电磁力的作用和应用情况分析

由电流和磁场（包含自感磁场）相互作用形成的洛仑兹（Lorentz）力F由电流密度j和磁场强度B差积给出：

F=j×B （3.26）

电弧和电阻焊接中受这一物理效应影响的几个可能情况是：①熔融熔池的搅拌，如果自由表面存在，可能产生一个旋转熔池，前面已经提到过了；②从电极上电弧被引到工件上时从一个可燃电极中落下的熔融熔滴收缩（Haider和Lowke计算GMA熔滴上为6kPa[45]）；③在偏离电弧体内形成离子气（电极中受压缩，工件中压缩减小）；④电阻焊接中由于电流流过形成的导体电缆或电极臂反冲。

如果在两个导体中电流的方向相反，为排斥力。

对于承载iA电流的直线形导体，其辐射距离为r，分开距离为d的两个导体之间形成的引力为F（每长度L），与磁场强度关系为

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像前面旋转惯性体力部分提到的，电流平方因子出现在了力的公式中。在电弧焊接中，发现熔化的体积与电流的2.3次幂成正比。在电阻焊接中，单位体积电流加热值由j²ρ给出，其中，ρ是电阻率。因为ρ与尺寸无关（至少直到材料厚度<<1μm），这表明熔化体积依赖于电流平方。因为这里减小体积约为1×10^-6，从厘米尺度减小到亚毫米尺度，电流水平将降低1/1000，电磁力也将降低1×10^-6，熔化体积也是一样。对于1cm尺寸、10000A不锈钢宏观尺度电阻焊缝推荐1/6s^[47]。由式（3.28）算出的作用在独立的电极臂上（因为电流方向相反），电极臂之间的距离一般为10cm，力/长度为200N/m。因为使电极保持在一起的力一般为2kN，这一效应相对来讲并不重要。对于类似的微小焊缝，可能需要100A（通常脉冲只有几个ms长），电极臂之间也只有2.5cm距离，因此这一值只有80mN/m，与电极力相比很小，电极力通常为1N。代表大尺度和小尺度电阻焊接情况中的许多电极距离、电流水平、合力组合如表3.3所示。

表3.3 距离为d、承载电流导体之间的力/长度

注：NA为没有应用，如果两个导体中的电流方向相同，为排斥力，如果相反，为吸引力。