1焊絲熔化
焊絲的熔化速率直接決定了熔敷率的大小，自從上個世紀50年代GMAW問世，許多研究者就對焊接過程中影響焊絲熔化的因素及其作用規律進行研究，以便指導對實際焊接過程中參數的調節以獲得需要的熔化速率和熔滴過渡方式，并對焊接電源提出相應的要求。
對焊絲熔化的熱源進行了理論分析和實驗研究工作，發現焊絲熔化的熱源主要有：電阻熱，其影響因素為焊絲的直徑、外伸長度、焊絲材料的電阻率和焊接電流；根據焊絲極性的不同還存陽極反應加熱和陰極反應加熱，陽極加熱則受到焊接電流、陽極壓降、焊絲材料功函數和焊絲直徑的影響，陰極加熱則受到焊接電流、焊絲直徑、焊絲外伸長度、保護氣體以及焊絲表面有無活化的影響；陽極此外還有小部分來自電弧和熔池的輻射熱。其試驗工作得出了直流反極性焊接中焊絲熔化速率與陽極加熱和電阻加熱的定量關系的經驗公式，如式1所示。
其試驗工作還得出了，直徑為1．6ram，表面未活化處理的焊絲在直流正極性焊接中焊絲熔化速率的經驗公式，如式(2)所示。
對焊絲熔化速率、熔滴溫度和有效的陽極熔化電壓的研究工作中，通過簡單的圖形積分來對焊絲外伸部分的真實電阻、比熱、熱焓和電壓降進行了計算，并對焊絲產生的電阻熱進行了測量。綜合考慮電阻熱和陽極產熱，建立了一個簡單的焊絲熔化速率公式，如式(3)所示，結果表明，熔化速率取決于熔滴溫度和有效的熔化電壓。
通過研究手工電弧焊接時電焊條、普通氣體保護焊焊絲的熔化規律，認為由于手弧焊中焊條藥皮不能過熱的限制。電阻熱僅對焊條的熔化起著很小的作用，而在焊條末端表面，通過陰極反應或陽極反應產生的熱量是通過焊條末端的液態金屬傳入固體焊條中的，因此電焊條的熔化要受到焊條末端液體流動規律的影響。同理在普通的MAG焊中焊絲熔化速率要受到電阻熱，以及焊絲末端陽極產熱通過渡態末端向固體焊絲傳導的限制。在研究不同保護氣體下直徑為1.6mm的實芯焊絲和藥芯焊絲的熔化規律，當焊接條件相同時，藥芯焊絲的熔化速率要比實芯焊絲的高，而保護氣體對焊絲的熔化速率的影響可以忽略不計。對焊絲外伸部分的熱傳導進行了理論分析，解釋了在富氬保護氣體中鋼焊絲焊接時焊接電流的增加在焊絲末端形成錐度的原因。
相關人士對碳鋼焊絲、不銹鋼焊絲和鋁合金焊絲的熔化速率進行了分析，并應用半理論公式和實驗相結合的方法測定和計算了上述各種材料的焊絲熔化速率中電阻熱和電弧熱所占的比例并對保護氣體的影響進行了試驗研究；并分析了碳鋼、不銹鋼焊絲焊接中焊絲外伸長度的自身調節作用，以及鋁焊絲焊接中電弧固有調節作用。也有人對藥芯焊絲伸出長度部分的溫度場進行了測量和理論計算。分析了焊絲外伸長度變化對焊接工藝參數和焊接過程的影嫡，根據能量守恒定理確定了焊絲熔化速度的關系式，指出通過變速送絲可以適應工件表面起伏較大而維持弧長不變。
2熔漓過渡
根據國際焊接學會(IIW)的分類，熔滴過渡的主要方式如表1所示。
在熔化極氣體保護焊接中，影響熔滴過渡方式的主要操作因素有：焊接電流、保護氣體成分、焊絲外伸長度、環境壓力、焊絲材料、極性以及焊絲有無活化元索等。
在這些因素中，焊接電流的影響最為顯著，對于鋼焊絲在富氬氣體保護條件下，滴狀過渡發生在小電流焊接條件下，而噴射過渡發生在較大的焊接電流條件下。噴射過渡方式中又有三種類型的過渡方式，當電流相對較小時，發生射滴過渡，熔滴的直徑與焊絲的直徑相當：隨著焊接電流增加，轉變為射流過渡，熔滴的直徑很小，過渡頻率很快；焊接電流進一步增加，則轉變為旋轉射流過渡。焊絲外伸長度的增加和焊絲直徑的減小可已降低上述過渡方式轉變的臨界電流。
保護氣體的種類不同可以產生不同方式的熔滴過渡，使用氬氣保護，最常用的過渡方式是射滴過渡。而當使用二氧化碳、氦氣和氮氣作為保護氣體時，則通常可以觀察到大滴排斥過渡，并且觀察不到射流過渡或者旋轉射流過渡。因為這些氣體需要更為集中的能量來形成等離子弧，二氧化碳和氮氣需要更多被能量將分子解離，而氦氣的電離電壓要比氬氣的高很多。
研究結果表明，在5個大氣壓下噴射過渡變的不規律并且電壓的波動增加。隨著壓力的增如，過渡方式轉變的臨界電流增加。使用表面有由堿、堿士和稀土元素組成的涂層的焊絲進行焊接表明，一定種類的氧化物可以增加熔滴過渡的穩定性，這是由于涂層元素可以改變陰極和陽極斑點的等離子流從面影晌熔滴過渡方式。尤其是在直流正接采用二氧化碳和氦氣保護條件下，這些涂層可以減少飛濺并使熔滴過渡更為穩定。
除了對上述影響熔滴過渡的因素進行試驗研究，很多研究者還通過理論分析和計算來解釋上述一些因素對熔滴過渡的影響規律。最常用的有兩種理論：靜力平衡理論(SFBT)和縮頸不穩定理論(PIT)。
SFBT認為作用在熔滴上有四種力：重力、電磁力、等離子流力和表面張力，通過分這些力的平衡來確定熔滴的尺寸。
對于平焊位景，熔滴呈下垂狀，重力由熔滴的質量產生，有助予熔渡過渡。在小焊接電流情況下如大滴過渡方式下，重力是起主要作用的導致熔滴脫離的力，而電磁力的影響可以忽略不計。
電磁力是由在焊絲上的電流產生，遵循洛倫茨定律，主要與電流、熔滴形狀和電流線在熔滴上的分布有關，如果電流線在熔滴發散，則電磁力有助于熔滴脫落，然而如果電流線匯聚，電磁力則阻礙熔滴脫落。在大多數使用SFBT的研究中，通常忽略電磁力的徑向分量對熔滴過渡的影響。熔滴形狀與電磁力的關系的研究表明保護氣體的種類對焊絲末端的電流分布有著顯著的影響，從而影響著作用在熔滴上的電磁力。
等離子流力，該力的產生是由于焊接電弧呈錐形，使電磁收縮力在電弧各處是不均勻的，具有一定的壓力梯度，靠近焊絲處的壓力大，靠近工件處的壓力小，形成沿軸線的推力，電弧中的壓力差將使靠近焊絲處的高溫氣體向工件方向流動，并需要從焊絲上方補充新的氣體，形成有一定速度的連續氣流進入電弧區，這樣焊絲末端的熔滴就相當于浸沒在具有一定速度的流場中的球體，該球體將受到流體的拖曳而產生等離子流力。鋁合金焊接過程中的熔滴過渡的研究，認為在大電流焊接情況下等離子流力對金屬過渡著重要的影響。
表面張力的作用是阻礙熔滴過渡，受到保護氣氛的影響，如果在保護氣體中含有氧化性氣體如氧氣和二氧化碳，則表面張力將顯著的降低，并且與熔滴的形狀有關。
有關人士比較了由SFBT和PIT所預測的熔滴尺寸以及實驗測量的熔滴直徑，發現預測值和測量值有偏差。通過實驗發現鋼焊絲在噴射過渡情況下焊絲末端存在錐度，他們通過考慮焊絲末端的錐度來修正SFBT理論以用于預測噴射過渡方式下的熔滴尺寸。
PIT是在研究長導電液態圓柱的穩定性的基礎上發展起來的。對于無電流的液柱，由于球形的自由能比液柱的要小，如有擾動對液柱中某處存在擠壓，則在液柱的另外某處必向外膨脹，這導致該擾動呈指數長大，當擾動的波長到一定程度時使得液態圓柱分解為液滴。液滴的尺寸與長大速度最快的擾動的波長有關。如果在液桂中有電流流過，電流的縮頸效應將使得液柱中受擠壓的部分壓力要高于膨脹部分的壓力，即對擾動起著增強作用，這就導致波長更短的擾動就可戳破壞液柱的穩定。PIT就是用這種原理來解釋隨著電流的增加熔滴直徑減小的現象。當電弧覆蓋整個熔滴豹表面時發生大滴／噴射過渡轉交。
上述相關分析大多是靜態的，上個世紀中期隨著微型計算機的普及以及性能的提高，不少研究者對熔滴過渡的動態過程進行了研究。有人分析了作用在熔滴上的電磁力，并建立了熔滴脫落的動態模型。建立了一種二維的將熔滴和電弧耦合的動態模型來預測熔化極氣體保護焊中熔滴的形成和動態長大，該模型主要是基于能量守恒、質量守恒、動量守恒、電量守恒以及Maxwell方程，在建立的模型中，焊絲為陽極，工件為陰極，將熔滴表面視為自由表面，并且對電弧和焊絲進行詳細描述，綜合考慮了送絲速度、焊絲絲和電弧以及焊絲／電弧界面的熱效應，并對重力、慣性力、表面張力、電磁力、電弧壓力和等離子流力隨時間的變化進行了計算來預測熔滴的形狀和過渡情況，并計算了在電弧、熔滴和固體焊絲中二維的電流密度、電勢、溫度、壓力場和速度場。用流體體積法(VOF)對熔化極氣體保護焊中的滴狀過渡以及噴射過渡進行了動態模擬，焊絲末端的電流分布對熔滴的形狀以及焊絲末端錐度的形成有著顯著的影響。
