焊接讲堂-019 熔滴过渡主要形式及其特点

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熔滴过渡主要形式及其特点

焊丝（条）端头的金属在电弧热作用下被加热熔化形成熔滴，并在各种力的作用下脱离焊丝（条）进入熔池，称之为熔滴过渡。

种类介绍：熔滴过渡状态是指焊条熔化后滴入熔池的状态。对熔滴过渡产生影响的因素包括保护气体的种类和成分，焊接电流和电压，焊条的成分和直径等。

1. 粒状熔滴过渡(Globular transfer)：指熔滴直径比所使用的wire直径大时的过渡状态。可以细分为低电流和中间程度的焊接电流范围内所产生的drop transfer和较高电流CO2焊接时产生的repelled transfer。

2. 短路熔滴过渡(Short circuitingtransfer)：Wire端部产生的熔滴与熔池直接接触过渡。在低电流电压CO2焊接时，或在惰性气体成分高的焊接条件下，即MAG或MIG焊接时会出现。

3. 旋转熔滴Rotatingtransfer :

在GMAW的大电流领域产生的现象。由于电流越高熔合效率越高，因此从效率方面考虑时电流越高越好。但是与其相对应缺点是很难控制熔池，易产生焊接不良。目前对提高焊接效率的研究主要集中在rotating mode的control方面。

4. 射流过渡Spraytransfer :

是指比焊接wire小的熔滴的过渡状态。在较高电流中Ar主成份的保护气体焊接时产生。喷雾过渡时熔滴一滴一滴有规律的过渡，因此称为projectedtransfer。熔化后滴落的wire前端形成小的粒状，熔滴以流淌的状态过渡，称为streaming transfer 。另外熔化的wire前端拉长并高速旋转的过渡称为rotating transfer。

5. 球状体过渡 前端熔化金属变大形成球状，继而发展为比表面张力还重的大粒熔滴，向母材侧落下过渡的形态叫球状体过渡。这种形式在CO2焊接的电流区更明显。因熔滴过渡时不是直落而下，所以焊缝略显不规则，飞溅也多。

短路过渡：使受电弧热熔化的消耗电极（焊条）前端与母材熔池短路，边重复进行燃弧，短路熔滴边过渡的形态叫短路过渡式，这种形式在CO2焊接与MIG焊接的小电流，低电压区焊接时尤为显著，被应用于熔深较浅的薄板焊接。电极前端的熔融部分逐渐变成球状并增大形成熔滴，与母材熔池里的熔融金属相接触，借助于表面张力向母材过渡。

短路过渡在采用低电流装置和较小焊丝直径的条件下产生，短路过渡易形成一个较小的、迅速冷却的熔池，适合于焊接留较大根部间隙的横梁结构，适合于全位置焊接。焊丝通过电弧间隙时没有熔滴过渡发生，当接触到焊接熔池时才会发生熔滴过渡。

A、当电弧正常工作时，母材和焊丝都处于高温状态，送丝机构稳定的送进焊丝。当焊丝接触到熔池时，同时伴随着如下3个过程发生。

① 较大的焊接电流通过焊丝进入焊缝和母材，使焊丝末端开始熔化。

② 在图中短弧区，焊接电流迅速提高。

③ 当初始焊接电弧较短时，电弧电压值降低，电弧熄灭。

B、采用平特性焊接电源可以使电流持续增加，主要是为了保持焊接电压稳定并提高电弧电压。此时电弧保持稳定，熔化的焊丝继续向焊接熔池熔敷金属。

C、当焊接电流与电压继续增加时，焊丝在焊缝上形成一个圆锥形区域，通过持续的送丝过程，将更多的焊丝送进该圆锥形区域中。

D、随着焊接电压和电流继续增加，更多焊丝的送进，锥形区域不断扩大，接着焊丝在锥形顶部开始产生缩颈，为下一步的剪切作准备。电磁剪切力主要是焊接电流通过焊丝与焊缝熔敷金属之间的短路过渡产生的，电磁剪切力沿着焊丝的方向向内辐射。

E、从D开始，焊丝与焊缝上部形成的锥形区域分离，电弧再引燃，电流开始降低，电压从短路过渡电压升高到电弧电压，熔滴停止向焊缝中过渡。

F、电弧对焊丝和焊缝进行加热。

G、在电弧区，利用电弧热清除锥形区域，使之熔入焊缝中，增加焊缝和焊丝的热量，为下一个焊接周期作准备。

H、当电压降低到电弧电压以下时，短路过渡过程结束，焊丝接触到焊缝并熄灭。

短路过渡工艺过程中的注意事项如下。

① 焊丝熔滴只在短路过渡时才能熔入焊缝金属中，并且没有金属离子通过电弧。

② 短路过渡的熔滴过渡周期为20～250次/s。

③ 在短路过渡过程中，电流产生的磁力场是主要影响因素，而重力不是主要因素，因此所有的焊接位置均可以采用。

④ 焊丝周围的电流磁力场在短路过渡过程中会引起电磁收缩效应，焊丝顶部熔化的金属熔滴在电磁收缩力的作用下转变成球形熔滴并附着在顶部，形成一个自由熔滴并进人焊接熔池。

⑤ 短路过渡适合于直径为1.2mm焊丝的焊接。

⑥ 厚板材料采用大直径焊丝，并且采用喷射过渡来提高金属熔敷效率。

⑦ 短路过渡对于母材的焊接热量输入较低，因此比较适合焊接薄板，焊接过程中不会产生烧穿现象，常用于焊接板厚小于5mm的碳钢和低合金钢。

自由过渡：熔滴从焊丝端头脱落后，通过电弧空间自由运动一段距离后落入熔池的过渡形式称为自由过渡。因条件不同，熔滴的自由过渡又可分为滴状过渡和喷射过渡两种形式。

滴状过渡：焊接电流较小时，熔滴的直径大于焊丝直径，当熔滴的尺寸足够大时，主要依靠重力将熔滴缩短拉断，熔滴落入熔池，熔滴的这种过渡形式称为滴状过渡。

（1）轴向滴状过渡：焊条电弧焊、富氩混合气体保护焊时，熔滴在脱离焊条(丝)前处于轴向(下垂)位置(平焊时)，脱离焊条(丝)后也沿焊条(丝)轴向落入熔池，这种过渡形式称为滴状过渡。

（2）非轴向滴状过渡：多原子气氛(CO2、N2、H2)中，阻碍熔滴过渡的力大于熔滴的重力，熔滴在脱离焊丝之前就偏离轴线，甚至上翘，在脱离焊丝之后，熔滴一般不能沿焊丝轴向过渡，形成飞溅，称为熔滴的非轴向滴状过滤。

喷射过渡

熔滴呈细小颗粒并以喷射状态快速通过电弧空间向熔池过渡的形式，称为喷射过渡，喷射过渡可分为射滴过渡和射流过渡两种形式。

（1） 射滴过渡：在某些条件下，形成的熔滴尺寸与焊丝直径相近，焊丝金属以较明显的分离熔滴形式和较高的速度沿焊丝轴向射向熔滴的过渡形式，称为射滴过渡。

（2） 射流过渡：在某些条件下，因电弧热和电弧力的作用，焊丝端头熔化的金属压成铅笔尖状，以细小的熔滴从液柱尖端高速轴向射入熔池的过渡形式，称为射流过渡。这些直径远小于焊丝直径的熔滴过渡，频率很高，看上去好像是在焊丝端部存在一条流向熔池的金属液流。

熔滴过渡时产生飞溅的原因

焊接过程中向周围飞散的金属颗粒，叫飞溅。强烈的飞溅会影响电弧燃烧的稳定性，沾污焊缝附近的金属，堵塞喷嘴(气体保护焊时)，对焊缝质量十分不利。

产生飞溅的原因有以下几个方面：

1、气体爆炸引起的飞溅，焊条电弧焊及气体保护焊时，由于冶金反应，液态金属内部将产生大量CO气体，气体的析出十分猛烈，尤如爆炸，使液态金属发生粉碎形的熔滴，溅落在焊缝两侧的母材金属上，成为飞溅。

2、斑点压力引起的飞溅  电弧中的带电质点——电子和阳离子，在电场的作用下，向两极运动，撞击在两极的斑点上产生机械压力，称为斑点压力。斑点压力是阻碍熔滴过渡的力，焊丝端部的熔滴在斑点压力的作用下，十分不稳定，不断地跳动，有时被顶到焊丝的侧面，甚至使熔滴上翘，最终在重力和斑点压力的共同作用下，脱离焊丝端部成为飞溅。焊条电弧焊和CO2气体保护焊采用直流正接极性时，经常会发生这种类型的飞溅。

3、短路过渡引起的飞溅  CO2气体保护焊采用熔滴短路过渡时，在短路的最后阶段，如果还继续增大焊接电流，这时的电磁收缩力促使熔滴往上飞去，引起强烈飞溅。

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草地飞龙

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