Электродинамическая сила пинч-эффекта, действующая в сварочной дуге на каплю металла, её влияние на характер переноса металла.

Электродинамические силы пинч-эффекта обусловлены взаимодействием сварочного тока с собственным магнитным полем и сильно влияют на перенос металла, особенно при больших токах, когда они способствуют появлению плазменных потоков от мест сужения столба. Поэтому, например, в слаботочных дугах, где эти силы малы, преобладает крупнокапельный перенос, а в сильноточных - струйный.

При протекании тока через проводник, каковыми являются капля жидкого металла и столб дуги, возникают силы пинч-эффекта, которые стремятся деформировать проводник в радиальном направлении. Под их влиянием внутри проводника создается давление, подобное гидростатическому. Величина силы сжатия пропорциональна квадрату силы тока.

Если сечение электрического проводника постоянно, то возникающие в нем электродинамические силы P направлены по радиусу к оси проводника и стремятся его сжать (пинч-эффект). В центре проводника давление достигает максимума, на периферии оно равно нулю. В проводниках переменного сечения, а к таким проводникам можно отнести и столб дуги при ручной дуговой сварке, возникает сила P₀, направленная вдоль оси и действующая от меньшего сечения к большему. По величине P₀ = 10^-7I²ln(r₁/r₂),

где P₀ – осевая сила, Н; I - сила тока, А; r₁ и r₂ - радиусы проводников соответственно большего и меньшего сечений, мм.

Если сечение проводника переменное, что наблюдается на участке электрод – капля - активное пятно – столб дуги, то возникает осевая составляющая электромагнитной силы, направленная от меньшего сечения к большему. Если размеры активного пятна меньше, чем диаметр электрода или образовавшейся жидкой шейки капли, то осевая сила будет препятствовать переносу и наоборот. Осевая сила пинч-эффекта, действующая на каплю, не зависит от ее размеров и формы, а определяется лишь током и отношением радиуса активного пятна к радиусу электрода. Направление этой силы не зависит от направления тока, равна нулю при Rа = Rэ и меняет знак на отрицательный, когда Rа <Rэ.

В твердых проводниках осевая составляющая электродинамической силы P₀ внешне не проявляется, поскольку прочностные свойства твердого тела несоизмеримо выше. Однако в жидких и, особенно, в газообразных проводниках, подобных сварочной дуге, действие силы P₀ может проявляться и, как правило, при ручной дуговой сварке проявляется в значительной степени.