用连续投影悬滴法测定焊条熔滴的表面张力

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第1。99o卷~3毫月期太瓜原界工业大^学干学。，。报*VMo1a．r21№．1．1990IOURNALOFTAIYUANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY用连续投影悬滴法测定焊条熔滴的表面张力王宝孟庆森刘满才(焊接材料研完所)摘要本文结合手工电弧焊焊接过程的特点，研究设计了在小规范条件下用连续投影悬滴法测试焊条熔滴的表面张力，并用卧滴法测试焊条熔渣的表面张力作为其必要的补充。同时，使用上述方法对不锈钢焊条药皮中的钾长石、大理岳，萤石和合金粉等对熔滴表

2、面张力的影响进行了试硷研究。美挺词焊条；悬滴；表面张力0引言在手工电弧焊时，熔滴过渡形态与焊条工艺性能有着直接的关系，而表面张力是影响熔滴过渡形态的主要力之一。为使焊条得到理想的过渡形态，提高焊条的工艺水平，研究药皮成份对熔滴表面张力的影Ⅱ向规律，对指导其配方设计是十分必要的。显然，掌握熔滴表面张力的测试技术，则是研究这一问题的必不可少的手段由于药皮焊条端头熔渣，套筒及电弧力的影响，传统的表面张力测试疗法(滴重法、卧滴法等)在实际应用中遇到困难。本文结合钛钙型不锈钢系列焊条工艺性能的研究，在传统迥4试方法的基

3、础上，提出了一种测试焊条熔滴袭面张力的新途径。l连续投影悬滴法的提出表面张力的测试，目前一般是通过测量液体的一些宏观现象，再通过汁算求得。静力学法是测量金属熔体的主要方法()，该方法的实质是在某种静力学状态下，测量由表面张力所决定的敞滴的形状、耐度、接触角、滴重等特征量，通过计算求出表面张力。静力学法分为分离法羽I形状法。滴重法足分离法的典型方法，它垃利用棒状端头下落柏液滴重量与其表l皿张力之间的平衡关系进行测量，并用E上F公式计算W：2(／v古)(1)卑文I989年0月1z日牧到．木支了1988年I2月在全

4、臣焊接学会I蛋会学乍会上宣读井被1为L990年第届喜国焊接学木会议A娄论(H一Ⅱ-008-90)维普资讯http://www.cqvip.com第1期壬蛊等用连渎投影息滴洼测定埽枭熔滴的表面张力式中，w一一液滴重量：r--毛细管(棒)半径：V一一液滴体积j一一表面张力：l(r／V。)——液滴的形状系数(与毛细管的毛细作用有关)文献[2]用滴重法测试了焊条的袭面张力。这是一个很有意义的探索，但该方法有如下不足，一是焊条端部由于存在着套筒，使得焊条端部形状复杂化，焊条端头对熔滴的毛细作用产生复杂的影响，从而影响到

5、分离的熔满重量的大小，比如，在小熔滴时，熔滴往往是悬挂在套筒的一侧而粗大熔滴则悬垂于焊条端部正中心，两者显然受着不同的毛细作用。二是在测量时采用高频炉加热焊条来模拟焊接热过程，这显然难以避免较大的误差。因此，焊条金属熔滴表面张力的测试，必须考虑到两点：一是减少因焊条端部的复杂形状带来的影响，二是试验条件尽可能接近焊接过程的实际情况。基本上述原则．本文设计了连续投影悬滴法”(ContirillottsProjectedHangindropMethod)来l测试焊条熔滴的表f张力。悬滴法即通过测试悬垂熔滴的某些形

6、状参数，然后通过计算求得表面张力的数值。由于悬挂熔滴的形状本身就已包含着焊条复杂端面的影响，这就减少了在使用滴重法时，分离的熔滴重量由于受到焊条端部形状的影响而产生的误差。悬滴法的测试工作在电弧过程中进行，比采用高频炉或其它热源加热更接近于焊接实际情况。2连续投影悬滴法的测试技术连续投影悬滴法先是以每秒600幅的高速摄影方法拍摄焊接时熔滴的形成、长大至过渡的垒过程，然后在照片中选取典型的、悬垂于焊条端部并成长到最。赶的(在失稳之前)熔滴，以这个熔滴的投影放大图象作为测量计算的根据。图I是两幅悬滴投影放大照片(

7、a)焊条A4(b)捍条B3图l悬垂熔请投影象用悬滴法计算表面张力的公式为=△P·口·d／H(2)式中，△P=：液相与外围气氛的密度差，一般取△p≈液相密度pL；d。=熔滴最大直径：维普资讯http://www.cqvip.com90O茸一一～一～～—一～～～————————～⋯、—————一H——形状修正系数，即液滴的拉长度：g——重力加速度计算时，首先存放火的悬滴影象上量取熔滴最大横向直径d(见图2)，然后由熔滴最低点0起在Y轴上量取长度为d，得到点．由g点作水平绂，得到，而／d=s然后由s—H表(。)查得

8、Hff{，晟后代入(2)式，求得表面张力．rOIX．厂’．_L—fI～．囊、垫片ZCb)辟蕾告()薏一癌图2静滴涪示意图应该着重说明的是，使用连续投影悬滴法测试表面张力是在焊接条件下进行的。在焊接过程中，熔滴受到多种力的作用，除表面张力和重力外，还有电磁收缩力，电弧极点压力和气体动力等。所以在实际焊接条件下拍摄的悬滴影象，反映着这些力的综台平衡关系，而绝不仅仅是表面张力与重力间的平衡关系如果使用这样