滴熔

在電弧熱的作用下，焊條端部熔化形成的滴狀液態金屬稱為熔滴。熔滴通過電弧空間向熔池轉移的過程稱為熔滴過渡。熔滴過渡對焊接過程的穩定性、焊縫成形、飛濺及焊接接頭的質量有重要的影響，其過渡形式大致分為三種：

在短弧焊時焊條端部的熔滴長大到一定的尺寸就與熔池發生接觸，形成短路，於是電弧熄滅。

由於強烈過熱和磁收縮作用，使熔滴爆斷，直接過渡到熔池中去，電弧重新引燃。如此重複的過程，就形成了穩定的短路過渡，其示意圖如圖1所示。

當電弧的長度足夠大時，焊條端部的熔滴長大到較大的尺寸，然後在各種力的作用下，將熔滴縮短拉斷而以粗大顆粒形式落入熔池，此時不發生短路，接着進行下一個過渡週期。

滴狀過渡有軸向滴狀過渡和非軸向滴狀過渡兩種狀態，其示意圖如圖2所示。

噴射過渡是指熔滴呈細小顆粒並且以噴射狀快速進入電弧空間向熔池過渡的熔滴過渡形式。當焊接電流增大到一定數值後，即出現噴射過渡狀態。噴射過渡具有電弧穩定、沒有飛濺、熔深大、焊縫成形好、生產效率高等優點。

噴射過渡又可分為射滴過渡和射流過渡兩種形式，如圖3所示。

滴狀過渡使用的電流小，熔滴直徑比焊絲直徑大，飛濺較大，焊接過程不穩定，生產中很少採用。短路過渡電弧間隙小，電弧電壓低，電弧功率小，僅適用於薄板焊接。生產中應用最廣泛的是噴射過渡。 ^[2] 

熔滴過渡時所受的力有很多，並且這些力在不同的空間焊接位置時所起到的作用是不同的，具體情況介紹如下：

焊接時，熔化金屬的重力具有下垂的傾向。平焊時，金屬熔滴的重力起促進熔滴過渡的作用。但是在立焊或仰焊時，熔滴的重力阻礙了熔滴向熔池過渡，成為阻礙力。

熔化的液體金屬像其他液體一樣具有表面張力，即液體在沒有外力作用時，其表面積會盡量減小，縮成圓形，這種使熔化金屬收縮為球形的力稱為表面張力。平焊時，表面張力對於熔滴過渡是不利的。但在仰焊等其他位置焊接時，表面張力卻有利於熔滴過渡。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；其二是當焊條末端熔滴與熔池金屬接觸時，會由於熔池表面張力的作用，而將熔滴拉入熔池。

從電工學裏我們知道，兩根平行的載流導體若它們通過的電流方向相同，則這兩根導體彼此相吸，使這兩根導體相吸的力叫做電磁力。用直流電源進行焊接時，電磁效應會形成電磁壓縮力，電磁壓縮力保證熔滴注任何空間位置都能順利過渡到熔池、

電磁力的大小，與通過導體的電流大小成正比，即電流越大，電磁力越大。焊接時，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程中促使熔滴過渡的一個主要作用力，並且無論焊縫的空間位置如何，電磁力始終是有利於熔滴向熔池過渡的。

在焊接電弧中的正離子和電子，由於電場的作用，電子向陽極運動，正離子向陰極運動，這些帶電粒子撞擊在兩極的斑點上，便產生了機械壓力，這個力稱為極點壓力，它是阻礙熔滴過渡的力。在直流正接時，阻礙熔滴過渡的是正離子的壓力，反接時，阻礙熔滴過渡的是電子的壓力。由於正離子比電子的質量大，所以正離子流的壓力要比電子流的壓力大，因此反接時容易產生細顆粒過渡，而正匯接時則不容易，這就是極點壓力不同的緣故。

在手工電弧焊時，焊條藥皮的熔化稍微落後於焊芯的熔化，在藥皮的末端形成一小段尚未熔化的藥皮套管，套管內有大量的藥皮造氣劑分解產生的氣體及焊芯中碳元素氧化生成的CO氣體，這些氣體因加熱到高温，體積會急劇膨脹，並順着未熔化套管的方向，以挺直而穩定的氣流衝擊，把熔滴吹到熔池中去，不論焊縫的空間位置怎樣，這種氣流都有利於熔滴金屬的過渡。 ^[3] 

金屬電極端面受到電弧的高温作用而被加熱熔化，當熔化的金屬在電極端面累積到一定的大小以後每就以熔滴的形式脱離電極穿過弧柱區而落到熔池中去。這個金屬熔滴穿過電弧空間的過程被稱為熔滴在弧區的過渡過程，如圖4所示。這個過渡過程對合金質量有很大影響，應當掌握其規律性。 ^[4] 

在熔鍊過程中，電極末端的金屬熔滴不僅處於大電流密度和強磁場的包圍之中，而且還受到電弧高温作用所造成的氣體流動的機械力作用。

金屬熔滴主要受到下列幾種力的作用：

（1）熔滴的重力作用也就是地球對熔滴的吸引力。這種力促使熔滴脱離電極末端而落到熔池中去。

（2）熔滴的表面張力作用促使熔滴成為球狀並粘附在電極末端，阻止熔滴向熔池過渡。

（3）電磁力作用。在電流通路中通過電流以後，在電極和電弧周圍產生一個自身橫向磁場，它對熔滴產生一個徑向的壓縮力P，P正比於熔鍊電流強度的平方，它加速熔滴斷落，促進熔滴細化。

（4）電弧及氣體對熔滴所起的作用。真空電弧重熔過程中，由於電磁力及重力的作用，自耗電極端部形成熔滴，開始時是頸部收縮，伸長，最後克服表面張力斷落。根據推斷，在金屬熔滴脱離開電極端面的瞬間，可能產生電弧放電（類似帶電拉閘刀時產生的現象）。在這種瞬間電弧的作用下，熔滴被擊散，即碎裂成許多小的熔滴，它們中的大尺寸顆粒落入金屬熔池，部分小尺寸顆粒飛向結晶器壁並粘附在結晶器壁上與揮發物噴濺物共同凝結成錠冠。顯然，在電極熔化時，其中所含氣體的析出與體積膨脹以及碳氧反應形成的氣體的析出與體積膨脹也會導致熔滴的分散，但在雙真空工藝路線或真空電弧爐兩次以上的重熔中，後者影響的可能性小得多。

（5）荷電質點轟擊力的作用。在正極性法熔鍊過程中，金屬熔滴受到來自陽極區正離子的轟擊（反極性法中受到電子和負離子的轟擊）；這種轟擊力阻止熔滴的過渡。 ^[5]