加入CO2时,由于弧柱电场强度提高,电弧难以向上扩散,故随着CO2加入量增加,临界电流增大。当CO2加入量超过30%时(体积分数),已不能形成喷射过渡而具有CO2气体保护焊细滴过渡的特点。
(3)短路过渡:(简述)熔化极气体保护焊中的短路过渡主要用于φ1。2mm以下的细丝气体保护焊,采用低电压,小电流焊接工艺。由于电压低,电弧较短,熔滴尚未长成大滴时,就与熔池接触,形成短路液桥,在指向熔池方向的表面张力及电弧收缩力的作用下,形成过渡,这种过渡,电弧稳定,飞溅较小,焊缝成型良好,广泛用于薄板结构及全位置焊接。
正常的短路过渡过程,一般要经历:(a)电弧燃烧,形成熔滴;(b)熔滴长大与熔池接触和短路造成瞬时熄弧,(c) 液桥缩颈而断开,(d)再燃弧等四个阶段。实际上可以看作是"短路-燃弧"过程的周期性重复。短路过渡的稳定性主要从两个方面来评定:即飞溅大小和过渡频率,飞溅大小反映电弧柔顺、平稳的程度,过渡频率指的是每秒钟,熔滴过渡的次数。在恒速送丝条件下,焊丝末端形成熔滴尺寸越小,过渡频率越高,则每过渡一滴时,对电弧扰动就越小,因而短路过渡过程就越稳定。
另外,要保证短路过渡的稳定性,不但要求电源有合适的静特性,还要求电源要有合适的动特性,即对不同焊丝和工艺参数,能够有合适的短路电流上升速度(di/dt),同时还要提供2~3倍于焊接电流的短路峰值。短路电流值过大,会引起液桥激烈爆断,飞溅增大;短路电流值过小,不利于电弧的再引燃。
对于每一特定的焊丝直径、电弧电压、送丝速度以及输出电感量等条件,都可以获得相应的最高短路频率的****值范围,在这个范围内,具有****焊接效果。
短路过渡焊接的****效果是熔滴过渡均匀、燃弧能量充分、母材加热良好,具备这几个条件才能有良好的焊缝质量。
(5)熔滴过渡的控制--可控脉冲喷射过渡
上面所讲的几种熔滴过渡,是在严格的工艺条件下实现的,其应用范围有限,例如喷射过渡,要求焊接电流一定要大于某一临界值,所以连续射流过渡熔化极氩弧焊(直流MIG/MAG焊),只能用于中厚板,水平位置焊接,不能满足薄板、全位置焊的要求。为了满足薄板、全位置焊及热敏感材料高质量、高效焊接的要求,焊接界都注重研究熔滴过渡控制技术,如许多文献提出的,脉冲电流控制法和脉冲送丝控制法等。
脉冲电流控制是当前研究熔化极氩弧焊最注重采用的方法,它是通过控制峰值大于喷射过渡临界电流值的脉冲电流,并使脉冲频率变化,从而改变其平均电流值,以调节焊丝的熔化速度的办法来补偿弧长的变动,保证焊接过程的稳定。这种方法也可以称为恒流源特性的电流调节法,它既可以使电流峰值大于实现喷射过渡的临界值,又可以使平均电流值很小,来控制了母材的热输入量,从而实现对薄板的焊接和全位置的焊接。
控制脉冲电流的峰值和宽度(脉冲持续时间)就是控制脉冲能量,不同的脉冲能量和熔化效果会出现熔滴过渡的不同情况,以钢丝为例,会出现以下三种情况:
第一种,是一个脉冲周期中,过渡两个或多个细小的熔滴。出现这种情况的原因是脉冲电流峰值较大或脉冲电流持续时间较长,使脉冲能量较大所致。
第二种,是一个脉冲周期,过渡一个熔滴,这个熔滴等于或小于焊丝直径。实现这种过渡的脉冲能量正好等于产生一个熔滴所需的能量,且过渡频率与电流脉冲频率相等。由于脉冲电流值虽然大于临界电流值,但大的量不多,且脉冲持续时间较短,熔滴大多数是在脉冲电流峰值结束后,在基值电流初期才开始过渡的,过渡速度低。但熔滴仍沿焊丝轴向过渡,加速度较大,可用于仰、立等空间位置的焊接。一脉一滴过渡是目前公认的最好的过渡形式。
第三种是两个或多个脉冲电流才能过渡一个熔滴,熔滴直径等于或略大于焊丝直径,由于脉冲电流较小,持续时间短,脉冲能量弱,所以熔滴过渡频率低于脉冲电流频率,过渡的时刻多数在基值区,且有较大的随机性。
形成脉冲射流过渡的临界电流,一般高于连续射流过渡的临界电流。其大小同连续喷射过渡的情况一样,也受焊丝直径、保护气体成份、焊丝材质及伸出长度等因素影响。另外,为了能获得稳定的脉冲喷射过渡,脉冲电流峰值还必须与持续时间,基值电流大小、脉冲频率等参数互相匹配,才能有好的效果。
二、焊接条件对焊缝成形的影响
1、焊接电流是影响焊缝熔深的主要因素。电流大小与熔深,几乎成比例增加,但熔宽则随电流的增加只略有增加。
2、电弧电压是影响焊缝熔宽的主要因素。电压越高,焊缝熔宽明显增加,但对熔深影响不大。
3、焊接速度对焊缝形状和尺寸都有明显的影响。速度提高,熔深和熔宽都明显减小,因此,要提高焊速,必须提高焊接电压和电流,并保持两者的匹配。
4、熔化极电弧焊直流反接法的熔深和熔宽,都比直流正接法大。这是因为熔化极电弧焊的阴极产热量大于阳极(PK>PA),所以熔化极电弧焊一般采用直流反接法,工件接阴极。
脉冲电流焊接时,比与它的平均电流电压值相等的直流电流、电压值焊接时,能获得更大的焊缝熔深和熔宽。
5、焊丝的直径大小和伸长度的影响:焊丝直径越细焊缝熔深越深;焊丝伸长度增加,则电阻值增加,熔化量增加,焊缝余高增大,因此,焊丝的电流密度不要太大(小于100A/mm2),也不要伸得太长。
6、保护气体不同、对焊缝和熔深的影响也不同。CO2保护焊大电流细滴过渡,焊缝熔深较大,而短路过渡,焊缝形状相似,但熔深要浅得多。纯氩保护射流过渡的焊缝,中部深陷,称为杯状熔深,其根部易于形成气孔,有未熔透等缺陷,通常要加入少量的CO2、O2、He等可使熔深形状得到改善。
7、另外,还有间隙和坡口,电极(焊丝)的前倾与后倾、工件的厚度等都对焊缝成形有影响。
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