旋转磁场下的电弧特性与熔滴过渡机制

将旋转磁场放加于焊接电弧，磁场形状、强度和旋转频率影响电弧形态、电流密度、电弧压力等物理特性，建立强旋转磁场下电弧旋转的单粒子轨道模型和流体模型，研究该磁场对熔滴过光洁度 的影响规律。旋转磁场压电缩电弧，电弧强烈自旋改变液流尖力，使大电流MAG焊接可形成稳定旋转射流过渡 ，突破传统焊接规范的电流使用上限，熔敷效率提提高3-5倍。

焊接电弧（一）电弧的热能特性

1、弧柱的产热

电流密度小，温度高，能量主要由粒子碰撞产生，热能损失严重。

2、阴极区的产热

电流密度大，温度低，能量主要用来对阴极加热和阴极区的散热损失，还可用来加热填充材料或焊件。

3、阳极区的产热

电流密度大，温度低，能量主要用于对阳极的加热和散失，也可用来加热填充材料或焊件。

焊接电弧（二）电弧的力学特性

电弧力影响到焊件的熔深及熔滴过渡，熔池的搅拌、焊缝成形以及金属飞溅，因此电弧力直接影响着焊缝质量。

1、电弧力及其作用

（1）电磁收缩力

产生原因：电弧电流线之间产生的相互吸引力。

由于电极两端的直径不同，因此电弧呈倒锥形状。电弧轴向推力在电弧横截面上分布不均匀，弧柱轴线处最大，向外逐渐减小，在焊件上此力表现为对熔池形成的压力，称为电磁静压力。

作用效果：使熔池下凹；对熔池产生搅拌作用，细化晶粒；促进排除杂质气体及夹渣；促进熔滴过渡；约束电弧的扩展，使电弧挺直，能量集中。

（2）等离子流力

电磁轴向静压力推动电极附近的高温气流（等离子流）持续冲向焊件，对熔池形成附加的压力，这个压力就称为等离子流力（电磁动压力）。

作用效果：等离子流力可增大电弧的挺直性；促进熔滴过渡；增大熔深并对熔池形成搅拌作用。

（3）斑点力

电极上形成斑点时，由于斑点处受到带电粒子的撞击或金属蒸发的反作用而对斑点产生的压力，称为斑点压力或斑点力。

斑点力的方向总是和熔滴过渡方向相反，因此总是阻碍熔滴过渡，产生飞溅。

一般来说，阴极斑点力比阳极斑点力大。

2、电弧力的主要影响因素

（1）焊接电流和电弧电压

（2）焊丝直径

（3）电极的极性

（4）气体介质

焊接电弧（三）焊接电弧的稳定性

概念：焊接电弧的稳定性是指电弧保持稳定燃烧的程度。

电弧的稳定性除了和操作人员的熟练程度有关之外，还与其他因素有关。

1、焊接电源（电源的空载电压；电源的极性；电源的接法）

2、焊条药皮或焊剂

3、焊接电流

4、磁偏吹

5、电弧长度

6、焊前清理

7、其他2100433B

稳定状态下焊接电弧的电流、电压特性，称作电弧静特性曲线。

电弧静特性的特征：

⑴在小电流区，电弧电压随电流的增大而减小，呈现负阻特性。

⑵当电流稍大时，电弧电压自动维持一定的数值，保证产热量与散热量的平衡，在电弧静特性曲线上出现一定区间内的平特性特征。

⑶在大电流区间，电弧电压随电流的增加而增加，呈现正特性。

影响电弧静特性及电弧电压的因素：

⑴电弧长度

⑵保护气成分

⑶电极条件

⑷母材情况

⑸保护气流量、环境温度、焊接电流形式