药芯焊丝CO2气体保护焊的熔滴过渡形态探究

2023-06-30 理论教育版权反馈

【摘要】：药芯焊丝CO2气体保护焊的熔滴过渡形态是药芯焊丝电弧物理现象最主要的特征表现，在第2章阐述了焊条熔滴过渡形态的特征，指出对于一定规格的焊条，由于使用的焊接电流大体上限制在不大的范围内，因此焊条的熔滴过渡形态主要决定于焊条自身的因素，如渣系、药皮组成物成分及物理化学性质、药皮的厚度等。这三种熔滴过渡形态反映了钛型药芯焊丝熔滴过渡的基本情况。

药芯焊丝是20世纪50年代发展起来的高效焊接材料，与实心焊丝相比，它可以通过粉芯添加物灵活地调整合金成分，设计和制备多品种焊接材料，适应各种类型钢材构件焊接的需要，在工艺性方面比实心焊丝飞溅小，工艺性能好，且具有生产效率高、焊接质量好、焊接成本低等优点。随着焊接自动化水平的提高，我国药芯焊丝已经取得了突飞猛进的发展，药芯焊丝电弧物理特性的研究对改进药芯焊丝工艺性能和冶金性能、提高产品品质、开展创新性研究、开发新产品都有实际意义。

药芯焊丝CO₂气体保护焊的熔滴过渡形态是药芯焊丝电弧物理现象最主要的特征表现，在第2章阐述了焊条熔滴过渡形态的特征，指出对于一定规格的焊条，由于使用的焊接电流大体上限制在不大的范围内，因此焊条的熔滴过渡形态主要决定于焊条自身的因素，如渣系、药皮组成物成分及物理化学性质、药皮的厚度等。而药芯焊丝则不同，由于同一规格的焊丝可以在很大的范围内调整焊接电流的大小，因此药芯焊丝的熔滴行为除了焊丝本身的因素外，很大程度上取决于焊接电参数。

国内外已经发表了一些研究药芯焊丝熔滴过渡行为的文献，对药芯焊丝在CO₂气体保护条件下的熔滴行为做了分析和描述。在参考文献[1]中作者认为药芯焊丝的熔滴过渡形态有如下几种情况：当电流较小、电压较高，如30V、160A（焊丝直径1.2mm）时，形成大滴排斥过渡，熔滴直径可以达到焊丝的2～2.5倍，而在较小电流和低电压情况下出现短路过渡；随着电流增加至240A时，斑点面积增大，熔滴所受到的等离子体流力和电磁力增大，熔滴过渡频率提高，熔滴直径减小到相当于焊丝直径的1.5倍，形成细颗粒过渡。细颗粒过渡时焊接过程稳定、飞溅小、焊缝成形良好、生产效率较高，因此细颗粒过渡应是药芯焊丝熔滴过渡的主要形式。在使用Ar气或混合气体保护的条件下，药芯焊丝可以出现射滴过渡和射流过渡。

参考文献[2]认为，酸性渣系药芯焊丝CO₂气体保护时，在不同的参数下熔滴过渡类型分为三种：在小焊接电参数（19V、160A）条件下焊接时为短路过渡；当采用26V、240A中等参数时，熔滴为大颗粒过渡；在强参数（即大电流、高电压）条件下焊接时（36V、300A），熔滴沿着非轴向路径形成细颗粒过渡。并指出：与其他弧焊方法相比，药芯焊丝有周向旋转、非轴向过渡、药芯滞熔和分离过渡等特征。参考文献[3]认为，随着焊接参数增大，酸性、碱性、金属芯药芯焊丝均依次出现短路过渡、大滴排斥过渡、细颗粒过渡，均未发生喷射过渡。孙咸、王红鸿等发表多篇论文^[4-8]，认为药芯焊丝的熔滴过渡形态基本属于非轴向细颗粒滴状过渡形态，并发现了大角度排斥过渡现象和小角度排斥过渡现象及对工艺性的重要影响。焊丝以大角度排斥过渡为主时，工艺性较差，焊丝以平稳的小角度排斥过渡为主时，工艺性得到改善。文献还阐述了改善熔滴过渡特性的新观点，即控制熔滴尺寸是必要条件，而控制“熔滴大角度过渡次数”“熔滴存在时间和过渡间隔均匀性”“熔滴依附渣柱过渡次数”等参数是充分条件，二者缺一不可。

参考文献[9]用图表较具体地注明了实心焊丝、药芯焊丝在不同的焊接参数下熔滴过渡的形态，指出药芯焊丝当电流较小（约150A）时，熔滴为短路过渡，当电流超过170A，一直增加到350A时，以上熔滴为排斥过渡。

根据作者的研究^[10]，药芯焊丝CO₂气体保护焊的熔滴过渡形态分为三种：在小焊接参数条件下为粗大熔滴排斥过渡；在中等参数条件下焊接时，送丝速度增大，电磁收缩力对熔滴过渡的影响增强，使得熔滴在没有长大到很大尺寸时便与熔池接触短路，在熔池的表面张力作用下迅速向熔池过渡，过渡形态由排斥过渡向表面张力过渡转变；当电流加大到320A（焊丝直径1.2mm）以上时，由于电流的增大，电磁收缩力起更大的作用，促使熔滴在未能长大之前从焊丝端部脱离，同时电流的增大，还使熔滴温度升高，表面张力进一步减小，熔滴进一步变细，逐渐形成细颗粒过渡。这三种熔滴过渡形态反映了钛型药芯焊丝熔滴过渡的基本情况。

药芯焊丝CO2气体保护焊的熔滴过渡形态探究

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