熔滴,即從焊條熔化后形成的高溫液態(tài)金屬滴,其過(guò)渡到焊接基材的過(guò)程稱為熔滴過(guò)度。在這個(gè)過(guò)程中,熔滴過(guò)度作用力起著決定性的角色。這股力量源自于多種物理現(xiàn)象,包括重力、表面張力、電磁收縮力以及等離子流力等。這些力量共同作用于熔滴,影響著它從焊條端部脫落和轉(zhuǎn)移到工件上的行為。
為什么熔滴過(guò)渡會(huì)有上述這些不同的形式呢?這是由于作用于液體金屬熔滴上的外力不同的緣故。在焊接時(shí),采取一定的工藝措施。就可以改變?nèi)鄣紊系淖饔昧?,也就使熔滴按人們所需要的過(guò)渡形式自焊條向熔池過(guò)渡。
1、熔滴的重力
任何物體都會(huì)因?yàn)楸旧淼闹亓Χ哂邢麓沟膬A向。平焊時(shí),金屬熔滴的重力起促進(jìn)熔滴過(guò)渡作用。但是在立焊及仰焊時(shí),熔滴的重力阻礙了熔滴向熔池過(guò)渡,成為阻礙力。
重力是自然界中最為人所熟知的力之一,在熔滴過(guò)度過(guò)程中,它促使熔滴向下運(yùn)動(dòng),向焊接池移動(dòng)。然而,重力的作用通常較為微弱,需要與其他力相結(jié)合以實(shí)現(xiàn)有效的熔滴過(guò)度。
金魯鼎氬弧自動(dòng)焊接設(shè)備
2、表面張力
液體金屬象其它液體一樣具有表面張力,即液體在沒(méi)有外力作用時(shí),其表面積會(huì)盡量減小,縮成圓形,對(duì)液體金屬來(lái)說(shuō),表面張力使熔化金屬成為球形。
在焊接過(guò)程中,表面張力有助于形成一個(gè)穩(wěn)定的熔滴并保持其在焊條端部。但是,過(guò)強(qiáng)的表面張力會(huì)導(dǎo)致熔滴難以脫落,從而影響焊接過(guò)程的穩(wěn)定性和焊縫質(zhì)量。
但表面張力在仰焊等其它位置的焊接時(shí),卻有利于熔滴過(guò)渡,其一是熔池金屬在表面張力作用下,倒懸在焊縫上而不易滴落;
其二當(dāng)焊條末端熔滴與熔池金屬接觸時(shí),會(huì)由于熔池表面張力的作用,而將熔滴拉入熔池。
表面張力越大焊芯末端的熔滴越大。表面張力的大小與多種因素有關(guān),如焊條直徑越大焊條末端熔滴的表面張力也越大;
液體金屬溫度越高,其表面張力越小,在保護(hù)氣體中加入氧化性氣體(Ar—O2 Ar—CO2)可以顯著降低液金屬的表面張力,有利于形成細(xì)顆粒熔滴向熔池過(guò)渡。
金魯鼎氬弧自動(dòng)焊接設(shè)備
3、電磁力(電磁收縮力)
在進(jìn)行焊接時(shí),我們可以把帶電的焊絲及焊絲末端的液體熔滴看做是由許多載流導(dǎo)體組成的。根據(jù)上述的電磁效應(yīng)原理,不難理解,焊絲及熔滴上同樣受有四周向中心的徑向收縮力,因此稱之為電磁壓縮力。
電磁收縮力是由焊接電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)作用于液態(tài)金屬所產(chǎn)生的力。當(dāng)電流通過(guò)焊條時(shí),它在熔滴周圍生成一個(gè)磁場(chǎng),進(jìn)而對(duì)熔滴產(chǎn)生向內(nèi)的壓縮力。這種力能夠促進(jìn)熔滴的脫離,并且有助于控制熔滴的大小和過(guò)渡頻率。
這種情況下熔滴的尺寸往往是較大的。這種大熔滴通過(guò)電弧間隙時(shí),常使用電弧短路,產(chǎn)生較大的飛濺,電弧燃燒非常不穩(wěn)。焊接電流較大時(shí),電磁壓縮力就比較大,
相比之下,重力所起的作用就很小,液體熔滴主要是在電磁壓縮力的作用下,以較小的熔滴向熔池過(guò)渡,而且方向性較強(qiáng),不論是平焊位置或仰焊位置,熔滴金屬在磁場(chǎng)壓縮力的作用下,總是沿著電弧軸線自焊絲向熔池過(guò)渡。
焊接時(shí),一般焊條或焊絲上的電流密度都比較大,因此電磁力是焊接過(guò)程中促使熔滴過(guò)渡的一個(gè)主要作用力。在氣體保護(hù)桿時(shí),通過(guò)調(diào)節(jié)焊接電流的密度來(lái)控制熔滴尺寸,是工藝上的一個(gè)主要手段。
4、極點(diǎn)壓力(斑點(diǎn)力)
在焊接電弧中的帶電微粒主要是電子和正離子,由于電場(chǎng)的作用,電子線陽(yáng)極運(yùn)動(dòng),正離子向陰極運(yùn)動(dòng),這些帶電粒子撞擊在兩極的輝點(diǎn)上,便產(chǎn)生了。
在直流正接時(shí),阻礙熔滴過(guò)渡的正離子的壓力。反接時(shí)阻礙熔滴過(guò)渡的是電子的壓力。由于正離子比電子的質(zhì)量大,所以正離子流的壓力要比電子流的壓力大。
因此,反接時(shí)容易產(chǎn)生細(xì)顆粒過(guò)渡,而正接則不容易,這就是極點(diǎn)壓力不同的緣故。
5、氣體的吹力(等離子流力)
在手工電弧焊時(shí),焊條藥皮的熔化稍微落后于焊芯的熔化,在藥皮末端形成一小段尚未熔化的“喇叭”形套管。
套管內(nèi)有大量的藥皮造氣劑分解產(chǎn)生的氣體以及焊芯中碳元素氧化生成的CO氣體,這些氣體因加熱到高溫,體積急劇膨脹,并順著未熔化套管的方向,以挺直(直線的)而穩(wěn)定的氣流沖去,把熔滴吹到熔池中去,不論焊縫的空間位置怎樣,這種氣流都將有利于熔滴金屬的過(guò)渡。
在高速焊接或者高規(guī)范的工業(yè)應(yīng)用中,對(duì)熔滴過(guò)度作用力的控制尤為重要。例如,在自動(dòng)化或機(jī)器人焊接過(guò)程中,任何微小的變化都可能引起連鎖反應(yīng),導(dǎo)致焊接缺陷。因此,對(duì)這些作用力的深入理解不僅有助于提升焊接技術(shù)的水平,更是實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)的基礎(chǔ)。
聲明