01 Gravité d'une goutte en fusion
Tout objet aura tendance à s’affaisser en raison de sa propre gravité. En soudage à plat, la gravité de la gouttelette de métal fondu favorise la transition de la gouttelette fondue. Cependant, lors du soudage vertical et du soudage aérien, la gravité de la gouttelette fondue entrave la transition de la gouttelette fondue vers le bain de fusion et devient un obstacle.
02 Tension superficielle
Comme les autres liquides, le métal liquide a une tension superficielle, c'est-à-dire qu'en l'absence de force externe, la surface du liquide sera minimisée et réduite en cercle. Pour le métal liquide, la tension superficielle rend le métal en fusion sphérique.
Une fois le métal de l'électrode fondu, son métal liquide ne tombe pas immédiatement, mais forme une gouttelette sphérique suspendue à l'extrémité de l'électrode sous l'action de la tension superficielle. À mesure que l'électrode continue de fondre, le volume de la gouttelette fondue continue d'augmenter jusqu'à ce que la force agissant sur la gouttelette fondue dépasse la tension entre l'interface de la gouttelette fondue et le noyau de soudage, et la gouttelette fondue se détache du noyau de soudage. et transition vers le bassin de fusion. Par conséquent, la tension superficielle n’est pas propice à la transition des gouttelettes fondues lors du soudage à plat.
Cependant, la tension superficielle est bénéfique au transfert des gouttelettes fondues lors du soudage dans d'autres positions, comme le soudage en hauteur. Premièrement, le métal fondu de la piscine pend à l’envers sur la soudure sous l’action de la tension superficielle et n’est pas facile à couler ;
Deuxièmement, lorsque la gouttelette fondue à l’extrémité de l’électrode entre en contact avec le métal du bain fondu, la gouttelette fondue sera attirée dans le bain fondu en raison de l’action de la tension superficielle du bain fondu.
Plus la tension superficielle est élevée, plus la gouttelette fondue à l’extrémité du noyau de soudage est grosse. La taille de la tension superficielle est liée à de nombreux facteurs. Par exemple, plus le diamètre de l’électrode est grand, plus la tension superficielle de la gouttelette fondue à l’extrémité de l’électrode est élevée ;
Plus la température du métal liquide est élevée, plus sa tension superficielle est faible. L'ajout de gaz oxydant (Ar-O2 Ar-CO2) au gaz de protection peut réduire considérablement la tension superficielle du métal liquide, ce qui favorise la formation de fines gouttelettes fondues de particules à transférer vers le bain fondu.
03 Force électromagnétique (force de contraction électromagnétique)
Les opposés s’attirent, donc les deux conducteurs s’attirent. La force qui attire les deux conducteurs est appelée force électromagnétique. La direction est de l’extérieur vers l’intérieur. L'ampleur de la force électromagnétique est proportionnelle au produit des courants des deux conducteurs, c'est-à-dire que plus le courant traversant le conducteur est important, plus la force électromagnétique est importante.
Lors du soudage, nous pouvons considérer le fil de soudage chargé et la gouttelette de liquide à l’extrémité du fil de soudage comme composés de nombreux conducteurs porteurs de courant.
De cette façon, selon le principe de l'effet électromagnétique mentionné ci-dessus, il n'est pas difficile de comprendre que le fil de soudage et la gouttelette sont également soumis à des forces de contraction radiales de tous les côtés jusqu'au centre, c'est ce qu'on appelle la force de compression électromagnétique.
La force de compression électromagnétique fait que la section transversale de la baguette de soudage a tendance à rétrécir. La force de compression électromagnétique n'a aucun effet sur la partie solide de la baguette de soudage, mais elle a une grande influence sur le métal liquide à l'extrémité de la baguette de soudage, provoquant la formation rapide de la gouttelette.
Sur la gouttelette métallique sphérique, la force électromagnétique agit verticalement sur sa surface. L’endroit où la densité de courant est la plus grande sera la partie de faible diamètre de la gouttelette, qui sera également l’endroit où la force de compression électromagnétique agit le plus.
Par conséquent, à mesure que le col s'amincit progressivement, la densité de courant augmente et la force de compression électromagnétique augmente également, ce qui incite la gouttelette fondue à se détacher rapidement de l'extrémité de l'électrode et à passer au bain fondu. Cela garantit que la gouttelette fondue peut passer en douceur à la fusion dans n’importe quelle position spatiale.
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Dans les deux cas de faible courant de soudage et de soudage, l’influence de la force de compression électromagnétique sur la transition des gouttelettes est différente. Lorsque le courant de soudage est faible, la force électromagnétique est faible. À l’heure actuelle, le métal liquide à l’extrémité du fil de soudage est principalement affecté par deux forces, l’une est la tension superficielle et l’autre la gravité.
Par conséquent, à mesure que le fil de soudage continue de fondre, le volume de la gouttelette de liquide suspendue à l’extrémité du fil de soudage continue d’augmenter. Lorsque le volume augmente dans une certaine mesure et que sa gravité est suffisante pour vaincre la tension superficielle, la gouttelette se détache du fil de soudage et tombe dans le bain de fusion sous l'action de la gravité.
Dans ce cas, la taille des gouttelettes est souvent importante. Lorsqu'une gouttelette aussi grosse traverse l'espace de l'arc, l'arc est souvent court-circuité, ce qui entraîne de grosses éclaboussures et la combustion de l'arc est très instable. Lorsque le courant de soudage est important, la force de compression électromagnétique est relativement importante.
En revanche, le rôle de la gravité est très faible. La gouttelette de liquide passe principalement vers le bassin fondu avec des gouttelettes plus petites sous l'action de la force de compression électromagnétique, et la directionnalité est forte. Quelle que soit la position de soudage à plat ou la position de soudage en hauteur, les gouttelettes de métal passent toujours du fil de soudage au bain fondu le long de l'axe de l'arc sous l'action de la force de compression du champ magnétique.
Lors du soudage, la densité de courant sur l'électrode ou le fil est généralement relativement importante, la force électromagnétique est donc une force majeure qui favorise la transition de la gouttelette fondue lors du soudage. Lorsque la tige de protection contre les gaz est utilisée, la taille des gouttelettes fondues est contrôlée en ajustant la densité du courant de soudage, ce qui constitue un moyen technologique majeur.
Le soudage est la force électromagnétique autour de l’arc. En plus des effets mentionnés ci-dessus, cela peut également produire une autre force, qui est la force générée par la répartition inégale de l’intensité du champ magnétique.
Étant donné que la densité de courant du métal de l'électrode est supérieure à la densité de la soudure, l'intensité du champ magnétique généré sur l'électrode est supérieure à l'intensité du champ magnétique généré sur la soudure, de sorte qu'une force de champ est générée le long de la direction longitudinale de l'électrode. .
Sa direction d'action va de l'endroit à forte intensité de champ magnétique (électrode) à l'endroit à faible intensité de champ magnétique (soudure), donc quelle que soit la position spatiale de la soudure, elle est toujours propice à la transition du métal fondu. gouttelette dans la piscine fondue.
04 Pression des pôles (force ponctuelle)
Les particules chargées dans l’arc de soudage sont principalement des électrons et des ions positifs. Sous l’action du champ électrique, la ligne électronique se déplace vers l’anode et les ions positifs se déplacent vers la cathode. Ces particules chargées entrent en collision avec les points lumineux des deux pôles et sont générées.
Lorsque le courant continu est connecté positivement, la pression des ions positifs entrave la transition de la gouttelette fondue. Lorsque le courant continu est connecté de manière inversée, c’est la pression des électrons qui entrave la transition de la gouttelette fondue. Puisque la masse des ions positifs est supérieure à celle des électrons, la pression du flux d’ions positifs est supérieure à celle du flux d’électrons.
Par conséquent, il est facile de produire une transition de particules fines lorsque la connexion inverse est connectée, mais ce n'est pas facile lorsque la connexion positive est connectée. Cela est dû aux différentes pressions exercées sur les pôles.
05 Force de soufflage du gaz (force d'écoulement du plasma)
Dans le soudage manuel à l'arc, la fusion du revêtement de l'électrode est légèrement en retard par rapport à la fusion du noyau de soudage, formant une petite section de manchon en forme de « trompette » qui n'a pas encore fondu à la fin du revêtement.
Il y a une grande quantité de gaz généré par la décomposition du gazogène de revêtement et du gaz CO généré par l'oxydation des éléments carbonés dans le noyau de soudage du boîtier. Ces gaz se dilatent rapidement en raison de leur chauffage à haute température et se précipitent dans la direction du boîtier non fondu dans un flux d'air droit (droit) et stable, soufflant les gouttelettes fondues dans le bain de fusion. Quelle que soit la position spatiale de la soudure, ce flux d'air sera bénéfique à la transition du métal en fusion.
Heure de publication : 20 août 2024
