Натяжение поверхностное жидких (расплавленных) металло

Сила поверхностного натяжения проявляется в стремлении жидкости уменьшить свою поверхность под действием молекулярных сил, стремящихся придать ей такую форму, которая бы обладала минимальным запасом энергии. Такой формой является сфера. Поэтому сила поверхностного натяжения придает капле расплавленного металла форму шара и сохраняет эту форму до момента соприкосновения ее с поверхностью расплавленной ванны или отрыва капли от конца электрода без соприкосновения, после чего поверхностное натяжение металла ванны втягивает каплю в ванну. Сила поверхностного натяжения способствует удержанию жидкого металла ванны при сварке в потолочном положении и создает благоприятные условия для формирования шва. [c.46]

На расплавленный металл в дуге действуют следующие главные силы силы тяжести силы поверхностного натяжения электродинамические силы в жидком проводнике реактивные силы электростатические силы силы давления плазменных потоков и др. [c.88]

Физические свойства жидкого металла характеризуются коэфициентами внутреннего трения и поверхностного натяжения. Определение их очень сложно даже в лабораторных условиях, особенно для сплавов с высокой температурой плавления. Поэтому для характеристики свойств жидкого металла обычно ограничиваются определением его жидкотекучести, т. е. способности металла заполнять формы. В отличие от вязкости, зависящей только от свойств металла, жидко-текучесть зависит также от формы и её температурного и гидродинамического режимов. Поэтому для изучения жидкотекучести необходимо сохранять постоянными все свойства формы и условия её приготовления и последующего заполнения металлом. При сохранении постоянными всех условий, включая состав металла, жидкотекучесть может служить критерием температуры расплавленного металла [29]. [c.245]

При воздействии лазерного излучения на металл возможны два механизма резки плавлением и испарением. Последний механизм требует больших затрат энергии. Поэтому на практике резку производят плавлением. Чтобы расплавленный металл не заполнял образующийся канал реза за счет действия капиллярных сил и поверхностного натяжения, в зону резки подают струю газа. Это может быть инертный газ, но чаще применяют воздух и даже кислород. Такой процесс называют газолазерной резкой. Струя газа, проникая в полость образующегося реза, выдувает из него жидкий металл. Кроме того, при резке сталей с использованием воздуха или кислорода металл окисляется, выделяется дополнительная теплота, процесс резки ускоряется. [c.314]

Понижение поверхностного натяжения на границах раздела металл—расплав (о ), металл—газ (о ) и расплав—газ (а г) способствует лучшему смачиванию металла расплавленным покрытием. Условие равновесия поверхностного натяжения на границах раздела трех фаз — твердой (металл), жидкой (расплав) и газа (атмосфера печи), описывается следующим уравнением [c.89]

Поверхностное натяжение способствует переносу металла с электрода на изделие при применении короткой дуги. Сила давления газов, возникающих при плавлении электрода, также помогает процессу переноса капли с электрода на деталь. Это также очень важно при потолочной сварке. Электрический ток, проходящий по электроду, создает вокруг электрода магнитное силовое поле, которое оказывает сжимающее действие на жидкую каплю металла и образует шейку при его расплавлении (пинч-эффект). Электромагнитные силы способствуют переносу капли металла при всех положениях шва в пространстве с электрода на изделие. [c.459]

Расплавленный металл электрода при сварке вертикальных швов переносится в ванну в направлении, перпендикулярном силе тяжести. Поэтому качественный шов можно получить только при сварочной ванне небольшого объема. Вертикальные швы завариваются более короткой дугой, когда вследствие действия сил поверхностного натяжения между расплавленным металлом ванны и каплей электродного металла возникает взаимное притяжение. При переходе металла электрода в сварочную ванну количество жидкого металла в ней увеличивается и под действием силы тяжести металл может вытечь. Во избежание этого электрод необходимо быстро отвести вверх или в сторону, что- [c.116]

Образование и перенос капель жидкого электродного металла через дугу на свариваемый металл происходят под действием сил тяжести и поверхностного натяжения, давления газов, образующихся в расплавленном металле, электромагнитных сил, неравномерной напряженности электрического поля и т. д. [c.17]

После перемещения расплавленного металла в головной части плавильного пространства остается углубление — канавка. Поверхность ее покрыта тонкой пленкой жидкого металла, удерживаемой силами поверхностного натяжения. По мере передвижения дуги перемещающийся из последующего головного участка жидкий металл заполняет канавку. При этом происходит взаимное слияние поступившего металла с жидкой пленкой и дополнительное оплавление основного металла за счет теплоты, накопленной в перегретой сварочной ванне. При удалении источника нагрева в хвостовой части плавильного пространства начинает преобладать отвод теплоты в массу холодного металла над притоком теплоты и начинается затвердевание — кристаллизация сварочной ванны. В процессе затвердевания по границе расплавления образуются общие кристаллиты, что и обеспечивает монолитность соединения. [c.84]

Покрытие электрода расплавляется несколько позже стержня, образуя небольшой чехольчик или втулочку. Равномерное расплавление покрытия обеспечивается при температуре плавления сварочного шлака ПОО— 1200°. Повышение тугоплавко сти шлака приводит к чрезмерному росту чехольчика, что нарушает нормальный процесс сварки. Расплавившийся сварочный шлак должен быть маловязким и легкоподвижным, обладать малым поверхностным натяжением и малым удельным весом. При этих условиях он легко взаимодействует с жидким металлом, всплывая на его поверхность, хорошо пропускает выделяющиеся из металла газы, хорошо растворяет и связывает окислы, равномерно покрывает расплавленный металл и способствует лучшему формированию сварного шва. Температурный интервал перехода шлака из жидкого в твердое состояние должен быть коротким (рис. 36, кривая 1). Шлаки с длинным температурным интервалом (кривая 2) менее подходят для сварки. Короткий интервал особенно необходим при сварке в вертикальном и потолочном положениях (см. главу VI), так как быстротвердеющий шлак удерживает жидкий металл от стекания. Для лучшего удаления после свар ки шлак должен хорошо раскислять металл шва и иметь отличный от металла коэффициент термического расширения. [c.78]

Электромагнитные сил ы также влияют на перенос металла, так как электрический ток, проходящий по электроду, создает вокруг него магнитное силовое поле, оказывающее на поверхность электрода сжимающее действие, стремящееся уменьшить поперечное сечение электрода (пинч-эффект). Сжимающее усилие проявляется в стремлении проводника уменьшить свое поперечное сечение до нуля. Величина осевого усилия пропорциональна квадрату сварочного тока. На твердый металл электрода сжимающее действие тока не оказывает никакого влияния и им можно пренебречь. Но на жидкую каплю расплавленного металла эти силы оказывают значительное влияние гем более, что на сферическую каплю металла магнитные силы действуют нормально к поверхности (фиг. 21). По мере увеличения количества расплавленного металла на конце электрода под действием сил поверхностного натяжения и сжимающих магнитных сил на стыке расплавленного и твердого электродного металла образуется перешеек, в котором возрастает плотность тока, и ежи- [c.36]

Под действием тепла дуги на торце электрода образуется капля жидкого металла, которая некоторое время под действием сил поверхностного натяжения продолжает удерживаться на электроде (положение /—//, фиг. 24). При увеличении количества расплавленного металла под действием силы тяжести и других сил дуговой промежуток сокращается и капля электродного металла приближается к поверхности сварочной ванны (положение III). При соприкосновении капли с металлом сварочной ванны (положение/У) она за счет сил поверхностного натяжения оттягивается в ванночку и образовавшийся металлический мостик обрывается и снова возникает дуга (положение У). [c.39]

Сварка с нагревом и плавлением отличается столь интенсивным нагревом, что металл по поверхности сварки оплавляется, переходя в тонком слое в жидкое состояние. Слой расплавленного металла незначителен и удерживается на поверхности сварки поверхностным натяжением. При осадке весь жидкий металл выдавливается из зоны сварки наружу, переходя в грат, а сварное соединение образуется за счет нижележащих разогретых, но нерасплавленных слоев металла. Металлографическим исследованием литой металл в сварном соединении, как правило, не обнаруживается. [c.7]

Выполнение швов в потолочном положении. Это трудоемкая операция, потому что сила тяжести препятствует переносу металла с электрода в сварочную ванну, а расплавленный металл стремится вытечь из ванны вниз. Поэтому в процессе сварки нужно добиться, чтобы объем сварочной ванны был небольшим. Этого достигают применением электродов малого диаметра (не более 3... 4 мм) и небольших сварочных токов. Основное условие получения качественного шва — поддержание самой короткой дуги путем периодических замыканий электрода с ванной жидкого металла. В момент замыкания капля металла под действием сил поверхностного натяжения втягивается в сварочную ванну. В момент удаления электрода дуга гаснет и металл шва затвердевает. Одновременно электроду сообщаются также и колебательные движения поперек шва. Наклон электрода к поверхности детали должен составлять 70...80° в направлении сварки. [c.206]

Кислород вызывает окисление расплавленного металла и в больших количествах является вредным при сварке. В некоторых случаях присутствие небольшого количества кислорода способствует уменьшению пористости шва. Это объясняется свойствами кислорода уменьшать поверхностное натяжение жидкого металла, что способствует образованию более мелких капель и более равномерному переносу их в сварочную ванну. Большое значение имеет также изменение парциального давления кислорода в защитной газовой среде, способствующее по- [c.14]

Суть второго метода заключается в последовательном медленном перемещении узкой расплавленной зоны вдоль металлического образца, представляющего собой вертикально установленный стержень. При изготовлении монокристаллов из тугоплавких металлов нагрев зоны жидкого металла осуществляют электронным пучком в вакууме. Металл из расплавленной зоны не вытекает, если его поверхностное натяжение больше гидростатического давления. Чем уже зона и чем меньше плотность металла, тем большего диаметра монокристалл можно вырастить таким способом. В настоящее время этим методом выращивают монокристаллы молибдена диаметром до 25 мм на установке, схема которой показана на рис. 4.4. [c.83]

При сварке во всех пространственных положениях, отличных от нижнего, основная проблема - стекание жидкого металла и шлака под действием силы тяжести. Это искажает форму шва, ухудшает его защиту и, следовательно, качество. Силе тяжести противодействует сила давления дуги и сила поверхностного натяжения жидкого металла сварочной ванны. Поверхностное натяжение увеличивается почти по квадратичной зависимости с уменьшением площа -ди поверхности сварочной ванны. Следовательно, уменьшить влияние силы тяжести можно, уменьшив сварочную ванну. Для этого при сварке в потолочном, вертикальном и горизонтальном положениях выбирают электроды диаметром меньше, чем для нижнего положения (< 4 мм). Лучше, если электрод будет обеспечивать меньшее количество расплавляемого в единицу времени металла, не более 10 г/(А-ч). Такой коэффициент расплавления имеют электроды ВИАМ-25, УОНИ-13. [c.121]

Поверхностное натяжение жидких металлов много выше поверхностного натяжения неметаллических неэлектролитов или расплавленных солей. В нескольких работах пытались с небольшим успехом объяснить. это с помощью теории металлов [501—503]. Причина неуспеха— очень скудные и разноречивые знания природы и имеющиеся в распоряжении экспериментальные данные. Главное значение этих работ в том, что они указывают на важность атомного поверхностного натяжения жидкостей — величины, зависящей от поверхностного натяжения и площади, занятой грамм-атомом или грамм-молекулой, расположенной в виде одноатомного слоя. На основе этого критерия атомную поверхностную энергию металлов можно считать почти равной энергии диэлектрических жидкостей. Однако некоторые разногласия несомненно возникают из-за допущения [501], что энергия взаимодействия и, следовательно, расстояние между атомами на поверхности такие же, как в объеме жидкости [502]. Похоже, что для свойств объема жидкости многого нельзя получить из измерений поверхностной энергии. [c.151]

Жидкий припой растекается по поверхности жести, смачивает ее и под действием капиллярных сил заполняет зазоры в продольном шве корпуса. В процессе паяния происходит расплавление оловянного слоя жести в жидком припое и взаимная диффузия металлов. Для того чтобы возникло сцепление между частями паяного шва, необходимо, чтобы атомы припоя вступили в непосредственный контакт с поверхностными атомами олова жести, т. е. должно произойти смачивание. Показателем степени смачивания является краевой угол смачивания 9. Чем меньше этот угол, тем лучше смачивание и при 0 = Он-45° смачивание наилучшее. Завершением процесса пайки шва является охлаждение припоя, необходимое для его кристаллизации и повышения прочности. Поверхностное натяжение припоя [3] и жести существенно влияет на растекание жидкого припоя по оловянной поверхности и создание герметичного и прочного шва. [c.39]

Флюс (паяльная жидкость, флокс) предназначен для очистки поверхности жести от окислов жировых загрязнений, для предохранения расплавленного припоя от окисления, так как наличие окисных пленок снижает поверхностное натяжение металла на границе жесть—жидкий припой и ухудшает растекание припоя и его проникновение во внутрь шва. [c.42]

В некоторых случаях смачивание отождествляют с растеканием жидкости (припоя), так как и смачивание, и растекание часто оценивают краевым углом смачивания. Однако сущность этих процессов совершенно различна. Смачивание - это взаимодействие атомов жидкой и твёрдой фаз, а растекание - это увеличение площади контакта между ними. Известно, что растекание жидкости по поверхности твёрдого тела может происходить без смачивания. Например, вода не смачивает твёрдую поверхность стекла, металла, но достаточно хорошо растекается по ним тонким слоем. Расплавленный свинец не смачивает железо, но при определённых условиях растекается по его поверхности. Растеканию жидкости в этом случае способствует сила тяжести, высокая жидкотекучесть, относительно небольшое поверхностное натяжение жидкости и др. [c.195]

Основным методом получения монокристаллов тугоплавких металлов, в частности молибдена, является зонная плавка в электроннолучевой установке. Поскольку жидкий молибден реагирует со всеми известными огнеупорами, наиболее перспективным видом зонной плавки является бестигельная зонная плавка. При бести-гельной плавке зона расплавленного металла удерживается от вытекания силами поверхностного натяжения между двумя вертикальными твердыми частями заготовки, расположенными по одной оси. Выращивание монокристаллов молибдена проводилось на электроннолучевой установке С-248-М . В качестве исходного материала использовались металлокерамические прутки и прутки, полученные ковкой из слитков дуговой вакуумной плавки. Вакуум при выращивании монокристаллов составлял 10 мм рт. ст, натекание 0,5 лмк1сек, скорость перемещения расплавленной зоны 2—4 мм1мин, направление движения расплавленной зоны снизу вверх. При выращивании монокристаллов применялось вращение образца, что способствовало равномерности плавления и стабилизации расплавленной зоны. После двух-трех проходов расплавленной зоны вырастал монокристалл. Этим методом удалось получить монокристаллы молибдена диаметром до 20 мм, длиной до 400 мм. Режимы выращивания представлены в табл. I. 38. [c.93]

Метод зонного рафинирования, разработанный первоначально для очистки веществ, помещенных в лодочку, с соответствующими изменениями, позволяющими избежать загрязнения материалом тигли, оказался эффективным для очистки компактного ниобия. Зона расплавленного металла, создаваемая индукционпы.ч или электронно-лучевым нагревом, перемещается вдоль вертикально закрепленного пиобиевого стержня (метод плавающей зоны ), благодаря чему на одном конце происходит сегрегация примесей, более растворимых в жидком металле. При бестигельной зонной плавке небольшого прутка (например, диаметром 10 мм) с применением одного из вышеупомииутых методов нагрева обычно сохраняется первоначальная форма образца, что указывает на действие сил поверхностного натяжения. Если же проводится бестигельная зонная плавка с поднимающейся зоной при индукционном нагреве, диаметр образца может быть намного больше, например 25 мм или более. В том случае, когда нагрев внезапно прекращается, расплавленный металл немедленно вытекает. Это служит доказательством, что гидростатическое давление расплавленного металла сдерживается поднимающим усилием, благодаря чему таким путем можно рафинировать образцы большего диаметра. [c.439]

Сжатой дугой можно производить сварку с глубоким проплавлением, образуя в сварочной ванне сквозное отверстие, по форме напоминающее сверху замочную скважину. Столб дуги при этом погружается в ванну почти на всю толщину кромки детали, вьвдавливая жидкий металл. При движении дуга как бы раздвигает расплавленный металл, направляя его в хвостовую часть ванны. Процесс похож на плазменную резку, но жидкий металл из ванны не удаляется. С обратной стороны через отверстие вырывается факел остывающего газа. Такой способ сварки требует очень точного поддержания режимов сварки и качественной подготовки стыка, так как металл в ванне удерживается только за счет сил поверхностного натяжения. [c.230]

Основные затруднения связаны с овальностью проволок и мйкронеровностями их поверхности, которые при очень малых толщинах приводят к неравномерности покрытий. Овальность вызывает смещения расплавленного металла при выходе проволоки из тигля вследствие свойственного жидким телам стремления занять наименьший объем под действием сил поверхностного натяжения, а микронеровности являются причиной неравномерности слоя вследствие их соизмеримостн с толщинами покрытий. [c.443]

Размер капель электродного металла определяется в первую очередь плотностью тока в электроде, а также зависит от состава металла электродного стержня и свойств электродного покрытия, диаметра электрода. Чем больше плотность тока в электроде, тем меньше размер капель. Перенос расплавленного металла через дуговой промежуток всегда происходит от электрода к основному металлу (изделию). Направление переноса не зависит от рода и полярности сварочного тока и пространственного положения сварки. Перенос капель жидютго металла через дуговой промежуток происходит под действием следующих факторов силы поверхностного натяжения жидкого металла, силы электромагнитного поля, неравномерности напряженности электрического поля, внутреннего давления газов капли жидкого металла, газового дутья столба дуги. При сварке в нижнем положении переносу металла способствует также сила тяжести. [c.76]

При автоматической сварке ванна жидкого металла цмеет большой объем. Ввиду этого при сварке на вертикальной плоскости сила тяжести расплавленного металла больше силы поверхностного натяжения на границе металл — шлак. Это ведет к вытеканию металла из ванны и нарушению правильного формирования шва. Для предотвращения вытекания металла при сварке не в нижнем положении применен способ искусственного 102 [c.102]

Расплавившийся сварочный шлак должен быть маловязким и легкоиодвижным, обладать малым поверхностным натяжением и малым удельным весом. При этих условиях он легко взаимодействует с жидким металлом, всплывая на его поверхность, хорошо пропускает выделяющиеся из металла газы, растворяет и связывает окислы, равномерно покрывает расплавленный металл и способствует лучшему формированию сварного шва. Температурный интервал перехода шлака из жидкого в твердое состояние должен быть коротким <рис. 25, кривая /). Шлаки с длинным температурным интервалом кривая 2) менее подходят для сварки. Короткий интервал особенно необходим при сварке в вертикальном и потолочном положениях (см. гл. УП), так как быстротвердеющий шлак удерживает жидкий металл от стекания. Для лучшего удаления после сварки шлак должен хорошо раскислять металл шва и иметь отличный от металла коэффициент термического расширения. [c.50]

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]

Флюсы паяльные применяют для очистки поверхности паяемого металла, а также для снижения поверхностного натяжения и улучшения растекания и смачиваемости жидкого припоя. Флюс (кроме реактивно-флюсовой пайки) не должен химически взаимодействовать с припоем. Температура плавления флюса должна быть ниже температуры плавления припоя. Флюс в расплавленном и газообразном состояниях должен способствовать смачиванию поверхности основного металла расплавленным припоем. Флюсы могут быть твердые, пастообразные и жидкие. Для пайки наиболее применимы флюсы бура NaiBP и борная кислота Н. ВОз, хлористый цинк Zn l.,, фтористый калий KF и др. [c.240]

Влияние смачивания на коррозионные свойства жидких металлов рассмотрено Фростом и Тейлером. Фрост считает, что величина межфазового поверхностного натяжения вследствие наличия градиента температуры или концентрации на процессы растворения и переноса массы не влияет. Это положение подтвердилось опытами, которые он проводил. Испытывались низколегированные стали в расплавленном висмуте. При взаимодействии их на этих сталях при температуре 500° С образуется краевой угол, равный приблизительно 120° С однако даже и при небольшом градиенте температуры наблюдается быстрый перенос массы. Способность жидкого металла смачивать твердый оказывает большое влияние на меж-кристаллитную коррозию. Смачивание в этом случае приводит к проникновению жидкого металла в твердый по границам зерен. Равновесие характеризуется уравнением [c.318]

Достаточно широко применяется электротермический способ изготовления металлических микрошариков. При этом разряд импульсов электрического тока пропускается между двумя электродами, один из которых выполнен из металла, предназначенного для изготовления гранул, а другой - из графита, меди или того же металла. Происходит нагрев, расплавление и выброс жидкого металла в виде капелек, их сферитизация под действием сил поверхностного натяжения и охлаждение в [c.351]

Припой, химически слабо взаимодействующий с паяемым металлом, после расплавления сразу же смачивает паяемую поверхность и растекается по ней. Контактный угол смачивания по мере ловышеиия температуры образца неравномерно уменьшается до некоторой его величины ч при дальнейшем нагреве до температуры пайки и охлаждении остается неизменным. Краевой угол смачивания немного уменьшается лишь при затвердевании, что может быть связано с увеличением при этом поверхностного натяжения жидкой фазы. [c.64]

Кислородная резка основана на сгорании некоторого объема разрезаемого металла по линии реза. Поэтому необходимым условием непрерывности процесса кислородной резки является равенство образования и оттока окислов, образующихся на поверхности реза. Это условие вытекает из того положения, что в процессе резки поверхность металла покрыта слоем жидких окислов, и проникновение кислорода к поверхности горящего металла может происходить только путем диффузии через эту пленку скорость л<е процесса диффузии зависит от толщины пленки окислов. Из этого следует, что устойчивое стационарное состояние (т. е. непрерывность процесса резки) возможно только при такой толщине пленки, при которой скорость оттока окислов делается равной скорости их образования за счет окисления металла. Таким образом, толщина пленки зависнт от гидродинамических условий оттока окислов и в первую очередь от вязкости образовавшегося при резке шлака и поверхностного натяжения на границе раздела фаз. Исходя из изложенного, предполагается, что невозможность обычной кислородной резки высоколегированных хромистых и хромоникелевых сталей объясняется тем, что после первого мгновенного окисления на поверхности начального участка образуется пассивная пленка окиси хрома. В образующейся пленке хромистожелезистых окислов содержание окиси хрома будет приблизительно соответствовать содержанию хрома в стали, т. е. в большинстве случаев будет близким к 20%. Хромистые железняки такого состава имеют температуру плавления около 2000°. Такая температура значительно превышает температуру плавления разрезаемой стали. Образующаяся вязкая пленка окислов прочно держится на поверхности жидкого металла, изолируя его от кислородной струи и не допуская окисления. Следовательно, для ведения процесса кислородной резки нержавеющих сталей необходимо обеспечить возможность расплавления и перевода в шлак образующиеся тугоплавкие окис- [c.4]

Сварка непрерывным оплавлением состоит из двух стадий оплавления и осадки. При оплавлении свариваемые летали 7 н 2 (фиг. 2, а] медленно сближаются без прилоя пия существенного усилия Р. При этом между торцами создаются местные контакты, быстро нагреваемые то1 о л (г < 0,01 сек.) до расплавления. Вследствие поверхностного натяжения между торцахш образую1ся перемычки жидкого металла. Протекающий в них злектричеекин ток взаимодействует с магнитным полем и заставляет перемычки перемещаться в аазоре между торцами. Одновременно сжимающие проводник силы магнитного ноля уменьшают поперечное сечение перемычки, увеличивая [c.275]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...