最近公司新换了不锈钢的供应商，也不知是什么原因，TIG焊接变得特别困难，这到底是怎么回事呀?愁死啦⋯⋯
小明
我们之前的不锈钢进行焊接时，焊接比较顺利，熔深比较深，但是新的不锈钢，焊接不稳定，熔深也很浅。同样标准的304不锈钢，左图是以前的供应商，右图是新的供应商。
有问题去找张博士哟!
小明，听说你取得了高级焊接工程师的称号啦，恭喜恭喜。今天来，是有什么样的问题呢?
Dr.张
小明
张博士，谢谢。就等您这句话呢，今天，想了解一下焊接熔池稳定性控制的相关问题。
的确，这是个好问题。我觉得你想了解的是“马兰哥尼对流效应”吧。
Dr.张
小明
额，对“马兰哥尼对流效应”不咋了解的我来说，那个是忧郁效应……
别着急，我来给你普及一下……
Dr.张
马兰哥尼对流效应
由于表面张力在液体界面起作用，引起一个表面张力梯度，表面张力梯度超过粘滞力，使液体流动，出现毛细管对流。此现象由C.Marangoni在1865年发现，称为马兰哥尼对流。马兰哥尼对流或热毛细管对流是一种与重力无关的自然对流，在具有自由表面的液体中，沿着液体表面存在表面张力梯度，就会发生马兰哥尼对流，不需要克服什么激活势垒，很小的温度梯度就足以使之开始流动。由温度梯度造成的温度马兰哥尼对流可以很容易被控制，使其维持液态流动，但是熔池中的马兰哥尼对流经常是不稳定的。
小明，有听说过“葡萄酒的泪”吗?
Dr.张
小明
葡萄酒的泪?
是那样。在这里我们来做个试验吧。
①把葡萄酒倒入玻璃杯，稍微摇动那只玻璃杯，杯壁上会挂上一层的葡萄酒的薄膜。
②当葡萄酒中的乙醇开始挥发之后，酒液表面的乙醇分子浓度就会下降，从而导致酒液的表面张力升高，最终形成一个表面张力梯度。
③出现这样的梯度后，下层酒液中的水分子就会自动往上移动到液体表面，以缓和表面的张力。于是，在一杯葡萄酒的主液面上，就会形成一圈高低表面张力区，随着乙醇的不断挥发，高低表面张力区会不断扩大。。
④不过，高低表面张力区之间的牵引力并不能抵抗重力的作用，所以杯壁上的液体最终还会慢慢流回到主液面，形成所谓的“酒泪”。
⑤因为看上去像眼泪，所以被说”葡萄酒的泪”。
Dr.张
Tips
酒泪，也叫酒腿，也就是挂杯。挂杯的形成也就是著名的“马兰哥尼效应”(Marangoni Effect)，液体的这种因为表面张力梯度而造成的传质现象。
小明
的确是~这个现象确实是由于马兰哥尼对流效应产生的。不过这个跟TIG焊接的熔池稳定性有什么关系吗?
好，问题来了。葡萄酒的泪的问题是因为表面张力梯度不同而造成的传质现象。
Dr.张
如果替换成TIG焊接的话，焊接熔池在表面张力和电磁力等的作用下发生对流，会不会引起局部材料表面张力的不均匀分布呢?
Dr.张
小明
是有这个可能的。熔池内部可能也存在着马兰哥尼对流。不过熔池表面张力的局部性差别是怎么产生的呢?
你想一下，铁的熔点是1536℃，并且温度升高，铁的表面张力有变小的倾向。
Dr.张
在熔池表面，钨电极施加在金属上的光斑具有非常高的温度，而随着与焊缝中心的距离增加，温度迅速下降。由此产生的较高的温度梯度使得金属在温度依赖性表面张力的作用下从焊接熔池的中央向外部边界流动(马兰哥尼效应)。
Dr.张
小明
您的意思是说，表面张力在温度高的钨电极下面最小，而在熔池四周的表面张力较大。这样，局部性的表面张力差别就会在熔池表面发生。
是那样，下图就是熔池中马兰哥尼流动示意图。
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