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电弧焊的熔滴过渡

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§—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—O2Ar—

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。电磁力的大小与两根导体的电流的乘积成正比，即通过导体的电流

越大，电磁力越大。

在进行焊接时，我们可以把带电的焊丝及焊丝末端的液体熔滴看做是由许多载流导

体组成的如图2中的箭头所示。这样，根据上述的电磁效应原理，不难理解，焊丝及

熔滴上同样受有四周向中心的径向收缩力，因此称之为电磁压缩力。电磁压缩力使焊条

的横截面具有缩小的倾向，电磁压缩力作用在焊条的固态部分是不起作用的，但是对焊

条末端部的液体金属来说却具有很大的影响，促使熔滴很快形成。在球形的金属熔滴上，

电磁力垂直地作用其表面上，电流密度最大的地方将在熔滴的细径部分，这部分也将是

电磁压缩力作用最大的地方。因此随着颈部逐渐变细，电流密度增大，电磁压缩力也随

之增强，则促使熔滴很快地，脱离焊条端部向熔池过渡。这样就保证了熔滴在任何空间

位置都能顺利过渡到熔化。

在焊接电流较小和焊接的两种情况下，电磁压缩力对熔滴过渡的影响是不同的。焊

接电流较小时，电磁力较小，这时，焊丝末端的液体金属主要受到两个力的影响，一个

是表面张力，另一个是重力。因此，随着焊丝不断熔化，悬挂在焊丝末端的液体熔滴的

体积不断增大，当体积增大到一定程度，其重力足以克服表面张力的时候，熔滴便脱离

焊丝，在重力作用下落向熔池。这种情况下熔滴的尺寸往往是较大的。这种大熔滴通过

电弧间隙时，常使用电弧短路，产生较大的飞溅，电弧燃烧非常不稳。焊接电流较大时，

电磁压缩力就比较大，相比之下，重力所起的作用就很小，液体熔滴主要是在电磁压缩

力的作用下，以较小的熔滴向熔池过渡，而且方向性较强，不论是平焊位置或仰焊位置，

熔滴金属在磁场压缩力的作用下，总是沿着电弧轴线自焊丝向熔池过渡。

焊接时，一般焊条或焊丝上的电流密度都比较大，因此电磁力是焊接过程中促使熔

滴过渡的一个主要作用力。在气体保护杆时，通过调节焊接电流的密度来控制熔滴尺寸，

是工艺上的一个主要手段。

焊接是电弧周围的电磁力，除了上述的作用以外，还能产生另外一种作用力，这就

是由于磁场强度分布不均匀而产生的力。因为焊条金属的电流密度大于焊件的密度，因

此在焊条上所产生的磁场强度要大于焊件上所产生的磁场强度，因此产生了一个沿焊条

纵向的场力。它的作用方