熔滴过渡的影响因素分析及应用

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1、熔滴过渡的影响因素分析及应用　　摘要：熔化极气体保护焊的三种熔滴过渡形式很重要也很抽象。在电弧燃烧的状态下，通过技术手段去观察熔滴的过渡状态，对企业来讲很困难，也实在没有必要这样做。但通过每种过渡形式外在的表现特征，分析它的影响因素，掌握它的自身特点和规律，最终达到能够熟练的控制和利用它才是最主要的。　　关键词：熔滴过渡形式；短路过渡；颗粒过渡；射流过渡；焊丝伸出长度　　DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.09.003　　在公司进行ASME认证的时候，因为无法很好的解释颗粒过渡和短路过渡的差异，必

2、维的指导老师要我将已采用的熔化极气体保护焊（GMAW）改成焊条电弧焊（SMAW）。原因是两种熔滴过渡形式覆盖的厚度范围不一样，解释两者的不同成了熔化极气体保护焊绕不开的问题。最终的结果是我没有改焊接方法，公司也顺利通过了ASME认证，这件事促使我对熔滴过渡形式作了一些研究。　　1熔滴过渡形式的分类　　对于熔化极气体保护焊来讲，熔滴从焊丝端转移到熔池有三种不同形式：短路过渡、颗粒过渡、射流过渡。　　2不同熔滴过渡形式的外在表现特征　　对于不同的熔滴过渡形式在定义上的差异叫做内在的差异。这种内在的差异，因为熔滴过渡频率高、熔滴过渡频率

3、高及高温和飞溅等恶劣的条件，如果不借助一定的科技手段（如高频摄像仪等），很难通过我们的肉眼观察清晰。但不同过渡形式之间外在的表现差异却有显著的不同。当熔滴呈短路过渡时，表现为：（1）电弧长度极短，此为短路过渡的前提，因为只有电弧够短，熔滴在焊丝末端长大形成中才能与熔池表面接触构成短路，电磁力将熔滴切断，完成短路过渡；（2）飞溅颗粒很细小，飞离电弧区后由于快速降温即从红热状态下消失，且飞溅明显减少；（3）熔池很窄，熔深浅；（4）采用实芯焊丝施焊，焊道表面很光亮、平整、美观；（5）从声音上，短路过渡听起来富有颗粒感，声音细而清脆。　　

4、如果将电压逐渐增大，电弧随之逐渐被拉长，熔滴过渡形式会从短路过渡向颗粒过渡转变。此时其外在表现特点为：飞溅和噪音明显增大，飞溅颗粒粗大，在红热状态下飞离远；焊后贴附在焊缝表面的熔渣增多，像二氧化碳气体保护焊焊缝表面会变得粗糙，颜色不再光亮而是发乌。　　射流过渡表现出的特征是：电弧燃烧极其稳定，没有飞溅，噪音很小，听起来好像是耳边的风声，电弧具有很高的能量集中，对熔池有很强的冲击能力，焊件易烧穿。所以这种熔滴过渡形式适合于焊接较厚的抗过热能力强的焊件。　　3熔滴过渡形式的各种影响因素分析及应用　　各种熔滴过渡形式之间的转变，很难找到

5、一个参数上的临界值。这是因为其受到诸多因素的影响所致，并且影响因素相互之间都是相对的，往往是某一因素的变动，都会牵扯到其他因素的变动，才能完成从一种熔滴过渡到另一种熔滴过渡的转变。这些影响因素概括为：（1）保护气体种类；（2）焊丝伸出长度及焊丝规格、种类；（3）焊接参数；（4）设备工况的不同（受设备的容量及老化程度的影响，此影响因素不再讨论）。以下分别讨论各因素对熔滴过渡的影响作用：　　3.1保护气体　　（1）CO2气体采用CO2保护气时，难以形成熔滴的射流过渡，原因是CO2对电弧有很强的冷却作用。CO2从保护气罩中喷出，流经电弧

6、区，特别是与弧柱区接触的CO2气体分子受到高能量的作用而吸热分解：，这一分解过程由于吸热使电弧受到强烈的冷却而被压缩，能量会变得更集中。在这个被进一步压缩的弧柱区的空间里，焊丝端部要进入弧柱区的熔滴受阻而变得拥挤，难以呈雾化的状态通过，最终形成较大的熔滴，形成典型的颗粒过渡。在此过程中，熔滴受到O原子等氧化性气体的强烈氧化，同时熔滴内部的脱氧剂也进行着剧烈的还原反应，部分熔滴在所难免的会形成熔滴爆破；熔滴还受到电磁力的作用，其方向是环绕电弧圆周指向弧柱中心，会使部分有相互接触的熔滴发生熔滴爆断；加之电弧吹力对熔滴的加速形成对熔池的

7、冲击等因素，这些都造成颗粒过渡状态下的二氧化碳气体保护焊飞溅比较大。　　当CO2分子在弧柱区分解形成的CO和O带着高能量运动到熔池附近时，此时由于阴极区温度的急剧降低，难以再提供维系CO和O继续存在的高能量，此时产生了二氧化碳分解的逆反应：，该逆反应是放热反应，CO和O将本身所蕴含的高能量又重新释放了出来，这部分能量对阴极区的熔池和母材的表面起到了加热的作用。这使得二氧化碳气体保护焊具有熔透能力强熔深大的特点。　　（2）氦气（He）氦气对电弧也有强烈的冷却作用，但产生的原理与CO2不同。氦气是惰性气体，是单原子分子，在电弧的高温环

8、境中，不发生化学反应，但它有很强的导热能力，这一点不同于二氧化碳。氦气这种强烈的对电弧的冷却作用也同样使熔滴难以形成稳定的射流过渡，并且它能更强烈的把热量从弧柱区转移到阴极区，形成对母材显著的加热作用，使电弧的熔合能力显著增强。这就是为什么在焊接纯