Lực quá lớn của giọt hàn hồ quang

01 Trọng lực của giọt nóng chảy

Bất kỳ vật thể nào cũng sẽ có xu hướng bị võng xuống do trọng lực của chính nó. Trong hàn phẳng, trọng lực của giọt kim loại nóng chảy thúc đẩy quá trình chuyển đổi của giọt nóng chảy. Tuy nhiên, trong hàn đứng và hàn trên cao, trọng lực của giọt nóng chảy cản trở sự chuyển tiếp của giọt nóng chảy sang bể nóng chảy và trở thành vật cản.
02 Sức căng bề mặt

Giống như các chất lỏng khác, kim loại lỏng có sức căng bề mặt, tức là khi không có ngoại lực thì diện tích bề mặt của chất lỏng sẽ giảm thiểu và co lại thành hình tròn. Đối với kim loại lỏng, sức căng bề mặt làm cho kim loại nóng chảy có dạng hình cầu.

Sau khi kim loại điện cực nóng chảy, kim loại lỏng của nó không rơi ra ngay lập tức mà tạo thành một giọt hình cầu treo ở đầu điện cực dưới tác dụng của sức căng bề mặt. Khi điện cực tiếp tục nóng chảy, thể tích của giọt nóng chảy tiếp tục tăng cho đến khi lực tác dụng lên giọt nóng chảy vượt quá lực căng giữa bề mặt tiếp xúc của giọt nóng chảy và lõi hàn, giọt nóng chảy sẽ tách ra khỏi lõi hàn. và chuyển sang hồ nóng chảy. Do đó, sức căng bề mặt không có lợi cho sự chuyển tiếp của các giọt nóng chảy khi hàn phẳng.

Tuy nhiên, sức căng bề mặt có lợi cho việc truyền các giọt nóng chảy khi hàn ở các vị trí khác như hàn trên cao. Đầu tiên, kim loại nóng chảy treo ngược trên mối hàn dưới tác dụng của sức căng bề mặt và không dễ nhỏ giọt;

Thứ hai, khi giọt nóng chảy ở đầu điện cực tiếp xúc với kim loại bể nóng chảy, giọt nóng chảy sẽ bị kéo vào bể nóng chảy do tác động của sức căng bề mặt của bể nóng chảy.

Sức căng bề mặt càng lớn thì giọt nóng chảy ở đầu lõi hàn càng lớn. Kích thước của sức căng bề mặt có liên quan đến nhiều yếu tố. Ví dụ, đường kính của điện cực càng lớn thì sức căng bề mặt của giọt nóng chảy ở đầu điện cực càng lớn;

Nhiệt độ của kim loại lỏng càng cao thì sức căng bề mặt của nó càng nhỏ. Việc thêm khí oxy hóa (Ar-O2 Ar-CO2) vào khí bảo vệ có thể làm giảm đáng kể sức căng bề mặt của kim loại lỏng, tạo điều kiện cho sự hình thành các giọt nóng chảy hạt mịn chuyển sang bể nóng chảy.

03 Lực điện từ (lực co điện từ)

Hai mặt trái dấu hút nhau nên hai vật dẫn điện hút nhau. Lực hút hai vật dẫn gọi là lực điện từ. Hướng là từ ngoài vào trong. Độ lớn của lực điện từ tỷ lệ thuận với tích hai dòng điện, nghĩa là dòng điện đi qua dây dẫn càng lớn thì lực điện từ càng lớn.

Khi hàn, chúng ta có thể coi dây hàn tích điện và giọt chất lỏng ở đầu dây hàn được tạo thành từ nhiều dây dẫn mang dòng điện.

Như vậy, theo nguyên lý tác dụng điện từ nêu trên, không khó hiểu, dây hàn và giọt nước cũng chịu tác dụng của lực co hướng tâm từ mọi phía về tâm nên gọi là lực nén điện từ.

Lực nén điện từ làm cho mặt cắt của que hàn có xu hướng co lại. Lực nén điện từ không tác dụng lên phần rắn của que hàn nhưng lại tác động rất lớn đến phần kim loại lỏng ở đầu que hàn khiến giọt nước nhanh chóng hình thành.

Trên giọt kim loại hình cầu, lực điện từ tác dụng thẳng đứng lên bề mặt của nó. Nơi có mật độ dòng điện lớn nhất sẽ là phần có đường kính mỏng của giọt nước, cũng sẽ là nơi lực nén điện từ tác động mạnh nhất.

Do đó, khi cổ dần trở nên mỏng hơn, mật độ dòng điện tăng lên và lực nén điện từ cũng tăng lên, khiến giọt nóng chảy nhanh chóng tách ra khỏi đầu điện cực và chuyển sang bể nóng chảy. Điều này đảm bảo rằng giọt nóng chảy có thể chuyển sang trạng thái nóng chảy một cách trơn tru ở bất kỳ vị trí không gian nào.