属连接起来的过程就为钎焊。
3.焊接技术在钢结构制造中的应用:
3.1铆接结构时代:
3.2焊接的发展简史:
如图0~1所示
第一章电弧焊基础
✹电弧是电弧焊接的能源,电弧能有效而简便的将电能转换为焊接过程所需的热能和机械能。
第一节电弧的物理基础
✹电弧的实质:
是在一定条件下,电荷通过两极之间的气体空间的一种导电现象,简单的说就是气体放电现象,如图1-1所示;
✹通过电弧,电能可转变为:
a、热能b、机械能c、光能
1、气体放电的基本概念:
1.1气体放电的必要条件:
a、导电机构—带电粒子;
b、存在电场;
2、气体导电的特点:
如图1-2;
从图中可知,气体放电可分为非自持放电和自持放电;而自持放电又包括:
a、暗放电;
b、辉光放电;
c、电弧放电;
特点:
大电流,低电压,热量多,温度高,发光强烈。
被广泛的作为热源和光源应用。
2、电弧的导电机构:
正离子和电子
2.1电离:
2.1.1电离:
在一定条件下,中性气体分子或原子分离为正离子和电子的现象。
A→A++e-;
✹电离能(Wi):
使中性气体粒子失去电子所需的最低外加能量。
[ev];1ev=1.6×10-19J
✹注意:
⑴电离电压(Ui);
⑵分子的电离;
⑶混合气体的电离电压;
2.2能量的传递方式:
2.2.1碰撞传能:
包括弹性碰撞和非弹性碰撞;
⑴弹性碰撞:
这种现象是当粒子的动能较低时产生,不产生电离过程;
⑵非弹性碰撞:
可以产生电离过程;
设:
m1:
碰撞粒子;m2:
被碰撞粒子;
碰撞时,m2所增加的能量与以下两个因素有关:
A、原动能(1/2m1v12);B、m1:
m2;
当m1远远小于m2时,m1能量全部传递给m2
当m1=m2时,m1的一半能量传递给m2
所以,当具有足够动能的电子与中性粒子进行非弹性碰撞时,容易产生电离现象。
2.2.2光辐射传递:
当气体粒子受到光的辐射时,可以直接提高其内能,从而产生电离。
✹气体粒子电离条件:
hγ≥Wi=eUi
其中,h:
普朗克常数;h=6.625×10-27尔格.秒、
Wi:
电离能[J]、γ:
光辐射频率、Ui:
电离电压
✹次要途径,而碰撞电离才是主要的途径。
3、电离种类:
热电离、电场作用下的电离、光电离;
3.1热电离:
气体粒子受热的作用而产生的电离;
✹热电离的实质:
碰撞电离;
3.2电场作用下的电离:
带电粒子的动能在电场的作用下增加到足够大时,与中性粒子发生非弹性碰撞而使之产生的电离。
✹实质:
碰撞电离;
3.3光电离:
中性粒子受到光辐射作用而产生的电离。
hγ≥Wi=eUi;γ=C/λ;
4、电子发射:
当电极表面接受一定的外加能量时,电极内部的电子可以冲破电极表面的束缚飞到电弧空间,这种现象叫做电子发射。
✹只有阴极发射的电子才能在电场的作用下参加导电过程,所以,我们只讨论阴极电子发射。
✹逸出功:
使一个电子由电极表面发射所需的最低外加能量。
用Ww表示。
[ev]
逸出电压:
用Uw表示。
[V]
根据外加能量的形式不同,电子发射可分为:
4.1热发射:
金属表面受热的作用而产生的电子发射现象,叫做热发射。
✹温度越高→越易热发射;逸出功越小→越易热发射;
✹热阴极:
电极材料的沸点大于3500K,这种电极可以承受高温,它的电弧的阴极区主要以热发射提供电子。
常见的热阴极有:
W(5950K);C(4200K)
✹冷阴极:
电极材料的沸点小于3500K,如Fe(3008K)、Cu(2868K)、Al(2700K)、Mg(1375K)
4.2电场发射:
当金属表面空间存在一个正电场时,阴极内的电子因受电场力的作用而飞出电极表面的现象。
4.3光发射:
电极表面因受光辐射的作用而使电子冲破电极表面的束缚飞出的现象。
✹光发射的条件:
hγ≥eUw
✹光发射居次要地位。
4.4碰撞发射:
当高速运动的粒子碰撞电极表面时,将其能量传递给电极表面的电子,使其能量增加而脱离电极表面的束缚飞出的现象。
•当正离子撞击阴极时,要使阴极发射一个电子,必须对阴极表面施加两倍的逸出功。
5、负离子的产生:
在一定的条件下,有些中性的原子或分子能吸附一个电子,从而形成负离子,同时释放出电子亲和能。
✹负离子一般存在于电弧的周边地区等低温地带。
✹负离子的产生一般会使电弧的稳定性下降。
6、带电粒子的扩散与复合:
当电弧稳定燃烧时,带电粒子不断产生和运动的同时也不断的消失,即处于一种动态的平衡状态。
✹消失的途径有:
扩散和复合;
6.1扩散:
6.2复合:
A++e→A+Wi
7、电弧中的各区域及电压分布:
根据电弧各个部位的物理特性和作用,可将其分为三个区域:
阴极区、阳极区和弧柱区;
极区:
阴极附近的微小区域,其电压叫做阴极压降UK;
阳极区阴:
阳极附近的微小区域,其电压叫做阳极压降UA;
弧柱区:
阴极区与阳极区中间的部分,其电压叫做弧柱压降UC;
电弧电压U=UK+UA+UC
7.1弧柱区:
特点:
①温度高达5000~50000K;
②因为温度较高,所以带电粒子的产生以热电离为主,并伴有扩散和复合与之平衡。
③呈电中性,即在数目上:
e+A-=A+
④弧柱具有低电压和较大的电流。
⑤I弧柱=99.9%I电子+0.1%I正离子
7.2阴极区:
特点:
①区间很小,仅为10-4~10-6cm;
②阴极区的主要任务:
发射电子,向弧柱提供所需的电子,同时接收弧柱区来的离子流。
③Ⅰ当阴极采用W、C等高熔点材料且电流较大时,以热发射为主。
Ⅱ当阴极采用Fe、Al、Cu等熔点较低材料或用W、C等高熔点材料但电流较小时,以电场发射为主。
原因:
见书P21图1-11;
④阴极斑点:
电弧放电时,负电极表面上集中发射电子的微小区域,该区域具有明显的光的特点,叫做阴极斑点。
特点:
Ⅰ它是集中发射电子的地方,它的温度高,热量集中。
Ⅱ阴极斑点具有“粘着”和“跳跃”特性。
见书P24图1-14;
Ⅲ阴极斑点有自动寻找温度高、发射能力强的物质;(阴极斑点有自动寻找氧化膜的倾向)
7.3阳极区:
特点:
①区间也很小,在10-2~10-3cm范围;
②主要任务:
接收由弧柱流来的电子流,向弧柱的电离,如图1-12;
Ⅱ当电流较大,阳极温度较高时,阳极区产生热电离。
提供正离子流;
③阳极本身不发射正离子,正离子由阳极区以电离的形式产生:
Ⅰ当电弧的电流较小时,阳极区产生电场作用下
④阳极斑点:
电弧放电时,正电极表面集中接受电子的微小区域,该区域也有明显的光的特点,叫做阳极斑点。
特点:
Ⅰ阳极斑点是热量集中、温度高、易产生金属蒸汽的地方。
Ⅱ阳极斑点也有“粘着”和“跳跃”特性;
Ⅲ阳极斑点有自动寻找纯金属而避开氧化膜的倾向。
(大多数氧化物的熔点均高于纯金属)
8、最小电压原理:
✹为什么空载电压U0=70~90V比较高,而一旦燃烧,电弧电压就会下降(U≈20~30V)?
✹在电流不变和周围条件一定的情况下,稳定燃烧的电弧将自动选择一个确定的导电断面(其大小可用直径来表示),以便在此条件下电弧的电场强度最低,亦即在固定长度上的电压最小,确保电弧在此条件下单位长度上的能量损耗最小。
电弧具有保持最小能量消耗的特性。
单位长度电弧上产生的热量等于IE(I—电弧电流,E—电弧电场强度),它与热消耗的能量相平衡。
当电流一定时,电场强度的大小即代表了电弧产热量的大小,因此,能量消耗最小时的电场强度最低,就是在固定弧长上的电压最小,这就是最小电压原理。
正是这一原理(特性),使得电弧在一定条件下有一确定的断面直径,否则,电弧就无法处于稳定燃烧的动平衡状态。
9、电弧的静特性:
9.1定义:
在电极材料、气体介质和弧长一定的情况下,电弧稳定燃烧时,焊接电流与焊接电压之间的变化关系,叫做电弧的静特性,也称为伏—安特性;
✹表示这种特性的曲线叫做静特性曲线,简称“U”曲线;如图P26图1-17所示;
有三个区域:
A区:
当电流很小时,电弧呈负阻特性,I↗→U↘;
B区:
当电流中等时,电弧呈平特性,I↗→U不变;
C区:
当电流较大时,电弧呈上升特性,I↗→U↗;
9.2影响电弧静特性的因素:
✹内因:
①弧长的影响:
其中UC:
弧柱压降;IC:
弧柱电流,ρ:
弧柱密度;s:
弧柱的截面积;j:
弧柱的电流密度;l:
弧长;如图P26图1-18
②电弧介质的影响:
Ⅰ气体介质的电离电压;
Ⅱ气体介质的热物理性能:
•外因:
①电弧周围压力的影响:
P↗→U↗
②周围温度:
T↘→U↗(冷却作用增强)
第二节 焊接电弧的热与力
✹焊接电弧既是热源又是力源,都是由电能转变而来的。
1、电弧热:
由于电弧三个部分的导电机构不同,所以三个部分的产热机构也不同。
1.1弧柱区的热:
由两种方式转换而来:
①复合产生;
②碰撞产生的动能以热能形式释放;
✹弧柱的热量只有很少一部分通过辐射传递给焊材,大部分热量以对流、传导、辐射的形式损失了,其中,对流损失占80%,而传导和辐射占10~20%;
1.2阴极的热:
✹阴极的产热公式:
PK=I(UK-UW-UT)
其中,PK:
阴极区的总能量;UK:
阴极压降;UW:
逸出电压;UT:
弧柱温度的等效电压;
✹PK主要用于:
①加热或熔化阴极;
②散热损失;
1.3阳极区的热:
✹阳极产热公式:
PA=I(UA+UW+UT)
其中,PA:
阳极区的总热量;UA:
阳极压降;
✹PA一般用于阳极的加热和熔化,或散失了;
✹一般情况下,PA>PK;
2、电弧的有效功率和能量密度:
2.1电弧的有效功率:
✹电弧的总功率Q0:
Q0=IU;
✹电弧的有效功率Q:
Q=ηIU
这里η:
电弧的有效功率系数,它与焊接方法、焊接规范及周围条件有关,如书P29表1-9所示,埋弧焊的η=0.80~0.90,较大;
2、电弧的温度分布:
如图P30图1-21所示;
✹弧柱的温度最高;
✹一般情况下,阳极温度高于阴极温度;
✹在弧柱中,总是靠近电极电弧直径小的一端温度高。
✹影响电弧温度主要因素:
①I:
I↗→T↗;
②气体介质Ui:
Ui↗→T↗;
3、电弧力及影响电弧力的因素:
电弧产生的机械作用力与焊缝的熔深、熔池的搅拌、熔滴过渡以及焊缝的成型有直接的关系。
3.1电弧力:
3.1.1电磁力:
分为径向力和轴向力;
①径向力(电磁收缩力):
我们知道:
两根距离不远的平行导线若电流同向,则两线相互吸引;两根距离不远的平行导线若电流反向,则两线排斥,如图1-22所示;
电磁收缩效应:
认为电弧为圆柱体,电流可以看成是许多相互平行的电流线组成,它们相互吸引,使导体断面有收缩倾向,这种现象叫做电磁收缩效应。
由此而产生的力叫做电磁收缩力Fr;
②轴向力:
实际电弧形状并不是圆柱体,而是断面直径变化的圆锥状的气态导体,锥顶在焊条一端,锥底在工件一端。
3.1.2等离子流力(P离):
在F推的作用下,使电弧中的高温气流(等离子流)高速冲向熔池表面而形成的气流冲击力。
如书P33图1-27
✹说明:
①又叫电弧的电磁动压力;
②方向始终是指向工件;(由小截面指向大截)
③上下截面差越大,则等离子流力越大;
④在电弧的中心线上等离子流力最大,并且电流越大,它就越大;
3.1.3斑点压力:
如书P34图1-30所示;
✹它包括三种力:
①正离子与电子的撞击力;
其中,阳极接受电子的撞击,阴极接受正离子的撞击。
②电磁收缩力:
如图1-31所示;
③金属蒸汽的反作用力:
综上所述:
阴极斑点力大于阳极斑点力;
3.1.4爆破力:
有害的力,主要产生于短路时;如书P34图1-32所示;
3.1.5细熔滴的冲击力:
主要产生在MIG焊,熔滴较细,在焊丝末端脱落进入电弧空间时,被等离子流力加速而高速向熔池过渡产生的冲击力。
它的加速度是重力加速度的50倍以上。
以上五种力是主要的电弧力,除此之外,还有气体吹送力、重力、表面张力等。
3.2影响电弧力的因素:
①气体介质:
导热性强、多原子气体、比重小的气体等均会使电弧收缩→电弧力增加;
②电流与电压:
电流增加→电弧力增加;
电压增加→弧长增加→电弧力分散→电弧力减小;
③焊丝直径:
越细→电流密度增加→电弧力增大;
④极性:
见书P36;
⑤电极端头的几何形状:
越尖→导电区越小→电弧的收缩越大→电弧力增大;
⑥电流的脉动:
电流脉动→热量间歇→电弧的平均能量小→电弧力减小;
当脉冲频率越大,脉冲电流越小,则电弧力越小。
但当频率大于几千HZ时,会使电弧压力增大;
第三节磁场对电弧的作用
1、自身磁场的作用:
任何流通电流的导体都会在其周围产生磁场;如图1-42;
✹作用:
1.1有利的一面:
产生刚直性:
电弧作为一个柔体抵抗外界的干扰,力求保持焊接电流沿焊条轴线方向流动的性能;如图1-43;
✹产生刚直性的原因:
自身磁场→Fr→刚直性;
I越大→Fr越大→刚直性越强;
✹电弧的刚直性越强,电弧的指向性就越好,抗外界干扰的能力也越强,即使焊炬倾斜,电弧仍能沿电极轴向指向工件,如图所示。
1.2不利的一面:
产生磁偏吹;
✹磁偏吹:
当某种原因使自身磁场的磁力线分布的均匀性受到破坏时产生,这种由自身磁场不对称而使电弧偏离焊条轴线的现象叫做磁偏吹。
✹偏吹到磁力线稀疏的地方;如图所示;
1.2.1产生磁偏吹的原因:
①导线的接线位置引起的磁偏吹:
形成的磁偏吹使电弧远离接线一方。
如果使焊条向右倾斜,如图b所示,调整一下电弧作用两侧空间的大小,使两侧的磁力线趋向平衡,可减小磁偏吹的程度。
如图所示;
②电弧附近的铁磁物质引起的磁偏吹:
偏向铁磁物质;如图所示;
铁磁物质越大,距离越近,电弧的磁偏吹程度越大。
③在焊接时,当焊接电弧走到钢板的端部时,发生电弧向钢板一侧的磁偏吹现象;如图1-42所示;
1.2.2交流电弧的磁偏吹:
比直流电弧的磁偏吹显著减弱。
1.2.3磁偏吹的危害:
使焊接过程不稳定,焊接过程难以操作,焊缝成型不良;
1.2.4减小磁偏吹的方法:
①用交流代替直流
②用短弧焊
③对于长、大工件采用多线接地
④焊前消除剩磁
⑤用厚皮焊条代替薄皮焊条
⑥避免周围铁磁物质的影响
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,在散热条件相同的情况下,直流正接比直流反接焊丝熔化的快;
1.2电阻热:
如下图所示:
当ρ较大时(如:
钢、钛),并且细丝、大电流时,电阻热不可忽略;
综上所述:
用于加热、熔化焊丝的总热量为:
Pm=Ium+I2RS
2、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)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↓→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;
2、熔滴过渡的主要形式及其特点:
•熔滴过渡:
熔焊时,在焊条(焊丝)端头形成熔滴通过电弧空间向熔池转移的过程;
•按照熔滴过渡的形态可将其分为:
自由过渡、接触过渡、渣壁过渡;
2.1自由过渡:
熔滴经电弧空间自由飞行,焊丝端头与熔池之间不发生直接的接触;
自由过渡又可分为:
滴状(颗粒状)过渡、喷射过渡、爆炸过渡;
2.1.1滴状过渡:
熔滴直径≥焊丝直径,熔滴体积大,数量少;
根据熔滴的大小,又可分为大滴过渡和细颗粒过渡;
①大滴过渡:
特点:
熔滴直径>焊丝直径,熔滴体积大,数量少;
条件:
高电压、小电流
A)大滴滴落过渡:
如在Ar气介质中,由于E较小,所以弧根扩展,在熔滴下部分布是对称的,从而形成大滴滴落过渡;如图所示;
B)大滴排斥过渡:
如在CO2介质中,由于CO2高温分解吸热,造成电弧收缩,从而使斑点压力增加,阻碍熔滴过渡,同时在此力的作用下,不但颗粒大,而且往往上扰,形成大滴排斥过渡,同时造成飞溅和电弧不稳;
②细颗粒过渡:
条件:
高电压、当电流增大时(CO2焊);
特点:
熔滴较细(熔滴尺寸一般也大于熔滴的直径,过渡频率较高,电弧较稳定,飞溅少;如图所示;
2.1.2喷射过渡:
特点:
熔滴直径小于焊丝直径,体积小,数量多;
它又包括喷滴型、射流型、旋转射流型;
①射流过渡:
A)射流过渡形成条件与过程:
•条件:
在Ar或富Ar的保护气氛中,直流反接,电流大于临界电流值;
•从过程中来解释条件:
如图P54图2-18;
Ⅰ当电流较小时,为大颗粒过渡,斑点在熔滴底部,如图a所示;
Ⅱ当电流增大,则斑点的尺寸增大,可以扩展到熔滴的上部,即a点,此时熔滴被拉成细颈,如图b所示,在细颈处具备了形成阳极斑点的条件,即b点,根据最小电压原理,电弧就跳到b点,形成c图;
跳弧现象:
电弧的阳极斑点瞬时从熔滴的上部跳到缩颈根部的现象;
✹临界电流:
发生跳弧现象的最小电流值,用
I临表示;
Ⅲ当第一个较大的熔滴脱落后,电弧呈现图d状态,即在焊丝端部呈“笔尖”形,在各种电弧力的作用下,尖端细小的熔滴不断的快速进入熔池,从而形成射流过渡;
为什么在Ar或富Ar的保护气氛中,直流反接,电流大于临界
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