熔滴在形成过程中受到那些力作用

熔滴上的作用力焊丝或焊条端部的金属熔滴受表面张力、重力、电磁收缩力、斑点压力、等离子流力和其它力的作用。

1.表面张力表面张力是在焊丝端部上保持熔滴的主要作用力，由于表面张力的作用，焊丝杜阿努的熔化金属呈现球状，如下图所示：

熔滴重力与表面张力示意图若焊丝半径为R，这时焊丝与熔滴间的表面张力为：

式中，σ为表面张力系数，σ数值与材料成分、温度、气体介质等因素有关。在熔滴上具有少量的表面活化物质时，可大大降低表面张力系数。在液态金属钢中最大的表面活化物质是氧和硫，如纯铁被氧饱和后表面张力系数降低到1030X10^-3N/m^2，因此影响这些杂志含量的各种因素（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。

2.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；如果熔滴的重力大于表面张力时，熔滴就要脱离焊丝。实际上，液体金属不能全部脱离焊丝端部，而总要残留一部分。如果焊丝直径相同，由于表面张力系数σ和密度ρ不同，熔滴脱离之前的形态也不同，ρ/σ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。

3.电磁力

熔化极焊接的情况下，电流通过焊丝-熔滴-电极斑点-弧柱之间的导体时，其截面变化，导体各部分将产生电磁力，如下图所示，这时产生的电磁力可分解为径向和轴向的两个分力。

作用在熔滴上的电磁力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。1）若弧根面积笼罩整个熔滴，此处的电磁力形成的合力向上，构成斑点压力的一部分促进熔滴过渡；2）若弧根面积小于熔滴直径，此处的电磁力形成的合力向下，形成的斑点压力会阻碍熔滴过渡，CO2气体保护焊时大滴状排斥过渡就属于这种情况。由此可见，电磁力对熔滴过渡的影响决定于电弧形态。

4.等离子力

从电弧的力学特点可知，自由电弧的外形通常呈锥形，不等断面电弧内部的电磁力是不一样的，上边的压力大，下边的压力小，形成压力差，使电弧产生轴向推力。由于该力的作用，造成从焊丝端部向工件的气体流动，形成等离子流力。

电流较大时，高速等离子流将对熔滴产生很大的推力，使之沿焊丝轴向方向运动，这中推力的大小与焊丝直径和电流大小有密切关系。

5.斑点压力

电极上形成斑点时，由于斑点是导电的主要通道，所以此处也是产热集中的地方。同时该处将承受电子（反接）或正离子（正接）的撞击力。又因该处电流密度很高，将使金属强烈的蒸发，金属蒸发时对金属表面产生很大的反作用力，对电流造成压力。

6.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，都会使熔滴内部在电弧高温作用下气体急剧膨胀而造成较大的内力，从而使熔滴过渡而爆炸。当短路过渡焊接时，在电磁力及表面张力的作用下形成缩颈，在其中流过较大电流，使小桥爆破形成熔滴过渡，同时会造成飞溅。

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。各种力对熔滴的作用，根据不同的工艺条件应做具体的分析。综上所述，熔化极气体保护焊时，作用于熔滴的力对熔滴过渡的影响，应从焊缝的空间位置、熔滴过渡形式、电弧形态、采用的工艺条件及规范参数等方面进行具体的分析。