钨电极-熔化极间接电弧焊的熔滴过渡
钨电极-熔化极间接电弧焊的熔滴过渡过程包括在电弧的作用下焊丝端头受热熔化形成熔滴,并在各种力的综合作用下从焊丝端头脱离,最后进入到工件表面的过程。熔滴过渡是影响电弧稳定性的重要原因,与焊接质量关系紧密。因此研究熔滴过渡对电弧焊的影响,能在控制焊接质量,提高熔敷速度方面产生重要的意义。对熔滴过渡的研究主要包括不同的熔滴过渡形式,不同因素对熔滴过渡的影响以及熔滴过渡机理。
目前,国内外的学者的研究主要集中在不同焊接方法,不同工艺参数以及不同外部环境对钨电极-熔化极间接电弧焊的熔滴过渡的影响,并分析其熔滴过渡的机理。
T. W. Eagar等人对比了在Ar和He保护气体下进行熔化极氢弧焊过程中不同的熔滴过渡行为。在焊丝侧面产生的电子聚集会增加焊丝侧面的熔化,熔化金属在重力,电磁力以及等离子流力的作用下聚集到焊丝端头处,最后对液态的金属形成压缩作用,使焊丝端头形成圆锥形,这就是所谓的锥形效应。实验发现在Ar气体保护下,与He气体保护下相比,其锥形效应更容易发生。这是因为在Ar气体保护下,在焊丝侧面流出的电流密度更大造成的。
Kim等人采用静态力平衡理论和收缩不稳定性理论预测熔滴的大小,讨论了熔滴过渡的机制。测量了熔滴的大小和过渡频率,发现随着焊接电流的增大,熔滴半径减小,熔滴过渡频率增加。研究还发现,当采用CO2气体保护时,熔滴过渡出现排斥现象,当焊接电流增加后,这种排斥现象开始减弱。当采用He气保护时,则随焊接电流的增大,从大滴过渡转变到射滴过渡。随着焊丝伸出长度的增加,其熔滴直径会略有下降。Rhee等人研究了电弧压力对熔滴过渡的影响,当考虑电弧压力时,不管采用静态力平衡理论还是动态收缩不稳定理论计算获得的熔滴直径都比不考虑电弧压力时要大。
对于熔滴的形成与脱离机制,Amson等人研究了洛伦兹力对熔滴过渡的影响,当焊丝端头熔化界面为平的或圆锥形时,洛伦兹力与界面的形状和大小无关。研究发现在熔滴形成的最初阶段为阻力,随着熔滴逐渐长大,开始成为促使熔滴过渡的力。Choi等人在静态平衡的基础上引入惯性力来预测熔滴的过渡,通过计算发现当惯性力达到电磁收缩力的一半时,随焊接电流的增加,惯性力开始明显影响熔滴从焊丝表面脱离。并得出当熔滴处于平衡状态时为球形,而处于非平衡状态时为椭圆形。Haidar等人还研究了电弧焊过程中,熔滴的形成过程,各种力对熔滴形状的影响,发现在熔滴过渡过程中轴向电磁力的影响要大于径向电磁力。Lowke等人认为熔滴形式从滴状到喷射的主要原因是当焊接电流增至熔滴轴心处的径向收缩压力大于表面张力。
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