ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Поверхностные свойства металла и форма шва из "Поверхностные явления в сварочных процессах " Одним из наиболее важных показателей формы шва является глубина проплавления основного металла. Согласно современным представлениям о механизме проплавления [155— 158], при дуговой оварке расплавленный металл под действием давления дуги вытесняется из передней части сварочной ванны в ее хвостовую часть. В результате этого под дугой открывается основ ной металл, который расплавляется и продолжает вытесняться в хвостовую часть сварочной ванны. В результате такого перемещения расплава жидкий металл в начале и конце сварочной ванны будет находиться на различных уровнях, что обусловливает наличие в ванне гидростатического давления. [c.99] Как видно из формулы (66), глубину проплавления при сварке какого-то определенного металла можно увеличить, уменьшив Рп или повысив Рд. [c.99] Последнего, при неизменном диаметре электрода, можно добиться, увеличив или силу сварочного тока (/св), или концентрацию энергии в пятне нагрева. Однако заметно повысить ко(нцентрацию энергии возможно главным образом при сварке неплавящимся электродом. [c.99] Однако глубина проплавлевия, а также йв и В зависят не только от величины поверхностного натяжения расплавленного металла. [c.100] Из формулы (72) видно, что краевой угол 0, а следовательно, и форма наплавленного валика зависят от адгезии расплавленного металла к твердому и от величины поверхностного натяжения жидкого металла. При этом, пока УА ам-г, соз6 0, т. е. смачивание твердого металла расплавленным будет хорошим, а угол 0 Сп/2. [c.102] В этом случае высота наплавленного валика будет небольшой, а ширина его увеличится. [c.102] Зависимость формы сварного шва и наплавленного валика как от поверхностного, так и от межфазного натяжений открывает более широкие возможности для изменения их конфигурации. Очевидно, геометрические размеры сва рного шва и наплавленного валика можно изменить не только введением в металл поверхностно активных элементов, созданием определенной газовой атмосферы, но и применением определенных флюсов, изменением потенциала пове1рх1Ности металла за счет внешней э. д. с., использованием предварительного подогрева деталей и т. д. [c.102] Емельяновым [167] была установлена аналитическая зависимость между формой и размерами наплавленного валика и поверхностными свойствами металла. [c.102] Особенно возрастает роль сил поверхностного натяжения при сварке в потолочном положении [170], поскольку в этом случае металл ванны удерживается в ее передней части силами поверх(ностного натяжения и давления дуги, а в хвостовой части — в основном силами поверхностного натяжения. Как показывают расчеты [170]-примерно 50% расплавленного металла сварочной ванны при силе тока 220—230 А удерживается силами поверхностного натяжения. [c.103] Из выражения (73) и (74) следует, что размеры критического зародыша К ристалла и интенсивность их образования существенно зависят от переохлаждения расплава и от величины а. Поэтому наличие в жидкости элементов, способных изменить величину межфазного натяжения на границе расплав — кристалл, может повлиять на скорость об разова1ния зародышей. [c.105] Совместное рассмотрение рис. 34 и ф01рмулы (75), которая в случае искривленной поверхности раздела будет являться приближенной, свидетельствует о правильности предыдущего вывода. [c.105] Из выражения (76) следует, что грани, отличающиеся больщим эначением поверхностного натяжения, растут быстрее, чем прани с низким поверхностным натяжением. Поэтому при наличии в сварочной ванне поверхностно активных веществ, адсорбирующих на гра ницу расплав— кристалл, уменьшается линейная скорость кр И-сталлизации, что приводит к измельчению зерна. [c.106] Помимо неметаллических включений и пор к дефектам, снижающим механические свойства сварного соединения, относятся также подрезы, несплавления, горячие и холодные трещины и т. д. Как было показано ранее, образование пор и неметаллических включений тесно связано с поверхностными свойствами металла и шлака. Столь же заметное влияние оказывают поверхностные явления на процессы образования подрезов, несплавлений и трещин. [c.107] Рассмотрим несколько подробнее лишь влияние поверхностных явлений 1на образование подрезав и горячих трещин, хотя появление несплавлений и холодных трещин также связано с поверхностными свойствами металла [180]. [c.107] Подрезы, как известно из практики, чаще всего образуются при автоматических способах сварки. Причем появление их обычно вызвано не недостатком металла, а происходит в том случае, когда скорость кристаллизации металла сварочной ванны превышает скорость запол не-ния металлическим расплавом образовавшейся канавки. Следовательно, устранение подрезов может быть достигнуто двумя способами или уменьшением скорости кристаллизации, или повышением скорости заполнения канавки металлом. Как правило, идут по первому пути, т. е. снижают скорость кристаллизации, что достигается уменьшением скорости сварки. Однако этот вариант, который приводит к снижению производительности процесса, конечно, не является оптимальным. По-видимому, более эффективным было бы повышение скорости растекания металла. Для того чтобы выявить причины, влияющие на растекание, рассмотрим схему образования подрезов (рис. 35). [c.107] Увеличить Fp B при неизменной величине стт-ш и постоянном значении k можно, как видно из уравнения (79), за счет снижения От-ж и Ож-ш. [c.109] Вернуться к основной статье