与上面的部分类似,空气动力效应是由于整个熔池熔融表面(不是整个液/固界面)上的气态流体流(不是液体)产生的,将产生曳力促进同运动方向相同的流动,甚至可能导致“波”[29]。其关系见式(3.24),不一样的是需要使用气体运动和气体边界层厚度的合适常数和数值。尽管气体的粘度比液体的粘度一般小1/10,但因为停滞层厚度更薄,所以气体的速度更快,剪切力比液体大100倍。计算有些电弧焊缝中空气动力切应力的峰值:对于一个3mm、150A的电弧为70Pa[42];对于一个1mm、200A的电弧为400Pa[43]。当过渡到微小焊缝时,没有明显的变化。
密度为ρg、速度为υ的气流对熔融熔池表面形成的垂直冲击造成的峰值滞点压力p(其导致表面压缩),其中气流中心线横穿熔池表面[44]。这一压力为
在一个焊接电弧中,电弧气流由偏离电场产生,很多研究者模拟和测量了滞点压力,对于一个长3mm、150A的电弧计算值为400Pa[42],对于一个长8mm、300~600A的电弧测量值为1~6kPa[43]。电弧压力随着电流平方增加[34]。(www.xing528.com)
在微观尺度上由给定滞点压力产生的表面压缩会在一定程度上减弱,由于表面高度弯曲造成的毛细力以及液体流动、重力都要包含进来。
在宏观尺度广泛采用电弧焊接的同时,在微观领域很少遇到电弧加热工艺,因为存在稳定性以及小于1A以下电流控制的问题,通过脉冲电弧可以减小上述问题。换言之,使用一个更大的电流,但只能短暂地维持住。使用一个短暂瞬态电弧的两种工艺是脉冲电弧焊接和冲击电弧焊接。两者的区别在于后者电弧引弧后在短时间内两工件冲击到一起,电弧在两工件间引起。这两种工艺都被用于完成点焊缝焊接,而不是缝焊。
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