Таблица 31 Удельное поверхностное натяжение для некоторых металлов

наклонен, результирующая электродинамическая сила Л^д направлена по продольной оси дуги в сторону ванны. Под действием этой силы капля сильно деформируется и вытягивается. Газовый поток здесь направлен не симметрично относительно оси дуги, а от передней части сварочной ванны назад. Сила Л^-.п давления газового потока, суммируясь с силой Л^р.г реакции газов, выделяющихся из капли, создает результирующую силу Л/г воздействия газовых потоков, под давлением которой происходит отклонение капли в сторону давления газовых потоков. Большая часть капель поэтому после отрыва от электрода летит в потоке жидкого флюса, ограничивающего зону сварки, к задней части ванны.

После установления схемы действия на формирующуюся каплю различных сил можно выяснить факторы, влияющие на ее размер. Размер капли определяется соотношением сил, удерживающих ее на торце электрода, и сил, стремящихся ее оторвать.

Главной силой, удерживающей каплю на электроде, является сила поверхностного натяжения. На величину этой силы капли влияет:

1)удельное поверхностное натяжение электродного металла при температуре плавления;

2)наличие поверхностно-активных веществ, находящихся в соприкосновении с жидким металлом;

3)температура поверхности капли.

По данным Ю. А. Нехендзи, удельное поверхностное натяжение для различных жидкостей, в том числе и для металлов, различно и зависит от их природы (табл. 31).

Некоторые вещества, такие как углекислые соли щелочных и щелочноземельных металлов, свободный кислород и др., обладают способностью заполнять свободные связи на поверхности жидкости и тем самым ослаблять связь поверхностных атомов и молекул жидкости между собой. При этом силы поверхностного натяжения резко уменьшаются. С увеличением температуры расплавленного металла поверхностное натяжение также несколько снижается. Таким образом, наличие поверхностно-активных веществ и увеличение сварочного тока понижают поверхностное натяжение капель.

Увеличение сварочного тока значительно влияет и на силы отрыва:

1)растут электродинамические силы Л/,д;

2)увеличиваются сила Аг.п давления газовых потоков , а также результирующая сила М,

3) нарастают процессы газообразования в капле и испарения.

Следовательно, увеличение сварочного тока приводит к росту всех сил отрыва, а значит, к измельчению капель.

Для сварки голым электродом на малых токах характерен преимущественно крупнокапельный перенос металла с периодическими замыканиями каплей дугового промежутка. В этом случае поверхностное натяжение металла капли повышенное, так как токи малы и поверхностно-активных веществ нет. Силы отрыва (Р и Л^эд) нарастают медленно, и поэтому капля успевает сильно увеличиться.

При сварке толстопокрытым электродом на больших токах наблюдается преимущественно мелкокапельный перенос металла с редкими замыканиями дугового промежутка. В этом случае величина поверхностного натяжения металла капель снижается как за счет наличия поверхностно-активных веществ в шлаке, так и вследствие более высокой температуры капель. Силы отрыва нарастают интенсивнее и появляется дополнительная сила Л^г.п давления газового потока. Активно развивающиеся процессы газообразования могут преждевременно «дробить» каплю.

При сварке под флюсом применяются еще более высокие сварочные токи. Силы отрыва, особенно электродинамические силы, резко возрастают. Увеличивается воздействие газового потока МГ, усиливаются процессы газообразования в капле, а также испарения. В результате этого при сварке под флюсом наблюдается более мелкокапельный перенос металла, а также перенос в виде паров.

Установлено значительное влияние на размер переносимых капель не только величины, но и плотности тока. При некотором критическом его значении капельная форма переноса переходит в струйную. Подобная форма переноса наблюдается при сварке в ар-гоне.В.И.Дятлов объясняет переход от капельного переноса к струйному увеличением размера а\ столба (рис. 107, а, б), когда активное пятно охватывает боковую поверхность капли и увеличиваются сжимающие силы. Тогда конец электрода заостряется, капля вытягивается в конус и возникает струйный перенос (рис. 107, б).

Размер переносимых капель оказывает существенное влияние на ход металлургических процессор. Чем мельче капли, тем больше суммарная поверхность соприкосновения их с окружающей средой, а значит, полнее взаимодействие с этой средой (растворение газов, процессы легирования, окисления и др.). Однако нельзя забывать, что в таком случае время существования капель уменьшается, а потому снижается и полнота протекания реакций.

Рис. 107. Схема перехода крупнокапельного переноса металла в струйный.