熔滴過渡是指在電弧熱作用下，焊絲或焊條端部的熔化金屬形成熔滴，受到各種力的作用從焊絲端部脫離並過渡到熔池的全過程。它與焊接過程穩定性、焊縫成形、飛濺大小等有直接關係，並最終影響焊接質量和生產效率。
基本介紹
- 中文名：熔滴過渡
- 外文名：material transfer
- 類型：自由過渡、接觸過渡等
- 影響因素：重力、表面張力、焊絲尺寸等
- 控制方法：脈衝電流控制法等
- 學科：機械工程
類型,影響因素,控制方法,
類型
1．自由過渡
自由過渡是指熔滴在電弧空間自由飛行，焊絲端頭和熔池之間不發生直接接觸的過渡方式。
(1)滴狀過渡其特點是熔滴直徑大於焊絲直徑。
2)細滴過渡。條件：較大電流時，如大電流
氣體保護焊。過渡頻率高，電弧穩定，焊縫質量高。
1)射滴過渡。熔滴直徑接近焊絲直徑，尺寸規則呈球形，沿軸向過渡。
形成原因：熔滴被弧柱籠罩，電弧呈鐘罩形，從而電磁收縮力形成較強的推力。
出現場合：鋁及其合金的氬弧焊及鋼的脈衝氬弧焊。
2)射流過渡。電流密度大，熔滴直徑小於焊絲直徑。
形成原因：電流密度大，焊絲熔化端部形成尖錐狀，出現金屬蒸發，電弧跳弧（此時電流稱為射流過渡的臨界電流），形成很強的等離子流力。
出現場合：大電流MIG焊或大電流富氬混合氣體保護焊。
3)亞射流過渡。介於接觸過渡與射滴過渡之問的熔滴過渡形式。
形成原因：因其電弧較短，在電弧熱作用下，形成的熔滴長大，在即將以射滴過渡時與熔池短路，在電磁收縮力的作用下斷裂形成過渡。
特點：短路前就已經形成細頸；短路時間短；飛濺小，焊縫成形美觀；電弧自調節能力強；主要用於鋁及其合金的焊接。
2．接觸過渡
接觸過渡又稱短路過渡，是指當電流較小，電弧電壓較低時，弧長較短，熔滴未長成大滴就與熔池接觸形成液態金屬短路，電弧熄滅，隨之金屬熔滴在表面張力及電磁收縮力的作用下過渡到熔池中去，熔滴脫落之後電弧重新引燃，如此交替進行的過渡方式。短路過渡是燃弧、熄弧交替進行的。短路過渡時，焊接平均電流較小。
3．渣壁過渡
渣壁過渡是埋弧焊和焊條電弧焊時熔滴過渡形式之一。埋弧焊時，電弧在熔渣形成的空腔內燃燒，熔滴中大部分是通過渣殼的內壁溜向熔池，這種過渡形式稱沿渣壁過渡；焊條金屬熔滴過渡形態由焊芯和藥皮的類型、成分及藥皮厚度決定，除了有前述的大熔滴過渡、噴射過渡、爆炸過渡等類型外，也有渣壁過渡。焊條熔滴渣壁過渡的特點是熔滴總是沿著焊條套筒內壁的某一側滑出套筒，並在沒有脫離套筒邊緣之前，已脫離焊芯端部而和熔池接觸（不構成短路），然後向熔池過渡，故又稱沿套筒過渡。渣壁過渡電弧穩定，飛濺小，綜合工藝性能優良，是理想的過渡形式。細熔滴和深套筒是焊條熔滴渣壁過渡形式的基本條件，使熔滴和熔渣表面張力減小，或焊條藥皮厚度增大，使套筒變長，都有利於渣壁過渡。
影響因素
焊絲端部熔化金屬形成的熔滴受到各種力的作用，各種力對熔滴過渡的影響是不同的作用在熔滴上的力主要有重力、表面張力、電磁力、等離子流力、斑點壓力等。
1．重力
重力對熔滴過渡的影響取決於焊縫的空間位置。平焊位置，重力方向和熔滴過渡的方向相同，促使熔滴脫離焊絲末端，有利於熔滴過渡；立焊和仰焊位置．重力阻礙熔滴脫離焊絲末端，不利於熔滴過渡。
2．表面張力
表面張力垂直作用於焊絲末端與熔滴相交並且相切的圓周面上，是在焊絲端頭上保持熔滴的主要作用力。表面張力可以分解為徑向分力和軸向分力。其中，徑向分力使熔滴在焊絲末端產生縮頸；軸向分力使熔滴保持在焊絲末端．阻礙熔滴過渡。因此，通常情況下(如平焊位置)，表面張力是阻礙熔滴過渡的。焊絲越細，表面張力越小，越有利於熔滴過渡。但在仰焊、立焊、橫焊時，由於熔滴與熔池接觸時表面張力有將熔滴拉入熔池的作用，且使熔滴或熔池不易流淌，有利於熔滴過渡。
3．電磁力
導體本身磁場所產生的力稱為電磁力。熔化極電弧焊時，電流通過焊絲、熔滴、電極斑點及弧柱的導電截面是變化的，電磁力軸向分力的方向也是變化的，但總是由小截面指向大截面。
4．等離子流力
在電磁力的收縮作用下，電弧電漿在電弧軸線方向產生的流體靜壓力稱為等離子流力，其大小與弧柱截面積成反比，即從焊絲末端向熔池表面逐漸減小。等離子流力隨等離子流從焊絲末端側面切入，然後流向熔池，有助於熔滴脫離焊絲，促進熔滴過渡。焊絲直徑越細，焊接電流越大，產生的等離子流力越大。
5．斑點壓力
在電場作用下，弧柱中的電子或正離子以極高的速度向焊絲端部的熔滴撞擊時所產生的力稱為斑點壓力。無論電源極性是正接還是反接，它的方向和熔滴過渡的方向總是相反的，是阻礙熔滴過渡的力。當然，正離子的質量要高於電子的質量，所以正離子撞擊熔滴時斑點壓力較大。由於直流正接時，焊絲作陰極，熔滴受正離子的撞擊，所以斑點壓力的阻礙作用大，對熔滴過渡的阻礙作用較強。
控制方法
當焊接材料和焊接方法確定後，對熔滴過渡形式和過渡過程進行控制，是保證獲得良好焊接結果的關鍵環節。最常用的方法是控制焊接參數，例如焊條電弧焊的短路過渡是靠壓低電弧和採用較小的電流，同時還要靠人工智慧和操作技巧來實現；埋弧焊是靠控制焊接電流、電弧電壓、電流種類或極性等焊接參數來控制渣壁過渡狀態的；熔化極氣體保護焊，除調整氣體成分和焊接參數外，尚可採用脈衝電流和脈衝送絲等方法進行控制。
1．脈衝電流控制法
脈衝電流控制法是熔化極氣體保護焊常用的一種控制熔滴過渡的方法，使焊接電流以一定的頻率變化來控制焊絲的熔化及熔滴過渡。對於純氬或富氬保護下的脈衝電弧焊，可在小電流的條件下實現穩定的射滴過渡或射流過渡。採用不同的脈衝電流頻率和不同的脈衝電流幅值，可實現一個電流脈衝過渡一滴或多滴，或多個脈衝過渡一滴的方式進行焊接。
脈衝電流焊可控制對母材的熱輸入和焊縫成形，以滿足高質量焊接的要求。
2．脈動送絲控制法
脈動送絲控制法是通過特殊的送絲機構，使送絲速度周期性變化以實現對熔滴過渡的控制。脈動送絲速度以正弦規律變化，以此決定了熔滴的形狀和過渡的速度。最初熔滴的運動速度緩慢，其上作用著指向焊絲的慣性力，該力使熔滴變扁；當送絲速度達最大值後，送絲速度逐漸降低，而熔滴因受慣性力作用仍繼續向前作加速運動，於是熔滴因拉長而形成縮頸，繼而從焊絲上拉斷，向熔池過渡。由於脈動送絲的慣性力促進熔滴過渡，因此脈動送絲焊接的最小電流將比電控脈衝焊的平均電流小10%～20%左右。
脈動送絲焊接，在電弧電壓較高時可實現無短路焊接；在電弧電壓較低時也可實現短路過渡，若焊接參數合適，則短路過程十分規則，飛濺小，焊接過程穩定。
這種焊接方法可用氬氣或
或混合氣體進行保護。適用於薄板及全位置焊接。
3．機械振動控制法
機械振動控制法焊接時，焊接參數和送絲速度都保持不變，只是機頭（包括送絲機構）以一定的頻率振動，使電弧長度按振動頻率由零(短路)變化到某一長度，然後再變到零。通過焊絲端頭與熔池的接觸和拉開(即電弧的熄滅和點燃)，將焊絲的熔化金屬過渡到熔池，這實質上與短路過程相同，只是外加的機械振動使短路過渡過程更加穩定，而且可控。機械振動的頻率大都採用100Hz，振幅可在0.5～3mm之間調節。機械振動控制法主要用於磨損零件的修復堆焊，如各種軸、桿等。通常用
作為保護氣體。
4．波形控制法
電流波形控制法是通過控制輸出電流波形，在短路過渡時，使金屬液橋在低的電流上升速度和低的短路峰值電流下爆斷，以便控制熔滴過渡，減少飛濺，改善焊縫成形。
