谢岳良，史传伟，张元彬，王庭庭

（山东建筑大学材料科学与工程学院，山东济南250100）

0 前言

近年来我国钢铁产量位于全球首位，60%以上的钢材需要经过焊接加工制成产品。作为我国制造业的基础环节，焊接生产质量和效率的提高对于推动我国制造业发展意义重大。国家“十二五规划”和“中国制造2025”都提出了钢铁业要从追求生产规模转向追求产品质量，寻求节能减排、高效优质的新型焊接技术从而获得高质量、高性能的焊接产品已成为热门问题。电弧等离子体中带电粒子在磁场作用下受到的洛伦兹力能够改变电弧等离子体的受力状态，影响电弧行为、熔滴过渡和熔池中熔融金属的流动，进而影响焊缝成形和接头质量，目前针对外加磁场作用下的焊接方法研究已成为热点。

1 外加磁场对焊接电弧行为的作用规律

焊接电弧在自身电场、磁场和流场的耦合作用下表现出一定的形态、温度、热量以及速度分布。外加磁场的介入会对电弧原始磁场的磁感应强度和分布产生影响。K.Hartz-Behrend[1]对外加纵向磁场下螺栓电弧焊电弧等离子体中的带电粒子进行受力分析，结合动能定理、电磁场及流场理论建立数学模型进行推导，发现电弧等离子中带电粒子的运动速度与励磁电流，即磁感应强度成正比。

Biranchi.Narayan.Panda[2]研究横向磁场下对接焊的电弧行为，加载横向磁场后，电弧等离子体中带电粒子产生高速的螺旋运动，结合流体力学分析，带电粒子在高速旋转过程中带动电弧中未电离的中性粒子旋转，优化焊缝成形。……