01 溶融液滴の重力
どのような物体も、それ自体の重力によってたわむ傾向があります。平坦溶接では、金属溶融液滴の重力により溶融液滴の転移が促進されます。しかし、立溶接や頭上溶接では、溶滴の重力が溶融池への移行を妨げ、障害となる。
02 表面張力
他の液体と同様に、液体金属には表面張力があります。つまり、外力がない場合、液体の表面積は最小化され、円形に収縮します。液体金属の場合、表面張力により溶融金属は球状になります。
電極金属が溶けた後、その液体金属はすぐには落ちませんが、表面張力の作用で電極の端にぶら下がる球状の液滴を形成します。電極が溶融し続けると、溶融液滴の体積は増加し続け、溶融液滴に作用する力が溶融液滴と溶接コアの界面間の張力を超え、溶融液滴が溶接コアから離脱します。そして溶融池へ移行します。したがって、表面張力は平坦溶接における溶融液滴の移行を促進しません。
ただし、オーバーヘッド溶接などの他の位置で溶接する場合、表面張力は溶融液滴の移動に役立ちます。まず、溶融池金属は表面張力の作用で溶接部に逆さまに垂れ下がり、滴り落ちにくくなります。
第二に、電極端の溶融液滴が溶融池金属に接触すると、溶融池の表面張力の作用により、溶融液滴は溶融池内に引き込まれます。
表面張力が大きいほど、溶接コアの端の溶融液滴は大きくなります。表面張力の大きさは多くの要因に関係します。たとえば、電極の直径が大きくなると、電極の端の溶融液滴の表面張力が大きくなります。
液体金属の温度が高くなるほど、その表面張力は小さくなります。シールドガスに酸化性ガス (Ar-O2 Ar-CO2) を追加すると、液体金属の表面張力が大幅に低下し、溶融池に移動する微粒子溶融液滴の形成が促進されます。
03 電磁力（電磁収縮力）
反対側が引き合うので、2 つの導体は互いに引き合います。 2本の導体を引き付ける力を電磁力といいます。方向は外側から内側です。電磁力の大きさは 2 つの導体の電流の積に比例します。つまり、導体を流れる電流が大きいほど、電磁力も大きくなります。
溶接の際、帯電した溶接ワイヤと溶接ワイヤの先端の液滴は、電流が流れる多数の導体から構成されていると考えることができます。
このように、上記の電磁効果原理によれば、溶接ワイヤや溶滴にも四方から中心に向かって放射状に収縮する力が作用するので、これを電磁圧縮力と呼ぶことは理解に難しくありません。
電磁圧縮力により、溶接棒の断面は収縮する傾向があります。電磁圧縮力は溶接棒の固体部分には影響を与えませんが、溶接棒の先端の液体金属には大きな影響を及ぼし、溶滴の急速な形成を促します。
球状の金属液滴には、その表面に垂直に電磁力が作用します。電流密度が最も大きくなる場所は溶滴の細径部となり、電磁圧縮力が最も作用する場所となります。
したがって、ネックが徐々に薄くなるにつれて電流密度が増加し、電磁圧縮力も増加するため、溶滴は急速に電極端から離れて溶融池に移行します。これにより、溶融液滴はどの空間位置でもスムーズに溶融に移行できます。
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低溶接電流と溶接の 2 つの場合では、溶滴移行に対する電磁圧縮力の影響が異なります。溶接電流が低い場合、電磁力は小さくなります。このとき、溶接ワイヤの先端の液体金属は主に表面張力と重力の2つの力の影響を受けます。
したがって、溶接ワイヤが溶け続けると、溶接ワイヤの端に垂れ下がる液滴の体積は増加し続けます。体積がある程度増加し、重力が表面張力に打ち勝つのに十分になると、液滴は溶接ワイヤから離れ、重力の作用により溶融池に落ちます。
この場合、液滴のサイズが大きくなることが多い。このような大きな溶滴がアークギャップを通過すると、アークが短絡して大きな飛沫が発生することが多く、アークの燃焼が非常に不安定になります。溶接電流が大きい場合、電磁圧縮力は比較的大きくなります。
対照的に、重力の役割は非常に小さいです。液滴は電磁圧縮力の作用により主に小さな液滴の溶融池に遷移し、方向性が強い。平坦溶接位置または頭上溶接位置に関係なく、溶滴金属は常に磁場圧縮力の作用下でアーク軸に沿って溶接ワイヤから溶融池に移行します。
溶接中、電極またはワイヤ上の電流密度は一般に比較的大きいため、電磁力は溶接中の溶滴の移行を促進する主要な力となります。ガスシールドロッドを使用する場合、溶接電流の密度を調整することで溶滴の大きさを制御することが主要な技術手段となります。
溶接はアークの周囲に発生する電磁力です。上記の効果に加えて、磁場強度の不均一な分布によって生じる力という別の力も発生します。
電極金属の電流密度は溶接部の密度より大きいため、電極に発生する磁場強度は溶接部に発生する磁場強度よりも大きく、電極の長手方向に沿って磁場力が発生します。 。
その作用方向は、磁場強度の高い場所（電極）から磁場強度の低い場所（溶接部）へ向かうため、溶接部の空間的位置がどのようなものであっても、常に溶融状態の転移を促進します。溶融池への液滴。
04 極圧（スポットフォース）
溶接アーク中の荷電粒子は主に電子と陽イオンです。電場の作用により、電子線はアノードに向かって移動し、正イオンはカソードに向かって移動します。この荷電粒子は両極の輝点に衝突して生成されます。
DC がプラスに接続されている場合、プラスイオンの圧力によって溶融液滴の移行が妨げられます。 DC が逆接続されている場合、電子の圧力が溶融液滴の移行を妨げます。正イオンの質量は電子の質量より大きいため、正イオンの流れの圧力は電子の流れの圧力よりも大きくなります。
したがって、逆接続の場合には微粒子遷移が生じやすいが、正接続の場合には微粒子遷移が生じにくい。これは極の圧力が異なるためです。
05 ガス噴出力（プラズマ流力）
手動アーク溶接では、電極コーティングの溶融は溶接コアの溶融よりわずかに遅れ、コーティングの端にまだ溶融していない「トランペット」型のスリーブの小さな部分が形成されます。
ケーシング内にはコーティングガス化炉の分解により発生するガスや溶接芯の炭素元素が酸化して発生するCOガスが多量に存在します。これらのガスは高温に加熱されることで急激に膨張し、未溶解のケーシングの方向に沿ってまっすぐ（真っ直ぐ）の安定した気流となって突入し、溶融液滴を溶融池に吹き込みます。溶接部の空間的位置に関係なく、この空気の流れは溶融金属の移行に有益です。
投稿日時: 2024 年 8 月 20 日
