焊条电弧焊中的熔滴爆炸现象

2023-06-30 理论教育版权反馈

【摘要】：由图2-24a看出，停留在焊条端部的熔滴从第1帧开始发生气体的强烈逸出，至第5帧熔滴完全被破碎，在第5、6帧中看到破碎的熔滴在爆炸力的推动下向熔池过渡。图2-25 焊条熔滴发生爆炸过渡的高速摄影照片（三）焊条样品：E4303结构钢焊条，φ4mm；直流反接，I=180～190A；拍摄速度：1000f/s。熔滴的爆炸行为使熔滴的尺寸不均匀，导致熔滴的不均匀短路，这是熔滴的爆炸过渡形态重要特征之一。据统计熔滴爆炸过渡的频率一般可超过50s-1。

焊接时，当熔滴在形成、长大尚停留在焊条端部或在脱离焊芯向熔池的过渡过程中，由于冶金过程导致熔滴（也包括熔渣）发生的爆炸，使大熔滴分裂成细碎的小颗粒，形成了爆炸过渡，图2-22所示的高速摄影照片是熔滴猛烈爆炸的典型画面。

图2-22 结构钢焊条熔滴爆炸过渡的高速摄影照片

a）、b）E5113钛钙型结构钢焊条（德国），φ4mm，直流反接，I=165～175A c）E4301钛铁矿型结构钢焊条，φ4mm，交流，I=165～175A

图2-23是钛钙型E4303焊条发生爆炸过渡的高速摄影照片，其展示了一个熔滴发生爆炸过渡的过程。由照片看到，在焊条端部的熔滴先是分离出去细小的熔滴（第1、2帧照片），接着在第3～5帧熔滴发生了分裂，一部分熔滴进入熔池，而另一部分的熔滴形成了飞溅，这一过程从照片第3帧开始到第12帧结束，共10帧照片，大概进行了10ms。可以看到这一过程中熔滴的行为与其说是爆炸过渡，倒不如说是爆炸飞溅。其实爆炸过渡和爆炸飞溅的爆炸行为产生机理本来是一样的，都是由于冶金反应形成的CO气体瞬间的强烈释放引起的，表现的行为特征也相同，只不过是爆炸形成的碎滴进入熔池的成为爆炸过渡，而没有进入熔池向外飞散去的碎滴就成为爆炸飞溅。可以这样说，爆炸过渡和爆炸飞溅是共生的。

图2-23 焊条熔滴发生爆炸过渡的高速摄影照片（一）

焊条样品：E4303结构钢焊条，φ4mm；交流，I=195～210A；拍摄速度：1000f/s。

图2-24所示为选取的两幅爆炸过渡的高速摄影照片。由图2-24a看出，停留在焊条端部的熔滴（包括熔渣）从第1帧开始发生气体的强烈逸出，至第5帧熔滴完全被破碎，在第5、6帧中看到破碎的熔滴在爆炸力的推动下向熔池过渡。由于在套筒边缘外露的熔滴尺寸不太大，爆炸进行得不太猛烈，破碎的熔滴进入了熔池，未看到向四周散去的飞溅物。图2-24b展示了十分强烈的一次爆炸行为，熔滴完全被突然释放的气体破碎，看不到一个大一些的熔滴，细碎的熔滴一部分进入熔池，一部分形成飞溅（第5、6帧照片）。

图2-24 焊条熔滴发生爆炸过渡的高速摄影照片（二）

a）E4303钛钙型结构钢焊条，φ4mm，交流，I=190～200A b）E4301钛铁矿型结构钢焊条，φ4mm，交流，I=190～200A，拍摄速度：1000f/s。

图2-25所示为E4303焊条发生爆炸过渡过程的高速摄影照片。由图看出，焊条端部的熔滴在第3、4帧时发生爆炸，爆炸发生在焊条端部的熔滴根部，爆炸并没有使熔滴完全破碎，爆炸形成的气体动力把大块的熔滴推向熔池，爆炸过程（第3～7帧照片）进行了约5ms。图中第8～14帧照片看到的是爆炸过程中破碎的熔体散落的过程和大块熔滴（也包括熔渣）进入熔池的过程，散落的细碎熔滴一部分进入熔池，其中还有一部分形成飞溅。

图2-25 焊条熔滴发生爆炸过渡的高速摄影照片（三）

焊条样品：E4303结构钢焊条，φ4mm；直流反接，I=180～190A；拍摄速度：1000f/s。

由这幅高速摄影照片可以看到，与图2-24中的熔滴的爆炸情况不同，悬挂在焊条套筒外面的发生爆炸的熔滴尺寸比较大，为了便于观察，在拍摄高速摄影照片时比焊接时的实际弧长要长一些，毫无疑问采用正常的弧长焊接时熔滴将会与熔池发生短路。熔滴的爆炸行为使熔滴的尺寸不均匀，导致熔滴的不均匀短路，这是熔滴的爆炸过渡形态重要特征之一。不仅如此，更有大量较细碎的熔滴形成不短路过渡。据统计熔滴爆炸过渡的频率一般可超过50s^-1。

焊条电弧焊中的熔滴爆炸现象

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