第二章焊丝熔化与熔滴过渡.docx

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第二章焊丝熔化与熔滴过渡

第二章焊丝的熔化及熔滴过渡

熔化极电弧焊的焊丝（条）具有两个作用：

一是作为电极并与工件之间产生电弧；另是本身被加热熔化并作为填充金属过渡到熔池中去。

焊丝（条）的熔化及熔滴过渡，是熔化极电弧焊接过程中的重要物理现象，熔滴过渡方式及特点将直接影响焊接质量和生产效率。

第一节焊丝的加热与熔化

一、焊丝的加热与熔化特性

熔化极电弧焊时焊丝（条）的熔化主要是靠阴极区（正接）或阳极区（反接）所产生的热量，弧柱区所产生的高温辐射热量对焊丝（条）熔化居次要地位。

阴极区与阳极区的产热情况是不同的，热功率分别表示为：

Pk=I（Uk-Uw-UT）

PA=I（UA+UW+UT）

可知焊丝端部的产热量都与焊接电流式成正比，它的比例常数等于式（1-23）、（1-24）中括号内的数值表示。

，将其称为焊丝熔化的等效电压并用值的大小与极性、电极材料、工艺参数及气体介质等因素有关。

在电弧情况下，若弧柱温度为6000K时，UT<1V。

当电流密度较大时，UA近似为0，前式分别简化为：

Pk=I（UK-UW）

PA=IUW

即阴极区与阳极区的产热量和多少主要与UW和UK值有关。

焊丝接正极时产生的热量主要决定于材料逸出电压UW和电流大小。

UW是与材料有关的数值，材料一定时，阳极区产热量多少只是与电流大小有关。

当焊丝接负极时，其加热熔化情况则与（UK-UW）值有关。

实践表明，影响阴极区压降UK值大小的因素较多，它们会影响阴极发射电子，也就必然影响阴极区域产热多少及焊丝的加热与熔化情况。

熔化极气体保护焊接时，焊丝均为冷阴极材料；在使用含有焊剂的埋弧焊或碱性药皮手弧焊等焊接情况下，UK>>UW所以Pk>PA，这时，在同一材料和同一电流情况下，焊丝（条）为阴极（正接）时的产生热量要比为阳极（反接）时多。

因散热条件相同，所以焊丝（条）接负时比焊丝（条）接正时熔化快。

焊丝除了受电弧的加热外，在自动和半自动焊时，从焊丝与导电嘴的接触点到焊丝端头的一段焊丝（即焊丝伸出长度用表示）有焊接电流流过，所产生电阻热对焊丝有预热作用，从而影响焊丝的熔化速度（图2-1）。

特别是焊丝比较细和焊丝金属的电阻系数比较大时（如不锈钢），这种影响更为明显。

焊丝伸出长度的电阻热为：

PR=I2Rs

Rs=PLs/S（2-4）

式中Rs----为Ls段的电阻值；

P-----焊丝的电阻率；

Ls----焊丝的伸出长度；

S----焊丝的断面积。

材料不同时，焊丝伸出长度部分产生的电阻热也不同。

如熔化极气体保护焊时，通常Ls=10～30mm，对于导电良好的铝和铜等金属，PR与PA或PK相比是很小的，可忽略不计。

而对钢和钛等材料，电阻率高。

当伸出长度较大时PR与PA或PK相比较大才有重要的作用。

因此，用于加热和熔化焊丝的总热量主要由两部分组成，即:

Pm=I（Um+IRs）（2-5）

上式中Um为等效电压，由式可见，加热和熔化焊丝的热Pm是单位时间内由电弧热和电阻热提供的能量。

二、焊丝的熔化速度、熔化系数及其影响因素

焊丝（条）的熔化速度（υm）:

单位时间内焊丝熔化的长度（m/h）或熔化的重量（g/h）来表示。

熔化系数

:

则指单位时间内通过单位电流时所熔化焊丝金属的重量（g/A·h），又称之为比熔化速度。

焊丝（条）的熔化速度与焊接生产率有着直接关系，由于焊丝的熔化主要是由电弧提供热量，因此研究焊丝（条）的熔化规律可以深入理解电弧各区域物理量的变化和作用。

实践表明：

焊接工艺条件如焊接电流、电压，电流极性，气体介质，焊丝电阻热、表面状态以及熔滴过渡形式等，都会影响焊丝的熔化速度。

分别叙述如下：

1.焊接电流和电压的影响　　随着焊接电流的增加，电弧热与焊丝的电阻热增多，焊丝的熔化速度增快。

图2-2、图2-3分别表示了铝和不锈钢的熔化速度与电流的关系。

对于铝焊丝，因电阻率较小，电阻热可不计，各种不同直径时电流与熔化速度都呈直线关系，但斜率不同。

焊丝越细，斜率越大，说明焊丝的熔化系数

越大。

对于不锈钢焊丝，它的熔化速度与电流不是直线关系，随着电流的增大，曲线斜率增大，这是因为不锈钢的电阻率大，伸出长度部分的电阻热不能忽略，

因电流数值不同而变化所致。

弧长较长时，电弧电压的变化对焊丝熔化速度影响不大；但在弧长较短的范围内，电弧电压降低，反而使得焊丝熔化速度增加。

在铝合金焊接时这种现象特别明显，图2-4a中的各条曲线，

表示了直径为

1.6mm铝合金焊丝等速送进时的熔化速度与电弧电压及电流的关系。

由图中可见，当弧长较长时，曲线AB段段与横轴垂直，此时的焊丝送进速度与熔化速度相平衡，焊丝的熔化速度主要决定于电流的大小。

当弧长减短到8mm以下时，熔化一定数量的焊丝所需要的电流则减小，如BC段。

也就是说，弧长较短时焊丝的熔化系数增加。

这种倾向对铝焊丝较明显，对钢焊丝则较弱，如图2-4b所示。

由于在BC段出现了焊丝熔化系数随电弧长短化而变化的现象，所以当弧长因受外界干扰发生变化时，电弧本身具有恢复到原来弧长的能

力通常把这种现象称之为电弧的固有自调节作用。

铝焊丝焊接时因其电弧自调节作用很强，可采用等速送进焊丝及恒流外特性电源进行熔化极氩弧焊，以获得优良的焊缝成形。

BC段的这种现象是由于弧长变化影响到焊丝端部熔滴温度，使得单位质量的熔滴金属过渡时带走的热量不相同的结果。

如图2-5中所示，电弧较长时（图a），弧根较集中在熔滴端头，电弧的集中加热使得熔滴过热程度增加，过渡时的熔滴平均温度较高，因而带走的热量也就较多，故熔化系数较小；当弧长较短时（图b）,弧根扩展到熔滴上部，熔滴受热均匀，过渡时的熔滴平均温度较低，带走的热量也较少，故熔化系数提高当弧长再次缩短时（图c），则会产生潜弧现象，这时电弧可见长度为负值，此时电弧热量向周围空间散失的很少，周围的熔化金属也向焊丝端部辐射热量，则使上述倾向更加显着，熔化系数进一步增高。

当弧长再减小时，会出现短路过渡现象，如果短路熄弧时间较短，熔滴的过热程度进一步减小，也使得熔化系数进一步加大。

但当电弧长度过小，使电弧短路熄弧时间较长，电弧对熔滴加热过分减少，则熔化系数降低。

图2-4a中C点以下就是这种情况。

2电流极性、焊丝表面状态的影响同一种焊丝，当其表面状态不同时，对焊丝的熔化速度也有不同的影响。

当采用直流反接（焊丝为正极）时，焊丝熔化速度变化不大；采用直流正接（焊丝为负极）时，焊丝的表面状态对其熔化速度有着极大的影响，如图2-6所示。

从图中可见，表面涂敷石灰的焊丝熔化速度最小，而镀铜焊丝的最大。

铝焊丝氩弧焊时，焊接电流的极性变化也有很大的影；如图2-7所示。

上述情况表明，焊丝（条）的熔化主要取决于电弧各区域产生的热量。

通常阴极压降Uk的变化范围较大，而阳极压降UA变化较小。

焊丝的表面状态、清理情况以及极压降焊剂和药皮成分等均对阴极区域的产热量有显着影响，而对阳极区域则影响甚微。

3.保护气体介质的影响　　

保护气体对焊丝熔化速度的影响也很大。

图2-8为Ar与CO2的不同混合比时对焊丝熔化速度的影响。

由图中可见，焊丝为阴极（正接）时的熔化速度总是大于焊丝为阳极（反接）时的熔化速度，且随着混合比的变化而不同。

焊丝为阳极时（反接），其熔化速度基本不变，这是由于气体混合比的变化主要引起了UK发生变化。

此外，气体混合比的变化还将影响到熔滴的过渡形式，因此也会影响熔滴的加热情况及焊丝的熔化速度。

所以在正接时，混合气体成分对焊丝熔化速度的影响为一条复杂的曲线。

4.熔滴过渡形式的影响　　

熔滴过渡形式对焊丝熔化速度也有很大影响。

其中以铝合金焊接时的情况尤为突出。

由图2-9中可见，铝焊丝以滴状过渡形式向喷射过渡转变时，焊丝熔化速度出现了一个阶跃，即喷射过渡时的焊丝熔化速度明显降低。

这是因为射滴过渡时熔滴较小，容易过热而使得熔滴平均温度较高，向熔池过渡时，单位质量熔滴金属带走的热量较多；而滴状过渡时，熔滴较大过热度低，过渡时携带的热量也较少，因此熔化速度较高。

此外还可以看到，熔化速度的变化总是正比于电流的变化。

第二节熔滴过渡和飞溅

焊丝（条）端头的金属在电弧热作用下被加热熔化，并在各种力的作用下以滴状形式脱离焊丝（条）过渡到熔池中的现象，称之为熔滴过渡。

熔滴过渡的特点、规律及其控制，是直接影响焊接过程、提高焊接质量和生产效率的重要因素，因此一直是人们关心并从事研究的课题。

一、熔滴上的作用力

焊条端头的金属熔滴受以下几个力的作用：

表面张力、重力、电磁收缩力、斑点压力、等离子流力和其他力。

（一）表面张力

表面张力是在焊条端头上保持熔滴的主要作用力。

如图2-10所示，若焊丝半径为R，这时焊丝与熔滴间的表面张力为:

Fa=2NRa（2-6）

式中：

为表面张力系数，其数值与材料成分、温度、气体介质等因素有关。

在表2-1中列出了一些纯金属的表面张力系数资料。

在熔滴上具有少量的表面活化物质时，可以大大地降低表面张力系数。

在液体钢中最大的表面活化质是氧和硫。

如纯铁被氧饱和后其表面张力系数降低到1030×10-3N/m。

因此，影响这些杂质含量的各种因素（金属的脱氧程度、渣的成分等）将会影响熔滴过渡的特性。

增加熔滴温度，会降低金属的表面张力系数，从而减小熔滴尺寸。

（二）重力

当焊丝直径较大而焊接电流较小时，在平焊位置的情况下使熔滴脱离焊丝的力主要是重力，其大小为：

（2-7）

式中r——熔滴半径；

——熔滴的密度；

g——重力加速度。

如果熔滴的重力大于表面张力时，熔滴就要脱离焊丝。

假如熔滴为球形且拉断熔滴后在焊丝上不保留液体金属（理想情况），那么：

（2-8）

实际上，液体金属不能全部脱离焊丝端头，而总要残留一部分。

如果焊丝直径相同时，由于表面张力系数

和密度

不同，如图2-11所示熔滴脱离之前的形态也不同。

越大时，则过渡的熔滴越细。

显然，立焊和仰焊时，重力将阻碍熔滴过渡。

（三）电磁力

电流通过熔滴时，导体的截面是变化的（在熔化极焊接的情况下，指焊丝-熔滴-电极斑点-弧柱之间），将产生电磁力的轴向分力，其方向总是从小截面指向大截面，如图2-12所示。

这时产生的电磁力可分解为径向和轴向的两个分力。

电流在熔滴中的流动路线可以看做圆弧形，这时电磁力对熔滴过渡的影响，可以按不同部位加以分析。

在焊丝与熔滴连接的缩颈处，形成的电磁力可由下列数值方程决定。

（2-9）

式中

——电磁力（N）；

I——电流（A）；

——焊丝直径（mm）；

——熔滴直径（mm）。

这时的电磁力是由小断面指向大断面，它是促进熔滴过渡的。

在熔滴与弧柱间形成斑

点，它的面积大小决定于电流线在熔滴中的流动形式。

若斑点面积小于熔滴直径，此时形成

电磁力为：

（2-10）

式中

——弧根面积的直径（mm）。

若

时，形成的合力向上，构成斑点压力的一部分，会阻碍熔滴过渡。

若

时，形成的合力向下会促进熔滴过渡。

由此可见，电磁力对熔滴过渡的影响决定于电弧形态。

若弧根面积笼罩整个熔滴，此处的电磁力促进熔滴过渡；若弧根面积小于熔滴直径，此处的电磁力形成斑点压力的一部分会阻碍熔滴过渡，CO2气体保护焊时大滴状排斥过渡就属于这种情况。

（四）等离子流力

上一章已经谈到，自由电弧的外形通常呈圆锥状，因此在电弧各个截面上的电磁力是不相同的。

截面积小的电磁力大，截面积大的电磁力小，这样就在电弧中形成了由小截面指向大截面的轴向推力。

在轴向推力的作用下，将使得电弧中高温等离子体从焊丝端部向工件方向高速运动，形成等离子流力（详见第一章第四节）。

电流较大时，等离子流力对熔滴产生很大的推力，使之沿焊丝轴线方向运动。

这种推力的大小与焊丝直径和电流大小密切相关。

（五）斑点压力

电极上形成斑点时，由于斑点是导电的主要通道，电流密度很高，所以也是产热集中的地方。

这样斑点处将承受电子（反接时）或正离子（正接时）的撞击力；同时由于该处金属加热集中强烈蒸发而产生的反作用力，也会对电极形成压力。

如若再考虑电磁压力的作用，使斑点压力对熔滴过渡的影响十分复杂。

当斑点面积较小时（如CO2焊接时的情况），斑点压力常常是阻碍熔滴过渡的力；而斑点面积很大且布满整个熔滴时（如MIG焊喷射过渡的情况），斑点压力常常促进熔滴过渡。

（六）爆破力

当熔滴内部含有易挥发金属或由于冶金反应而生成气体时，都会在电弧高温作用下气体积聚膨胀而造成较大的内力，从而使熔滴爆炸而过渡。

短路过渡焊接时，熔滴在电磁力及表面张力的作用下形成缩颈，由于电流密度较大，使缩颈处熔断爆破形成熔滴过渡，同时有飞溅产生。

通过上述可以看到，影响熔滴过渡的力有五六种之多。

除重力和表面张力外，电磁收缩力、等离子流力和斑点压力

等都与电弧形态有关。

各种力对熔滴过渡的作用，根据不同的工艺条件应做具体的分析。

如重力在平焊时是促进熔滴过渡的力而当立焊和仰焊时，重力则使过渡的金属偏离电弧的轴线方向而阻碍熔滴过渡。

在长弧时，表面张力总是阻碍熔滴从焊丝端部脱离，但当熔滴与熔池金属短路并形成液体金属过桥时，由于熔池界面很大，这时表面张力有助于把液体金属拉进熔池，而促进熔滴过渡；电磁力也有同样的情况，当熔滴短路使电流线呈发散形（图2-13），也会促进液态小桥金属向熔池过渡。

二、熔滴过渡的主要形式及特点

熔滴过渡现象十分复杂，而且当焊接条件及工艺参数发生变化时，各种过渡形式又可相互转化。

按照熔滴过渡方式及过渡时电弧形态的特点，熔滴过渡大体上可分为三种类型即：

自由过渡、接触过渡和渣壁过渡，如表2-2中所示。

自由过渡是指熔滴脱离焊丝端部后，经过电弧空间自由运动一段距离后而落入熔池的过渡形式。

当焊接条件不同时，自由过渡又可区分为滴状过渡、喷射过渡和爆炸过渡等三种形式。

接触过渡是焊丝端部的熔滴通过与熔池表面相接触而过渡到熔池中去。

在熔化极气体保护焊时，这种接触短路过渡后又重新引燃电弧的接触短路过渡形式亦称之为短路过渡。

TIG焊时，焊丝作为填充金属，它与工件之间不产生电弧，也有称为搭桥过渡的。

渣壁过渡常常出现于埋弧焊和手弧焊的情况。

熔滴是通过熔渣的空腔壁上或沿药皮套筒过渡到熔池中去。

下面就焊接过程中几种典型的熔滴过渡形式进行分析和讨论。

（一）滴状过渡

滴状过渡形式一般出现在电流较小和电弧电压较高的情况。

由于弧长较长，熔滴不易与熔池接触短路；又因电流较小，熔滴与焊丝之间产生的电磁力难于形成缩颈，弧根面积小又使得斑点压力阻碍熔滴过渡。

随着焊丝熔化，熔滴逐渐长大，最后熔滴本身重力克服表面张力而形成大滴滴状过渡。

在氩气保护介质中，由于电弧电场强度低，熔滴下部的弧根面积比较扩展且分布对称，熔滴呈大滴滴落过渡，如图2-14所示。

从它的动态电流电压波形中也可以看出，焊接过程中很少有短路现象。

CO2气体保护焊时，因CO2气体在高温下吸热分解对电弧有冷却作用，使得电弧电场强度提高，电弧收缩，弧根面积减小，增加了斑点压力而阻碍熔滴过渡，并形成大滴状排斥过渡，典型照片如图2-15熔化极气体保护焊直流正接时，由于斑点压力较大，无论采用Ar或CO2气体保护，熔滴都呈现出大滴状排斥过渡现象。

（二）喷射过渡

采用氩气或富氩气体保护焊时，熔滴以喷射形式进行过渡。

根据不同的工艺条件，这类过渡又可分为射滴、亚射流、射流等形式。

1.射滴过渡　　其特点是过渡熔滴的直径同焊丝直径相近，并沿焊丝轴线方向过渡到熔池中，过渡时的加速度大于重力加速度。

这时的焊丝端部熔滴大部分或全部被弧根所笼罩，过渡时的所示。

从图中可见，射滴过渡时的电弧呈钟罩形。

由于弧根高速摄影照片如图2-16所示。

从图中可见，射滴过渡时的电弧呈钟罩型。

由于弧根面积大并包围着熔滴，使得通过熔滴的电流线发散，产生的电磁收缩力Fe对熔滴形成较强的推力。

斑点压力F斑作用在熔滴的大部分表面上，不仅是熔滴下部，所以其综合效用是促使熔滴过渡。

阻碍熔滴过渡的力是表面张力Fr，如图2-17所示。

铝及其合金熔化极氩弧焊及钢焊丝的脉冲焊经常是射滴过渡形式。

由于铝合金导热性好，熔点低，在焊丝端部不能形成较长的液态金属柱，所以常常表现为射滴过渡形式。

从大滴状过渡转变为射滴过渡的电流值称为射滴过渡临界电流。

该电流大小与焊丝直径、焊丝材料、伸出长度和保护气体成分有关。

铝及其合金的焊丝直径与临界电流的关系如2-18所示。

随着焊丝直图径的增加，其临界电流也增加。

2.射流过渡　　钢焊丝焊电流较小时，电弧与熔滴状态如图2-19a所示，电弧呈圆柱状。

这时电磁收缩力较小，熔滴在重力作用下呈大滴状过渡。

随着电流的增加，电弧阳极斑点笼罩的面积逐渐扩大，可以达到熔滴的根部，如2-19b图，这时熔滴与焊丝间形成缩颈。

全部电流在缩颈流过，该处电流密度很高，细颈被过热，其表面将产生大量的金属蒸气，细颈表面具备产生阳极斑点的有利条件。

另外按最小电压原理，如果下式成立，

（2-11）

式中

——IR（R为a、b两点间的电阻），缩颈上的电压降；

、

——通过a、b两点的导电通路长度；

E——电弧的电场强度。

弧根就可以跳到b点，因为这时导电通路l1所消耗的能力与导电通路

-a-细颈-b所消耗能量相等或更小，阳极斑点在缩颈上部出现。

电弧在富氩气体中燃烧时，电弧电场强E度较低，使得弧根容易扩展，形成的缩颈被拉长变细，电阻R值增大，容易满足（2-11）的条件。

一旦缩颈表面温度达到金属沸点，电弧的阳极斑点瞬时间将从熔滴根部扩展到缩颈的根部，这一现象称之为跳弧现象。

跳弧之后的熔滴则变为如图2-19c所示的形状。

当第一个较大的熔滴脱落之后，电弧呈2-19d中所示的圆锥状，这就容易形成较强的等离子流，使焊丝端部的液态金属呈“铅笔尖”状。

在各种力的作用下，细小的熔滴从焊为射丝尖端一个接一个地向熔池过渡，该种形式的过渡称之为射流过渡。

图2-20为射流过渡形式典型的高速摄影照片。

从中可见，电弧可分为两层，中间一条流束型黑线，是由过渡频率和速度很高的细滴组成，其外围则是圆锥状的烁亮区，这个区域温度很高并充满了金属蒸气。

熔滴呈射流形式过渡的速度极快，脱离焊丝端部的熔滴加速度可达重力加速度的几十倍。

产生跳弧现象的最小电流称为射流过渡的临界电流。

电流增加到临界电流数值后，电弧会突然发生形态上以及熔滴过渡方式的变化，所以临界电流值的分布区间较窄。

如图2-21中所示，焊接条件已在图中标出，当电流较小时为大滴状过渡，随着电流的增加熔滴的体积略有减小，当电流由255A增加到265A，熔滴数由15滴/s增加到240滴/s，熔滴数由频率发生了突然变化。

熔滴直径也由4mm突然缩小到1mm，当电流达265A后，再进一步增大电流时，为该条件下射流过渡的临界电流值。

熔滴过渡频率增加得并不多，所以称265A为该条件下射流过渡的临界电流值。

射流过渡临界电流值受各种工艺因素的影响，与焊丝直径、焊丝材料、保护气体有直接关系。

图2-22给出了几种焊丝不同直径的临界电流。

可见焊丝直径比较细和低熔点的材料，临界电流值都比较低。

混合气体的组分对临混合界电流值的影响也是十分显着的。

例如钢焊丝在采用

Ar+CO2混合气体进行焊接时，由于CO2气体可提高弧柱的电场强度，电弧不易扩展，因此随着CO2比例的增加，射流过渡时的临界电流值增大；当CO2含量超过30%时，已不能形成射流过渡；而具有CO2气体保护焊时细颗粒过渡的特点，如图2-23所示。

在Ar气中加入O2气的混合气体中，当O2含量小于5%时，由于O2可降低钢的表面张力，减少了过渡阻力，故临界电流值减小；但O2当含量增大时，由O2于的解离吸热作用，弧柱电场强度提高，促使电弧收缩，难于实现跳弧条件，临界电流值反而增大。

当焊丝的伸出长度较大，焊接电流比临界电流高出很多时，焊丝端部的电磁收缩力很大，使得液态金属长度增加。

射流过渡时高速喷出的金属细滴所产生的反作用力施加在较长的金属液体柱上，一旦该力偏离轴线，则金属液柱端头产生偏斜，持续作用的反作用力将使金属液柱旋转，即产生了所谓的旋转射流过渡，如图2-24所示。

由于离心力的作用，将使熔滴从金属液柱端部向四周甩出。

熔滴呈射流过渡时的电弧燃烧稳定，对保护气流扰动较小，金属飞溅也小，故容易获得良好的保护效果和焊接质量。

此外，射流过渡时的电弧功率大，热量集中，对焊件的熔透能力强，生产率高，在生产中多用于平焊位置且厚度大于3mm的构件。

3.亚射流过渡　　铝合金MIG焊时，按其工艺参数的不同，通常可将熔滴过渡分为大滴状过渡、射滴过渡、短路过渡及介于短路与射滴之间的亚射滴过

渡等形式，如图2-25所示的各区域。

亚射滴过渡习惯上称为亚射流过渡。

因其弧长较短，在电弧热作用下形成熔滴并长大，后形成缩颈并在即将以射滴形式脱离焊丝端部之际与熔池短路，在电磁收缩力的作用下细颈破断，并重燃电弧完成过渡。

图2-26为这种过渡形式的摄影照片。

亚射流过渡时产生的短路时间极短，并且是在熔滴已长大形成细颈即将脱离焊丝之前与熔池接触，因此电流上升不大就使熔滴细颈破断，这是与正常的短路过渡的重要为亚射流过渡时的电流、差别。

图2-27为亚射流过渡时的电流、电压波形图。

因已形成缩颈短路峰值电流很小，所以破断时冲击力小而发出轻微的“啪啪”声。

对于铝合金MIG焊，当电弧长度在2～8mm之间变化时，属于亚射流过渡。

亚射流过渡时，电弧具有较强的固有自调节作用（参见本章第一节）可采用等速送丝恒流特性电源进行焊接，容易得到均匀一致的熔深。

此外，亚射流过渡形式的焊缝成形美观，焊接过程稳定，广焊接泛应用于铝合金MIG焊接生产中。

（三）短路过渡

采用较小电流和低电压焊接时，熔滴在未脱离焊丝端头前就与熔池直接接触，电弧瞬时熄灭短路，熔滴在短路电流产生的电磁收缩力及液体金属的表面张力作用下过渡到熔池中。

这种熔滴过渡方式称之为短路过渡。

短路过渡形式的电弧稳定，飞溅较小，成形良好，是目前薄板件和全位置焊接生产中常用的焊接生产中常用的方式。

1.短路过渡过程的特点　　短路过渡，是细焊丝（直径0.8～1.2mm）气体保护焊在采用小电流和低电压规范时常见的一种熔滴过渡形式。

它的特点是在焊接过程中，电弧时而短路熄灭，时而引弧燃烧；焊丝端头熔滴则是时而与熔池接触过渡，时而被电弧加热长大，其具体过程如图2-28中所示。

图2-28中1）为电弧引燃的瞬间，电弧燃烧中为电产生热量熔化焊丝并在其端头形成熔滴，随着焊丝的熔化和熔滴长大，如图中3），电弧向未熔化的焊丝传递热量中减少，焊丝熔化速度下降。

但焊丝仍以一定速度送进，使熔滴接近熔池并直接接触形成短路，如图中4）。

这时电弧熄灭，电压急剧下降，短路电流逐渐增大，形成短路金属液柱，如图中5）。

短路电流继续增大，金属液柱部分的电磁收缩作用也随之增强，并在焊丝与熔滴之间形成缩颈（谓之短路“小桥”），如图中6）。

当短路电流增大到一定数值时，“小桥”迅速破断，电弧电压又很快恢复到空载电压，电弧重新引燃，如图中7），重复上述过程。

图2-29为熔滴短路过渡过程的典型摄影照片。

2.短路过渡的稳定性　　为保持短路过渡焊接过程的稳定进行，不但要求焊接电源有合适的静特性，同时还要具有合适的动特性。

它主要包括以下三个方面。

1）对不同直径的焊丝和工艺参数，要保证合适的短路电流上升速度，以使得“小桥”柔顺的断开，达到减少飞溅的目的。

2）短路电流的峰值Im要适当，Im一般为焊接电流I0的2～3倍。

Im值过大会引起缩颈“小桥”激烈地爆断，并造成飞溅；过小时则对引弧不利，甚至影响焊接过程的稳定性。

3）短路过后，空载电压恢复速度要快，以便及时引燃电弧，避免熄弧现象。

一般硅整流焊接电源电压恢复速度较快，都能满足短路过渡焊接时的要求。

短路过渡时对短路电流上升速度及短路电流峰值的要求，主要是通过焊接回路的感抗来调节，一般焊机都在直流回路中串联电感来调节电源的动特性。

3.影响短路过渡频率的的因素　　短路过渡时，过渡熔滴越小，短路频率越高，焊接过程越稳定，焊缝波纹越细密，因此常把短路过渡频率的高低作为短路过渡稳定性的标志。

1）电弧电压　　电弧电压数值对短路