第二章 焊丝的加热熔化及熔滴过渡(土木).ppt

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:
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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;
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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;
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当ρ较大时(如:钢、钛),并且细丝、大电流时,电阻热不可忽略;
电阻热:如下图所示:
所以,
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综上所述:用于加热、熔化焊丝的总热量为:
Pm=Ium+I2RS
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2、焊丝熔化参数:
熔化系数αm:单位电流、单位时间内焊(焊丝)熔化量;
单位:[g/];一般常用焊条的αm为8~13 ;
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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/];一般常用焊条的αf为7~12 ;
与熔化系数的关系: αf < αm;
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:
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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;
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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;
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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↓;
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;
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