ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Процесс порообразования из "Поверхностные явления в сварочных процессах " Одним из наиболее часто встречающихся дефектов в сварных швах являются тазовые включения — поры, которые образуются, если газовые пузыри, возникающие в сварочной ванне, не успевают удалиться из нее до окончания кристаллизации. Наличие пор в сварном соединении нарушает сплошность металла, и поэтому с увеличением пористости заметно снижаются механические свойства сварного соединения [125, 126]. [c.84] Кроме того, поры в сварных швах могут выполнять роль концентраторов напряжений, а также снижают антикоррозионную стойкость швов. [c.84] Поэтому наличие нор в сварных соединениях является нежелательным, а для некоторых изделий, например конструкций, работающих под высоким давлением или в условиях глубокого вакуума, вообще недопустимо. [c.85] В связи тем что пористость ухудшает качество сварного соединения, изучению процесса образования пор были посвящены десятки работ. Однако и до настоящего времени многие вопросы, относящиеся к этому процессу, остаются не выясненными или являются спорными. [c.85] Как известно, газ, выделяющийся при затвердевании стали, состоит в основном из окиси углерода, азота и водорода. Определенная роль Нг, N2 и СО в процессе образования пор признается большинством исследовате-лей-сварщиков. Между тем вопрос о преимущественном влиянии того или иного газа на образование пор не окончательно решен и сейчас. [c.85] Одни авторы считают, что основной причиной образования пор является окись углерода, образующаяся в металле [41, 127, 128], другие отводят первостепенную роль водороду [129, 130, 131], а третьи — азоту [10, 132, 133, 134]. [c.85] Лишь в некоторых работах [18, 137—140] авторы обращают внимание на связь процесса образования пор с поверхностными свойствами расплавов. Однако, по-видимому, из-за отсутствия достаточного количества экспериментальных данных, и в этих работах процесс порообразования рассмотрен недостаточно полно. [c.86] Поскольку нашей задачей является рассмотрение роли поверхностных явлений в сварочных процессах вообще, то мы не будем подробно исследовать процесс порообразования. Попытаемся лишь вкратце ответить на вопросы о роли отдельных газов и о наиболее вероятном месте образования пор с использованием данных о поверхностных свойствах металла на границе с газами и со шлаками. [c.86] Остальные обозначения те же, что и в уравнении (23). [c.87] Особенностью образования газовых зародышей по сравнению с зарождением неметаллических включений является то, что otpn сравнительно близких значениях молекулярных масс (СО—Й8 N2— 28 Нз—2 МпО—71 SI02—60 и т. д.) плотности их отличаются в тысячи раз. Поэтому интенсивность образования газовых зародышей при той же степени пересыщения будет гораздо ниже, чем интенсивность образования неметаллических включений, а критический размер газового зародыша будет больше радиуса устойчивого зародыша оксидного включения. [c.87] СТИ газов при температуре 20°С, а величина а —поверхностному натяжению при температуре 1530°С, т. е. температуре, близкой к температуре кристаллизации металла, когда образование зародышей должно происходить наиболее интенсивно. [c.89] В связи с этим при определении Гкр и Т гом в формулы (56) и (58) нужно было бы подставлять З1начения а с учетом радиуса кривизны поверхности разрыва. Однако оп ределение [49] из интенсивностей появления зародышей значений Ог и сравнение их с измеренными значениями 00 показало, что для ряда жидкостей ( ода, этиловый спирт, нитрометан и т. д.) разница между ними не превышает 2—3%. [c.90] Учитывая это, а также то, что критический радиус газового зародыша, как правило, не меньше см, т. е. больше радиуса, при котором следует учитывать его кривизну [59], в выражении (56) и (58) подставляли величину поверхностного натяжения, определенную нами для больших капель [20 21]. [c.90] Как видно из табл. 11, величины Гкр и гом зависят от величин поверхностного натяжения и степени пересыщения. Причем последний фактор играет особенно заметную роль при малых пересыщениях. Однако при всех пересыщениях работа, необходимая для образования газовых зародышей различными газами, будет различной. Поэтому говорить вообще о преобладающей роли того или иного газа в процессе образования газовых зародышей, по-видимому, не совсем верно. Следует особо рассматривать каждый конкретный случай. [c.90] При расчете примем, что величины 7т, v . Р и Я, равны соответсгвующим значениям для чистого железа. Для определения от-ж существует несколько формул, предложенных различными авторами, например [141, 142]. Однако найденные по этим формулам значения От-ж зачастую отличаются друг от друга и от экспериментально найденных значений в 2—5 раз. Поэтому для определения os0 воспользуемся опытным значением 0Т-Ж, которое для системы жидкое железо — кристалл равно 204 эрг/см . [c.91] Образование пор в оварных соединениях может происходить в результате возникновения газовых зародышей на границе расплавленный металл — расплавленный шлак и перехода их в объем металла, а также при образовании зародышей в объеме металла на границе с жидкими неметаллическими включениями. Поскольку зарождение пузырька в жидкости связано с преодолением сил молекулярного сцепления, то он будет развиваться более интенсивно в сторону той фазы, которая окажет меньшее сопротивление его росту. Такой фазой, вследствие меньшей силы связи между атомами, будет шлак. Сила межатомного взаимодействия характеризуется величиной поверхностного натяжания, которое, как известно, представляет собой рост свободной энергии системы вследствие частичного разрыва связей атомов, находящихся на поверхности. [c.93] Вследствие того что образование газовых зародышей связано с огм-ш, наложение внешнего электрического поля на границу металл — шлак, влияющее на величину Тм-ш, должно изменить условия образования зародышей. [c.96] Сопоставление величин работы образования газовых зародышей одинакового объема в гомогенной среде и на рассмотренных границах свидетельствует о том, что наиболее благоприятные условия для появления газового зародыша любого состава имеются на границе расплавленный металл — твердый окисел. Причем на этой границе имеются и наиболее благоприятные условия для развития образовавшегося газового зародыша. [c.97] Вернуться к основной статье