Таблица 3. Средняя масса капли электродного металла, мг

В качестве примера на рис. 20 показано изменение массы капель с ростом тока при сварке на прямой и обратной полярности электродами марок УОНИ-13/45 и ОММ-5.

Влияние полярности тока на массу капель металла отмечено также А. А- Ерохиным (табл. 3). В упомянутых исследованиях использовались стержны из проволоки Св-08, на которую наносились с помощью жидкого стекла покрытия. Масса покрытия составляла 3— 5 % массы стержня. При таком сравнительно тонком покрытии образование «втулочки» на конце электрода, направляющей поток выделяющихся во время плавления электрода паров и газов, обычно не наблюдается. В то же время данная толщина покрытия вполне достаточна для образования на каплях слоя шлака.

Как видно из табл. 3, во всех случаях масса капель на прямой полярности меньше, чем на обратной. Масса капель при сварке на прямой полярности меньше и при применении электродов УОНИ-13/45, основу покрытий которых составляют СаР2 — СаО. Такое же воздействие полярности на массу электродных капель наблюдается и при сварке электродами ОММ-5 с кислым покрытием, хотя в этом случае оно выражено значительно слабее. Наблюдаемые зависимости невозможно объяснить [203] действием электромагнитных и реактивных сил или местом расположения на капле активного пятна. Вместе с тем эти результаты отлично согласуются с установленным (см. рис. 16) действием внешнего электрического поля на величину межфазного натяжения в системе металл — шлак.

Так, в системе сталь Св-08 — шлак, состоящей из 5Ю2 и МпО, изменение знака потенциала на металле практически не влияет [75] на величину ом_ш. Очевидно, по этой причине масса капель почти не зависит от изменения полярности при сварке электродами ОММ-5, покрытие которых состоит в основном из ^Ю2 и МпО.

Электрокапиллярные явления оказывают влияние на перенос электродного металла и при сварке под ч.люсом. Так, при сварке на обратной полярности проволокой Св-08 с использованием флюса, содержащего 5Ю2 (75 %) и №20 (25 %) значительный ростом_ш приводил к такому увеличению размеров образующихся электродных капель, что при скорости сварки 40 м/ч и выше не происходило формирования сварного шва, а на пластине из стали СтЗ кристаллизовались отдельные капли металла. При сварке жена прямой полярности шов формировался и при скорости сварки 82 м/ч.

Влияние электрокапиллярных явлений на перенос электродного металла при электрошлаковых процессах отмечено в работах Б. И. Медовара и Ю. В. Латаша [1461.

Воздействие поверхностных сил на перенос электродного материала не ограничивается рассмотренными случаями. Значительный практический интерес представляет изучение влияния поверхностных яв-

утений на плавление и перенос присадочных материалов. Например, при газовой сварке, аргонодуговой сварке и сварке сжатой дугой, при плазменной наплавке порошковыми присадочными материалами и Других способах. Изучение этого влияния будет способствовать более эффективному регулированию переноса электродного и присадочного материалов.

2. Формирование зоны проплавления

Работоспособность сварного соединения во многом зависит от формы и размеров сварного шва. При этом имеют значение размеры и форма выпуклости шва и зоны проплавления. Конфигурация и размеры последней влияют на склонность металла шва к образованию горячих трещин, удалению газовых пузырей, неметаллических включений и т. д. При сварке плавящимся электродом от площади проплавления зависит также количество основного металла, участвующего в формировании сварного шва. Это определяет химический состав металла шва и его механические свойства.

На размеры и форму зоны проплавления влияют многие факторы. При дуговых способах сварки это величина сварочного тока, напряжение на дуге, скорость сварки, вылет электрода, положение детали и электрода в пространстве и т. д. Однако наряду с перечисленными факторами для самых различных типов сварных соединений и способов сварки плавлением конфигурация и размеры зоны проплавления, в частности глубина проплавления, должны зависеть и от поверхностных свойств металла [13, 255]. В какой-то мере об этом свидетельствуют данные [53, 1971 об уменьшении глубины и увеличении ширины зоны проплавления при аргонодуговой сварке вольфрамовым электродом сталей, подвергшихся рафинирующему переплаву.

Между тем экспериментальные исследования по влиянию поверхностных свойств металла на форму и размеры зоны проплавления проведены линь в работах [69, 203,334, 341, 342]. При этом обнаружено, что введение в основной металл поверхностно-активных элементов приводит к заметному повышению глубины проплавления при сварке неплавящимся электродом, лазерной сварке, сварке электронным лучом.

Поскольку формирование зоны проплавления в какой-то мере зависит от вида применяемого электрода, рассмотрим отдельно связь формы зоны проплавления с поверхностными свойствами металла для случая применения плавящегося и неплавящегося электродов.

При сварке неплавящимся электродом без присадочной проволоки форма зоны проплавления при неполном проплавлении металла (рис. 21) характеризуется размерами Япр и Вш, а при полном проплав-

лепш —Вш, Вш, к и К.

При изучении влияния поверхностных сеойств металла на размеры зоны проплавления опыты проводили на автомате АДСВ-5 в среде аргона Ц7-электродом, источник тока—выпрямитель ВДМ-1601. В качестве основного металла использовались пластины из стали Сг3 толщиной 4 мм. Для изменения поверхностных свойств металла