焊接电弧及熔滴控制

电弧焊的熔滴过渡§6—5电弧焊的熔滴过渡熔滴是电弧焊时，在焊条（或焊丝）端部形成的和向熔池过渡的液态金属滴。

熔滴通过电弧空间向熔池转移的过程称为熔滴过渡。

熔滴过渡对焊接过程的稳定性，焊缝形成，飞溅及焊接接头的质量有很大的影响，因此了解这个问题对于掌握熔化极焊接工艺是很重要的。

金属熔滴向熔池过程的形式，大致可分为三种即：滴状过渡、短路过渡、喷射过渡为什么熔滴过渡会有上述这些不同的形式呢？这是由于作用于液体金属熔滴上的外力不同的缘故。

在焊接时，采取一定的工艺措施。

就可以改变熔滴上的作用力，也就使熔滴按人们所需要的过渡形式自焊条向熔池过渡。

一熔滴过度的作用力1熔滴的重力任何物体都会因为本身的重力而具有下垂的倾向。

平焊时，金属熔滴的重力起促进熔滴过渡作用。

但是在立焊及仰焊时，熔滴的重力阻碍了熔滴向熔池过渡，成为阻碍力。

2表面张力液体金属象其它液体一样具有表面张力，即液体在没有外力作用时，其表面积会尽量减小，缩成圆形，对液体金属来说，表面张力使熔化金属成为球形。

焊条金属熔化后，其液体金属并不会马上掉下来，而是在表面张力的作用下形成球滴状悬挂在焊条末端。

随着焊条不断熔化，熔滴体积不断增大，直到作用在熔滴上的作用力超过熔滴与焊芯界面间的张力时，熔滴才脱离焊芯过渡到熔池中去。

因此表面张力对平焊时的熔滴过渡并不利。

但表面张力在仰焊等其它位置的焊接时，却有利于熔滴过渡，其一是熔池金属在表面张力作用下，倒悬在焊缝上而不易滴落；其二当焊条末端熔滴与熔池金属接触时，会由于熔池表面张力的作用，而将熔滴拉入熔池。

表面张力越大焊芯末端的熔滴越大。

表面张力的大小与多种因素有关，如焊条直径越大焊条末端熔滴的表面张力也越大；液体金属温度越高，其表面张力越小，在保护气体中加入氧化性气体（Ar—O2 Ar—CO2）可以显著降低液金属的表面张力，有利于形成细颗粒熔滴向熔池过渡。

3电磁力向相同，则这两根导体彼此相吸，使这两根导体相吸的力叫做电磁力，方向是从外向内，图1所示。

电焊条的原理电焊条是电弧焊接中的一种重要焊接材料，它承担着导电、导热、气体保护和添加合金等多种功能。

电焊条的原理是通过电弧的高温作用，使焊接材料和工件熔化，然后冷却凝固，从而实现焊接的目的。

下面我们将详细介绍电焊条的原理及其工作过程。

首先，电焊条的原理是基于电弧的产生和维持。

当两个导电材料之间施加足够的电压，电流通过导电材料形成电弧，产生高温和强烈的光辐射。

电弧的高温可以使焊接材料和工件表面熔化，形成熔池，然后冷却凝固成为焊缝。

电焊条在这个过程中起到了导电导热的作用，帮助维持电弧的稳定性，从而实现焊接。

其次，电焊条的原理还涉及到气体保护和合金添加。

在电弧焊接过程中，电焊条会释放出一定的气体，形成气体保护层，防止焊接熔池受到空气中氧气和氮气的污染，保证焊接质量。

同时，电焊条中还含有一定的合金元素，可以在焊接过程中向焊缝中添加合金，改善焊接材料的性能。

另外，电焊条的原理还包括了熔化的控制和焊接熔滴的传递。

在电弧焊接过程中，电焊条和工件之间的电流会产生热量，使电焊条熔化并形成熔滴，通过电弧的作用传递到工件表面，形成焊缝。

电焊条的化学成分和外部电流的控制可以影响熔滴的形成和传递，从而影响焊接的质量和效果。

最后，电焊条的原理还涉及到焊接材料的选择和工艺参数的调整。

不同的焊接材料和工件需要选择适合的电焊条，同时在实际焊接过程中需要根据不同的工艺要求调整电流、电压、焊接速度等参数，以保证焊接质量和效果。

总结一下，电焊条的原理是基于电弧的高温作用，通过导电导热、气体保护和合金添加等多种功能，实现焊接材料和工件的熔化、冷却凝固，从而完成焊接过程。

在实际应用中，我们需要充分理解电焊条的原理，合理选择焊接材料和工艺参数，以确保焊接质量和效果。

电弧焊接中的熔滴运动与形成规律研究电弧焊接是一种常见的金属焊接方法，通过电弧的热量将金属材料熔化并连接在一起。

在焊接过程中，熔滴的运动和形成规律对焊接质量起着重要的影响。

本文将探讨电弧焊接中熔滴的运动和形成规律的研究。

电弧焊接过程中，焊丝被电弧加热并熔化，形成熔滴。

熔滴在电弧的作用下，由焊丝上脱离并向焊缝方向运动。

熔滴的运动和形成规律直接决定了焊缝的形状和质量。

首先，熔滴的运动主要受到电弧力和重力的影响。

电弧力是由电弧的热气流产生的，它会将熔滴推向焊缝。

而重力则会使熔滴下落。

因此，在水平焊接时，熔滴会沿着焊缝方向运动；而在垂直焊接时，熔滴会向下落。

其次，熔滴的形成规律与焊接电流和电弧长度有关。

焊接电流的大小会影响焊丝的熔化速度和熔滴的形成。

当焊接电流较大时，焊丝熔化速度加快，熔滴形成较大；而当焊接电流较小时，焊丝熔化速度减慢，熔滴形成较小。

此外，电弧长度的变化也会影响熔滴的形成规律。

电弧长度较长时，焊丝熔化速度较慢，熔滴形成较小；而电弧长度较短时，焊丝熔化速度较快，熔滴形成较大。

另外，熔滴的形成还与焊接速度和焊丝直径有关。

焊接速度的变化会影响焊丝的熔化速度和熔滴的形成。

当焊接速度较快时，焊丝熔化速度加快，熔滴形成较大；而当焊接速度较慢时，焊丝熔化速度减慢，熔滴形成较小。

焊丝直径的变化也会影响熔滴的形成规律。

焊丝直径较大时，焊丝熔化速度较快，熔滴形成较大；而焊丝直径较小时，焊丝熔化速度较慢，熔滴形成较小。

此外，熔滴的形成还受到焊接工艺参数的影响。

焊接工艺参数包括焊接电流、电压、焊接速度等。

这些参数的变化会直接影响焊丝的熔化速度和熔滴的形成。

因此，在电弧焊接过程中，合理调节焊接工艺参数对于控制熔滴的形成规律至关重要。

综上所述，电弧焊接中熔滴的运动和形成规律是一个复杂的过程，受到多种因素的综合影响。

电弧力、重力、焊接电流、电弧长度、焊接速度和焊丝直径等因素都会对熔滴的形成和运动产生影响。

研究熔滴的运动和形成规律，可以帮助优化焊接工艺参数，提高焊接质量和效率。

磁控高效MIG焊电弧-熔滴-熔池耦合行为数值模拟研究磁控高效MIG焊电弧-熔滴-熔池耦合行为数值模拟研究随着工业领域的发展，对焊接技术的要求也越来越高。

在焊接过程中，电弧-熔滴-熔池三者之间的耦合行为对焊接质量和效率有着重要影响。

因此，研究电弧-熔滴-熔池之间的耦合行为对于优化焊接工艺具有重要意义。

为了深入了解磁控高效MIG焊中电弧-熔滴-熔池之间的相互作用，我们进行了数值模拟研究。

本研究基于计算流体力学（CFD）方法，采用了OpenFOAM软件进行数值模拟，并结合了磁流体力学（MHD）模型和多相流模型，对电弧-熔滴-熔池的行为进行了细致分析。

首先，我们从电弧的形成开始。

电弧是焊接过程中产生的高温等离子体，它是通过两个电极之间的电流放电产生的。

在磁控高效MIG焊中，强磁场的作用会对电弧产生显著影响。

我们通过模拟研究了磁场对电弧的形态和稳定性的影响。

结果表明，磁场的存在可以改善电弧的稳定性，并能够控制电弧的沿焊丝流动的方向。

接下来我们研究了熔滴脱落的过程。

熔滴是由焊丝在电弧作用下熔化而形成的液态金属滴，它的脱落对焊接质量有着重要影响。

通过数值模拟，我们探究了熔滴脱落的机理和影响因素。

研究结果表明，在磁场的作用下，熔滴的脱落更加稳定，并且可以控制脱落角度和速度，从而提高焊接效率和质量。

最后，我们对熔池的行为进行了分析。

熔池是焊接过程中形成的液态金属池，它对焊接接头的形成和稳定性有着重要的影响。

我们通过模拟研究了熔池的形状、尺寸和温度分布，并探讨了磁场对熔池行为的影响。

结果表明，在磁场的作用下，熔池形状更加稳定，温度分布更加均匀，从而提高焊接质量。

总之，本研究通过数值模拟研究了磁控高效MIG焊中电弧-熔滴-熔池之间的耦合行为。

结果表明，磁场的存在可以改善电弧的稳定性、控制熔滴脱落和熔池形状，从而提高焊接质量和效率。

本研究对于优化磁控高效MIG焊的工艺参数具有重要的借鉴意义，为进一步提升焊接技术水平提供了理论依据综上所述，本研究通过模拟研究了磁场对电弧、熔滴和熔池行为的影响，并发现磁场的存在可以显著改善焊接过程中的稳定性和控制性。

熔滴上的作用力熔滴上的作用力是影响熔滴过渡及焊缝成形的主要因素。

(1)、重力(2)、表面张力(3)、电弧力（包含几项力在内）(4)、熔滴爆破力(5)、电弧的气体吹送力F δ=2R πσ细焊丝焊丝直径较大而电流较小时重力及表面张力起主要作用1.重力及表面张力重力及表面张力2. 电弧力•电弧对熔滴和熔池的机械作用力包括：Ø电磁收缩力Ø等离子流力Ø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。

电磁收缩力•电磁力对熔滴过渡的影响取决于电弧形态等离子流力•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。

斑点力•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。

斑点力组成：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。

3. 爆破力熔滴内部的气体或者金属蒸发，在电弧高温的作用下，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。

短路过度时的爆破力示意图a) 短路b)爆破及再引燃总结：熔滴上的作用力及其特点重力（促进或阻碍熔滴过渡）表面张力（促进或阻碍熔滴过渡）电磁收缩力（促进或阻碍熔滴过渡）等离子流力（促进熔滴过渡）气体吹送力（促进熔滴过渡）金属蒸气的反作用力（阻碍熔滴过渡）斑点压力（阻碍熔滴过渡）爆破力（造成飞溅）在不同的焊接条件下，力的种类、大小不同，形成了不同的熔滴过渡形式。

射流过渡、熔滴过渡、脉冲过渡和短路过渡。

射流过渡、熔滴过渡、脉冲过渡和短路过渡是电弧焊接过程中常见的四种过渡状态。

这些过渡状态对焊接质量和焊接速度都有着重要的影响。

在本文中，我们将详细介绍这四种过渡状态的特点、影响和应对措施。

一、射流过渡射流过渡是电弧焊接过程中最常见的过渡状态之一。

在这种状态下，电弧的能量主要用于将金属表面加热并蒸发，形成一个高温、高速的气流。

这个气流可以将金属表面的氧化物和杂质吹走，从而清洁焊接区域，提高焊缝的质量。

射流过渡的特点是电弧稳定，焊接速度较快，但焊接质量较差。

这是因为在射流过渡状态下，电弧的能量主要用于加热和蒸发金属表面，而不是用于熔化金属。

因此，焊接区域的温度较低，焊缝的质量也较差。

应对措施：为了提高焊接质量，可以采取以下措施：1.增加电流密度，提高焊接区域的温度，促进金属的熔化。

2.增加焊接速度，减少射流过渡状态的时间，降低气流对焊缝的影响。

3.使用气体保护，减少氧化物和杂质的生成，提高焊缝的质量。

二、熔滴过渡熔滴过渡是电弧焊接过程中另一种常见的过渡状态。

在这种状态下，电弧的能量主要用于熔化金属，形成熔滴。

这些熔滴会从电极上脱落，落在焊缝上，形成焊缝。

熔滴过渡的特点是电弧不稳定，焊接速度较慢，但焊接质量较好。

这是因为在熔滴过渡状态下，电弧的能量主要用于熔化金属，形成熔滴。

这些熔滴可以充分熔化金属，形成均匀的焊缝。

应对措施：为了提高焊接速度，可以采取以下措施：1.减小电流密度，降低焊接区域的温度，减少熔滴的形成。

2.增加焊接速度，减少熔滴过渡状态的时间，提高焊接效率。

3.使用适当的电极直径和电极形状，使电弧稳定，减少熔滴的飞溅。

三、脉冲过渡脉冲过渡是一种特殊的焊接过渡状态。

在这种状态下，电弧的能量以脉冲形式释放，每个脉冲的时间很短，但能量很大。

这种方式可以使焊接区域的温度快速升高，熔化金属，形成焊缝。

脉冲过渡的特点是焊接速度快，焊接质量好，但需要特殊的焊接设备和技术。

熔滴过渡：电弧焊时，焊丝（或焊条）的末端在电弧的高温作用下加热熔化，熔化的金属积累到一定程度便以一定的方式脱离焊丝末端，并过渡到熔池中去，这个过程称作熔滴过渡。

熔化极电弧焊时，焊丝的作用：1、作为电弧的一极导电并传输能量，2、作为填充材料向熔池提供熔化金属并和熔化的母材一起冷却结晶形成焊缝。

焊丝熔化的热源：1、熔化极电弧焊焊丝的熔化主要依靠阴极区（直流正接）或者阳极区（直流反接）所产生的热量及焊丝自身的电阻热。

弧柱的热辐射是次要的。

2、非熔化极电弧焊填充焊丝时，主要依靠弧柱热来熔化焊丝。

电弧的静特性：是指在电极材料，气体介质和弧长一定的情况下，电弧稳定燃烧时，焊接电流与电弧电压的变化关系，也成伏-安特性。

Ua=f(i)Ua=U k+U C+U AU a—电弧电压；U k阴极压降；U C弧柱压降；U A阳极压降电弧产热能量关系：焊接电弧是具有很强能量的导电体，其能量来源于焊接电源。

单位时间焊接电源向阴极区、弧柱区、阳极区提供的总能量表示为：P=P K+P C+P A=I U k+IU C+IU A阴极区产热：在阴极压降的环境下，电子和正离子不断的产生，消失，运动，构成了能量的转变和传递过程。

P K=I(U k– U w– U T)U k阴极压降，U w电子逸出电压，U T弧柱区温度等效电压阳极区产热：P A= I(U A + U w+ U T)弧柱区的产热：P C=IU c电弧的温度分布：1、纵向温度分布：阴极区和阳极区的电流密度和能量密度均高于弧柱区，但是温度的分布却与电流密度和能量密度不同，是电极的温度低而弧柱区温度较高，这是因为电极区受到电极材料的熔点和沸点的限制，而弧柱区中的气体和金属蒸气不受这一限制，而且气体介质的导热性能不如金属电极好，热量的散射相对较少，故而有较高的温度。

一般来讲，阴极因为要发射电子消耗能量较多，故温度比阳极低一些，阴极温度为2200~3500k，而阳极温度为2400~4200K。

焊接过程中电流电压与熔池熔滴的关系
在焊接过程中，电流、电压与熔池熔滴的关系是密切而微妙的。

这种关系主要体现在电流和电压对熔池深度和宽度的影响上。

首先，电流的大小会直接影响熔池的深度。

随着电流的增大，熔池的深度也会相应增大。

这是因为更大的电流会产生更多的热量，使得焊接区域的金属更容易熔化，从而形成更深的熔池。

其次，电压的大小则会影响熔池的宽度。

电压越大，熔池的宽度也会越宽。

这是因为电压决定了电弧的特性和焊接速度，电弧的长度和强度直接影响熔池的大小和形状。

此外，熔滴的形成和特性也与电流和电压的设定有关。

熔滴是在焊接过程中，由熔化的金属在电弧的作用下形成的，其大小和形状会受到电流和电压的影响。

合适的电流和电压设定可以帮助形成稳定、均匀的熔滴，从而提高焊接质量和效率。

同时，还需要考虑焊接速度、焊接材料类型以及母材本身的特性等因素，它们也会对熔池和熔滴的形成产生影响。

例如，焊接速度过快可能导致熔池过浅，焊接速度过慢则可能导致熔池过深，影响焊接质量。

总的来说，电流、电压与熔池熔滴的关系是焊接过程中的核心问题之一，合理的设定和控制这些参数是确保焊接质
量和效率的关键。

焊接电弧的偏吹成因与控制[摘要] 焊接电弧的偏吹会给焊接工作造成不少困难，还会使焊缝产生气孔、未焊透和焊偏等缺陷，因此必须根据电弧偏吹的规律，采取相应的措施加以克服或减少电弧偏吹的现象。

[关键词] 焊接电弧偏吹短弧焊接小电流焊接1 前言电弧偏吹会使焊接电弧失去刚直性,造成电弧飘摆和不稳定,甚至导致电弧熄灭；电弧不稳定，会使熔滴过渡不规则,导致焊缝成形不良,会在焊缝中引起未焊透、夹渣等缺陷，此外，偏吹还会混入有害气体,影响焊缝的内在质量。

因此,必须研究电弧磁偏吹产生的原因,尽可能克服有害影响。

2焊接电弧偏吹的原因在正常情况下焊接时，电弧的中心轴线总是保持着沿焊条电极的方向。

随着焊条变换倾斜角度，电弧也跟着电极轴线的方向而改变。

因此，我们就利用电弧这一特性来控制焊缝成型。

但有时在焊接过程中，因气流的干扰、磁场的作用或焊条偏心的影响，使电弧中心偏离电极轴线的现象，这种现象称为电弧偏吹。

在焊接过程中，有时电弧偏吹的现象会引起电弧强烈的摆动甚至发生熄弧，不仅使焊接过程发生困难，而且影响了焊缝成形和焊接质量，因此焊接时应尽量减少或防止电弧偏吹现象。

引起电弧偏吹的原因很多，一般归纳为以下几方面：（1）焊条的偏心度过大所谓焊条的偏心度就是指焊条药皮沿焊芯直径方向偏心的程度。

焊条偏心度过大，主要是焊条的质量问题。

由于焊条药皮厚薄不匀，药皮较厚的一边比药皮较薄的一边熔化时需吸收更多的热，因此药皮较薄的一边很快熔化而使电弧外露，迫使电弧往外偏吹，如下图所示。

在焊接时遇到这种情况，通常采用调整焊条倾斜角度（使偏吹方向转向熔池）的方法来解决。

但如果焊条的偏心度过大时，仅依靠调整焊条倾斜角度是不能确保焊接质量的。

因此，为了保证焊接质量，在焊条生产中对焊条的偏心度有一定的限制，一般规定焊条的偏心度不超过3%。

符合这项标准的焊条，焊接时不会造成明显的偏吹。

焊条的偏心度计算方法如下：上式中各符号如下图所示。

（2）电弧周围气流的干扰电弧周围气体的流动也会把电弧吹向一侧而造成偏吹。

fcaw焊接工艺参数焊接工艺参数是指在焊接过程中，对电弧焊接设备的电流、电压、送丝速度等参数的设置。

正确选择和调整焊接工艺参数可以保证焊缝的质量和焊接效率。

以下是关于焊接工艺参数的相关参考内容。

一、焊接电流的选择焊接电流是决定焊接熔滴形成和传输的主要参数，它影响焊缝的形貌和焊接质量。

选择适当的焊接电流可以实现良好的焊接效果。

一般根据焊丝直径选择合适的电流范围。

焊丝直径较小时，应采用较低的电流；焊丝直径较大时，应采用较高的电流。

二、焊接电压的调整焊接电压是控制焊接电弧长度和电弧稳定性的重要参数，直接影响焊接速度和熔滴传输。

在焊接工艺参数选择上，应使焊缝的熔滴均匀、熔合好，焊缝形貌规整。

一般情况下，焊接电压较低时，易于产生较小的焊缝焊凸，但熔深较浅；焊接电压较高时，焊缝焊凸较大，但熔深较深。

因此，根据焊接材料的要求和焊接工艺的需要，选择合适的焊接电压。

三、送丝速度的控制送丝速度是指焊丝在焊接过程中的速度。

送丝速度的控制与电弧长度、焊接电流等密切相关。

焊接电流一定时，增加送丝速度可以减小电弧长度，加快焊接速度。

而焊接速度的快慢也会影响焊接质量和焊接效率。

送丝速度快时，焊接速度快，但焊缝熔凝不充分，焊缝质量可能较差；送丝速度慢时，焊接速度慢，但焊缝质量较好。

因此，在实际的焊接过程中，应根据焊接要求和焊接工艺选取合适的送丝速度。

四、熔化系数的调整熔化系数是控制焊丝熔化率和熔滴传输的参数。

通过调整熔化系数，可以改变焊缝的熔化程度和焊接速度。

熔化系数的确定需要结合焊接材料的特性、焊接电流、焊接电压等因素进行综合考虑。

五、气体保护参数的选择在焊接过程中，需要采用气体保护来防止氧、氮等有害气体对焊接熔池的污染。

根据不同的焊接材料和焊接要求，选择合适的气体保护剂种类和气体流量。

总结起来，焊接工艺参数的选择涉及电流、电压、送丝速度、熔化系数和气体保护参数等多个方面，需要根据焊接材料的特性、焊接要求和焊接工艺的需要进行综合调整。

焊条电弧焊的基本操作方法
焊条电弧焊是一种常用的金属焊接方法，它主要采用负极直流（DCEN）或者是交流（AC）电源，通过电极产生的电弧来加热和熔化被焊接的金属，并且利用熔融的金属将被焊接的金属连接在一起。

以下是焊条电弧焊的基本操作方法：
1. 准备设备：将焊接机放置在平稳的地方，接上电源并调整电压和电流，选择合适的焊条和电极，准备好所需的保护设备，例如手套、面罩和焊衣等。

2. 准备工作：将要焊接的金属表面清洁干净，去除油污和氧化物，在整个焊接过程中保持焊接区域干燥、干净和光亮。

3. 安装电极：将电极插入电极夹中，调整电极夹的位置和间距，确保电极和工件之间的距离适当。

4. 开始焊接：点亮电弧电极，将电极靠近工件开始焊接，按照预定的焊接顺序进行工作。

焊接的位置要随着焊条的熔化向前移动，避免电弧停留在一个地方造成氧化和冷却。

5. 控制熔滴和温度：焊接过程中，要注意熔滴的大小和位置，同时要控制焊接区域的温度，以及注意防止过热和过烧。

如果需要再次焊接，必须清除焊接残渣和污物，否则会影响下一次焊接。

6. 结束焊接：当焊接完成后，关闭电源和电极，待焊接部位完全冷却后，可以移除所有的保护设备，检查焊缝的质量和可靠程度。

以上就是焊条电弧焊的基本操作方法，需要注意的是，在操作焊接过程中要安全第一，保护好自己的身体，同时也要注意保护所在场所的环境和设备设施。