作业1

作业一

1. 对不同熔滴过度形式比较，包括形成条件，熔滴过度过程的不同特点，应用等内容。 答 一、熔滴过渡的分类：

① 自由过渡（Free Flight），是指熔滴脱离焊丝末端前不与熔池接触，脱离焊丝后经电弧空间自由飞行进入熔池的一种过渡形式。包括：颗粒过渡（包括大颗粒过渡、排斥过渡和细滴过渡）、喷射过渡（包括射滴过渡、亚射流过渡、射流过渡和旋转射流过渡）和爆炸过渡。 ② 接触过渡（Bridging Transfer），是通过焊丝末端的熔滴与熔池表面接触成桥而过渡的。包括：短路过渡和搭桥过渡。 ③ 渣壁过渡（Slag Guiding Transfer），包括：沿渣壳过渡和沿药皮筒过渡。

二、形成条件、特点和应用

① 大颗粒过渡：高弧压、小电流，重力克服表面张力作用，电弧稳定性和焊

接质量比较差，可用于高电压、小电流 MIG焊。

②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

③细滴过度：高弧压，更大电流，电流比较大，电磁收缩力增大，表面张力作用减小，熔滴存在的时间短，熔滴细化，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。

④射滴过度：熔滴直径达到与焊丝直径相近时，电弧力使之脱离焊丝端头，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，电流必须达到一定的临界值，过渡形式才会从滴状过渡变为射滴过渡 。

射滴过渡特点：斑点力和重力促进熔滴过渡；表面张力阻碍熔滴过渡；飞溅小，成型好；电流有临界值，且电流区间窄；电弧成钟罩型。

⑤射流过度：熔滴呈细小颗粒，沿焊丝的铅笔尖状的端部以喷射状态快速通过电弧空间向熔池过渡的形式。

获得射流过渡的条件是采用纯氩或富氩保护气氛，直流反极性接法，除了保持高弧压（长弧）外，还必须使焊接电流大于某临界值。电弧从熔滴的根部扩张到颈缩的根部

射流过渡特点：跳弧；铅笔尖状；锥形电弧；等离子流力；指状熔深；电弧平稳,飞溅小 ；电流有临界值。

⑥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。 ⑦亚射流过度：大电流MIG焊铝合金时，弧压较低，电弧呈半潜状态，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。

亚射流过渡弧长比较短，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。

亚射流过渡特点：弧长比较短，潜弧，熔深大；但短路时间短路；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；保护效果好。

⑧爆炸过度：CO2保护焊时，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。飞溅大，金属过渡少。

⑨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短路液桥，电弧熄灭，熔滴在向熔池方向的表面张力及电磁收缩力的作用下过渡到熔池中去。随后，电弧重新引燃，如此交替，这种过渡称为短路过渡。短路过渡主要用于φ≤1.6mm的细丝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。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，正常的短路过渡要经过电弧燃烧形成熔滴—熔滴长大并与熔池接触短路熄弧—液桥缩颈而断开过渡—电弧复燃四个阶段；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 。

⑩搭桥过渡：非熔化极电弧焊，在表面张力、重力及电弧力的作用下，熔滴进入熔池。

形成条件：非熔化极填丝焊、气焊填丝

11渣壁过渡：熔滴沿着熔渣壁面流入熔池的一种过渡形式。 ○

形成条件：埋弧焊和焊条电弧焊。

2.了解STT、CMT焊接工艺 一、 STT焊接

STT表面张力过渡（Surface-Tension-Transfer），在熔滴过渡全过程的主要推动力为表面张力的一种孤独形式。短路过渡工艺中，每个熔滴的过渡期间总要经历两个“液态小桥”阶段，即熔滴与熔池早期接触的短路小桥与熔滴脱离液态焊丝之前的缩颈小桥。短路小桥一旦形成，电弧被液态金属短路熄灭，气体导电由液态金属导电所取代。由于液态金属的电阻远小于气体电弧的电阻，焊接二次回路阻抗大幅度减小，导致焊接电流快速增大。当较大的短路电流通过很小的导电截面时，其电流密度比燃弧期间要增大数百倍，极短的时间内强大的短路电流流经微小的导电截面会带来两个作用：一是更大的电磁压力阻碍了短路小桥向熔池的快速铺展；二是强大的焦耳热作用极易导致液态小桥汽化爆炸，尤其是短路小桥的爆炸，是焊接过渡工艺中飞溅大的主要原因。

短路小桥、缩颈小桥形成与存在期间通过很大的焊接电流是导致飞溅的本质原因。表面张力过渡理论认为，两个“小桥”存在期间，只要通过较大的焊接电流，就不可能较好的抑制液态小桥的汽化爆炸。只有把小桥的形成与存着期间的焊接电流降至比燃弧电流低得多的水平才能叫理想的遏制飞溅。

表面张力过渡工艺在缩颈小桥断裂之后再引燃电弧、熔滴形成与长大，该阶段为燃弧期，其余为熄弧期。整个熄弧期间（自熔滴与熔池接触短路开始，至缩颈断裂并完成过渡的瞬间为止），熔滴上没有等离子流力、电弧推力、斑点力、

金属蒸汽反作用力等力的作用，若不考虑重力与电磁力的作用，可以认为熔滴向熔池的铺展缩颈与断裂期间，全处于熔池与熔滴融合界面的表面张力的作用下。

STT工艺与传统技术下的短路过渡工艺相比有一下技术优势：①飞溅率降低90%，熔滴呈轴向过渡；②焊接烟尘降低50%；③作业环境更舒适（低烟尘、低飞溅、低光辐射）；④焊接热输入低；⑤具有良好的打底焊道全位置单面焊双面成形的能力；⑥操作容易，效率高等。非常适用于薄板、中厚板全位置焊接、封底焊道的单面焊双面成形、焊接机器人等焊接生产领域。

二、CMT焊接工艺

冷金属过渡（CMT）技术第一次将送丝与焊接过程控制直接地联系起来，实现了送丝监控与过程控制的统一。当数字化的过程控制监测到一个短路信号，就会反馈给送丝机，送丝机作出回应回抽焊丝，从而使得焊丝与熔滴分离。在全数字化的控制下，这种过渡方式完全区别于传统的熔滴过渡方式。

电弧燃烧过程中焊丝向熔池方向运动

当焊丝与熔池接触时，电弧熄灭，焊接电流减小

短路接触时，焊丝回抽帮助熔滴脱落，保持很小的短路电流

焊丝再向熔池方向运动，冷金属过渡过程重复进行

熔滴过渡形式

传统熔滴过渡一般分为4种形式：短路过渡、大颗粒过渡、喷射过渡和脉冲过渡。这几种过渡方式由熔滴表面张力、电磁收缩力和熔滴重量的综合作用形成，属“自然”过渡，容易受外界条件的干扰。而CMT是一种全新的熔滴过渡方式，根据现有的熔滴过渡模式定义，无法给CMT工艺分类，其工作区间如图1所示。

图1 溶滴过渡模式取决于电弧功率

CMT技术的特点

1 非常好的电弧稳定性

送丝过程受控并且和电弧过程相结合，意味着可以机械检测弧长并快速调节，这使得CMT的电弧异常的稳定，即使干伸长度发生较大的变化，也能够保证焊缝的熔合良好 2 精确的能量输入控制

CMT技术实现了无电流状态下的熔滴过渡。当短路电流产生，焊丝即停止前进并自动地回抽。在这种方式中，电弧自身输入热量的过程很短，短路发生，电弧即熄灭，热输入量迅速地减少。这意味着可以获得最低能的输入。

根据不同的要求，结合脉冲过渡，可以非常容易精确的控制能量的输入。 这样，即使在2-4点的位置上，也可以获得很好的熔透性，避免了未熔合缺

100% Puls 100% CMT Step less penetration control 陷。

3 优异的搭桥能力

优异的电弧稳定性和精确的低能量输入，CMT技术具有优异的搭桥能力，对装配间隙和错边的容忍性大，即使背面没有衬垫，根焊焊道也可以获得很好的背面成型。

板厚1.0mm 间隙1.3mm

4 更快的焊接速度

CMT过渡的频率高达60-70Hz，焊丝主动回抽促进熔滴的脱落，而不是像短路过渡由电流增长引起缩颈或者STT需要借助表面张力一样被动的过渡，使得CMT的焊接速度可以更快；在外部根焊打底时的速度比STT更快，可达450-600mm/min 5 无飞溅过渡

在短路状态下焊丝的回抽运动帮助焊丝与熔滴分离。通过对短路的控制，保证短路电流很小，从而使得熔滴过渡无飞溅。这就是CMT技术：无飞溅冷熔滴过渡。焊缝区域内无飞溅为后续的焊道提供了更好的质量保证。

焊接工程基础

学生姓名： 曹杰 200812010119 专业班级： 材料0801