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（1）电弧热
阴极区：PK=IUK-IUw-IUT
阳极区：PA=IUA+IUw+IUT
UK阴极压降
UA阳极压降
电流密度较大时：近似为0
Uw逸出电压
UT弧柱温度等效电压
电弧温度6000K时：小于1V
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（1）电弧热
阴极区：PK=IUK-IUw=I(UK-Uw) 阳极区：PA=IUw
焊丝接负时：焊丝加热与熔化取决于（Uk-Uw）。 很多因素影响阴极电子发射，即影响的Uk大小。 如 电流、温度、材料等。
焊丝接正时：主要取决于材料逸出功和电流的大 小。当电流一定时，由于逸出功为常数，此时， 焊丝熔化系数为定值。
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（1）电弧热
阴极区：PK=I(UK-Uw) 阳极区：PA=IUw 熔化极气体保护焊时，Uk>>Uw ，Pk>Pw
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3．喷射过渡
亚射流过渡： 亚射流过渡特点： --弧长比较短，潜弧，熔深大 --有短路现象，但短路时间短 --与短路过渡比：先颈缩后短路,短路时间短,短路电流小 --与射滴过渡的区别：有短路现象存在。 --电弧稳定,飞溅小
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4．爆炸过渡
CO2焊时，熔滴在形成长大过程中，发生 激烈的冶金反应，生成大量的CO气体， 使熔滴急剧膨胀爆炸。
高电压小电流MIG焊。
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2．颗粒过渡
排斥过渡：
弧根小 电流较大，斑点压力大 高电压较大电流CO2气体保护焊 直流正接时，斑点压力很大，
CO2、MIG都有明显的大颗粒排斥 过渡
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2．颗粒过渡
细滴过渡：
高弧压，更大电流 电流比较大，电磁收缩力增
大，表面张力减小
熔滴存在的时间短，熔滴细
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三、熔滴上的作用力
1. 重力及表面张力 2. 电弧力 3. 爆破力
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1. 重力及表面张力
焊丝直径较大而电流较小时重力及表面张力起主要作用
Fδ=2Rπσ 细焊丝
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重力及表面张力
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2. 电弧力
电弧对熔滴和熔池的机械作用力包括：
电磁收缩力 等离子流力 斑点力
电弧力只有在焊接电流较大的时候，才对 熔滴过渡起主要作用；电流小时，重力表 面张力其主要作用。
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5. 接触过渡
短路过渡:
形成条件：φ ≤1.6mm，细丝CO2焊 短路过渡过程：由燃弧和熄弧两个交替的阶段组成，电
弧的燃烧是不连续的。
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5. 接触过渡
短路过渡:
实质：熔化速度与送丝速度不一致 短路过渡特点：
--细丝，短弧 --燃弧熄弧交替进行，Φ 1.6-50Hz， Φ 0.8-130Hz --平均电流小，峰值电流大，适合薄板及全位置焊接 --小直径焊丝，电流密度大，产热集中，焊接速度快 --弧长短，焊件加热区小，质量高 --过程稳定 --飞溅大
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3．喷射过渡
旋转射流过渡：特
大电流MIG焊，焊丝伸 出长度较大，焊接电流 远大于射流临界电流， 液态金属长度增加，射 流过渡的细滴高速喷出 产生较大的反作用力， 一旦偏离轴线将产生旋 转射流过渡，电弧不稳、 成型不良、飞溅严重。
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3．喷射过渡
亚射流过渡：大电流MIG焊铝合金时，弧压较低，电弧
波形控制的基本原理是在短路开始的初期阶段和短路即将 结束的末期阶段, 分别降低电流, 保证熔滴在短路初期阶段 以小的电流值与熔池良好地接触扩展, 在短路末期保证液 桥在颈缩处以相对小的电流值柔顺断开, 从而达到减小短 路初期的瞬时飞溅和在颈缩处过度能量积聚引起的电爆炸 飞溅的目的。
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2.波形控制法
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3. 爆破力
当熔滴内部因冶金反 应而生成气体或者含 有易蒸发金属时，在 电弧高温的作用下， 使气体体积膨胀而产 生的内压力，致使熔 滴爆破，这一内压力 称为爆破力，它促进 熔滴过渡，但产生飞 溅。
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四、主要熔滴过渡形式及其特点
1．熔滴过渡分类： 2．颗粒过渡 3．喷射过渡： 4．爆炸过渡 5. 接触过渡 6. 渣壁过渡：
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五、熔滴过渡的控制
1. 脉冲电流控制法 使用范围：熔化极氩弧焊 控制方法：通过对焊接电流以一定的频率
进行变化，实现对焊丝熔化及熔滴过渡的 控制。这样可以使得平均电流保持在较小 的水平，实现对薄板的焊接。 一般有三种方式：
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1. 脉冲电流控制法
熔滴较大接近焊丝尺寸，在基值电流区间过渡， 沿轴向过渡，可用于仰焊、全位置焊接 。
对于不锈钢等不容忽略
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二、焊丝熔化速度及熔化系数
焊丝的熔化速度：单位时间内，熔化的焊 丝的长度。m/h
焊丝的熔化系数：单位时间内通过单位电 流时焊丝的熔化量。g/(A.h)
等熔化曲线：送丝速度与熔化速度相等条 件下，获得的电流电压的关系。
电弧的固有调节作用：弧长因外界干扰发 生变化时，能自动回复到原来长度的特性。
形成条件：钢焊丝MIG 焊中，电流必须达到一 定的临界值。
射流过渡过程：
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3．喷射过渡
跳弧：电弧从熔滴的根部扩张到颈缩的根部 过渡机理：
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3．喷射过渡
射流过渡：
射流过渡特点：
--跳弧 --等离子流力 --铅笔尖 --熔滴仅为焊丝直径的30%～60% --熔滴过渡频率200个/s以上 --电弧平稳,飞溅小 --电流有临界值 --锥形电弧 --指状熔深 --钢焊丝富氩MIG
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1. 脉冲电流控制法
一个脉冲周期过渡多个熔滴：脉冲电流大，熔滴 细小，指向性强，可用于全位置焊接。
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1. 脉冲电流控制法
多个脉冲周期过渡一个熔滴：峰值电流小，熔滴 直径大于等于焊丝直径。
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2.波形控制法
使用范围：CO2气体焊 控制方法：CO2整个焊接过程分为燃弧时期和短路时期，
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电磁收缩力
电磁力对熔滴过渡的影响取决于电弧形态
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等离子流力
等离子流力：电流较大时，高速等离子流 力对熔滴产生很大的推力，使之沿轴线方 向运动。
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斑点力
斑点力组成：
正离子或电子对熔滴的轰击力、 电极材料蒸发时产生的反作用力、 弧根很小时指向熔滴的电磁收缩力。
斑点面积比较小的时 候，斑点压力常常阻 碍熔滴过渡；斑点面 积比较大的时候，笼 罩整个熔滴，斑点压 力促进熔滴过渡。
飞溅大，金属过渡少。
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5. 接触过渡
接触过渡:焊丝（或焊条）端部的熔滴与熔池表面通过接触而 过渡的方式。可分为：短路过渡
搭桥过渡
短路过渡:电流较小，电弧 电压较低，弧长比较短， 熔滴未长成大滴就与熔池 接触形成液态金属短路， 电弧熄灭，金属熔滴过渡 到熔池中去。随后，电弧 重新引燃，如此交替，这 种过渡称为短路过渡。
焊丝接正时 Um=UW 焊丝接负时 Um=UK- UW
所以影响产热的因素包括：
电流、 影响电子发射的因素（ UK、 UW ）、 影响电阻热的因素（Rs）
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影响产热的因素
焊丝材料 有无氧化膜 焊丝熔点 焊丝直径 焊丝伸出长度 焊丝电阻率
一般10－30mm
对导电性能良好的Cu、Al，电阻热可 忽略，
熔滴过渡录像
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1．熔滴过渡分类：
接触过渡
自由过
渣壁过
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(a) E5003熔滴直径变化 (b) E5015熔滴直径变化 (c) E5015焊条短路过渡
不同焊条焊接时的熔滴过渡过程高速摄影
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1．熔滴过渡分类：

大颗粒过渡
颗粒过渡排斥过渡

细滴过渡
(1)自由过渡喷射过渡射 射流 滴过 过渡 渡
呈半潜状态，熔滴尺寸约等于焊丝直径的射滴过渡，伴随 着瞬时短路，熔滴过渡频率达100～200个/s。介于短路与 射滴之间的过渡形式，其实应该称亚射滴过渡。 形成条件：铝合金铝焊丝、短弧焊
亚射流过渡过程：弧长 比较短，熔滴形成、长大， 在形成射滴过渡之际熔滴 与熔池短路，在电磁收缩 力的作用下细颈破断，完 成过渡，电弧重新引燃。
电弧焊基础知识
焊丝熔化及熔滴过渡
Welding wire Melting and droplet transfer
材料成型及控制工程 2011
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主要内容
一、焊丝熔化的热量来源 二、焊丝熔化速度及熔化系数 三、熔滴上的作用力 四、主要熔滴过渡形式及其特点 五、熔滴过渡的控制
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一、焊丝熔化的热量来源
化，过渡频率增加
电弧稳定性比较高，飞溅少，
焊缝质量高
CO2细丝较大电流
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3．喷射过渡
富氩或氩气保护焊，可分为： 射滴过渡 射流过渡 旋转射流过渡 亚射流过渡
射滴过渡：
熔滴直径达到与焊丝直径相近 时，电弧力使之强制脱离焊丝 端头，并快速通过电弧空间， 向熔池过渡的形式。
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3．喷射过渡
射滴过渡：熔滴直径达到与焊丝直径相近时，电弧力使之 强制脱离焊丝端头，并快速通过电弧空间，向熔池过渡的 形式。 形成条件：钢焊丝脉冲MIG焊、铝焊丝MIG焊，电流必须达到
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影响焊丝熔化速度的因素
图1-24 铝焊丝熔化速度与电流、焊丝 直径的关系
图1-25 不锈钢焊丝熔化速度与电流、 伸出长度的关系
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影响焊丝熔化速度的因素
图1－26 电压对焊丝熔化速度的影响
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影响焊丝熔化速度的因素
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影响焊丝熔化速度的因素
电流：电流↑→熔化速度↑ 电压：
较长弧长范围内，电压变化→不影响焊丝的熔化 在较短弧长范围内，电压↓→熔化系数↑（自调节作用 在更短弧长范围内，电压↓→熔化系数↓ 电流极性：焊丝为阴极时，熔化速度大， 气体介质：反接时介质的影响不大，正接时介质的影响比 较复杂，无明显规律 伸出长度：Ls↑→熔化速度↑ 焊丝直径：d↑→熔化速度↓