Поскольку форма сварного шва определяется в основном процессами, происходящими в хвостовой части сварочной ванны, то можно пренебречь силами давления дуги и, считая форму наружной и корневой частей шва частью цилиндра, принять г2 = 0, а выражения (2.4) и (2.5) представить в следующем виде:

Рп = Ом-г//-!.

Так как Вш Вш, то пГь а значит при, одинаковых значениях стм_г Р" Рп- Однако пренебречь величиной Р" вследствие уменьшения ом^г с ростом температуры, как принято, например, ,в работе [106], по-видимому, не совсем

кп,_Ш1------_ верно. Это объясняется следующими

причинами. Во-первых, при нагреве металлических расплавов даже в тех случаях, когда с ростом температуры происходит снижение величины ом-г, перегрев металла свыше температуры плавления на 300 —700 К не вызывает большого снижения поверхностного натяжения металла, и ом_г имеет довольно значительную величину. Во-вторых, при наличии в металле элементов, отличающихся высокой поверхностной активностью, с ростом температуры величина поверхностного натяжения расплава снижается в меньшей мере, чем таковая чистого металла. Последнее происходит вследствие уменьшения адсорбции поверхностно-активных элементов при повышении температуры. Подобное явление наблюдалось, например, при исследовании поверхностного натяжения армко-железа при различных температурах в окислительной газовой среде [70].

Как следует из выражения (2.6), чем меньше Р„ + Рп, а это при тех же значениях г? и г? возможно при уменьшении ом_г, тем больше будет разность Ро — (Рп -г Рп), а значит, увеличатся значения к и К.

Эксперименты по сварке образцов из стали СтЗ, поверхностное натяжение которой изменяли путем введения серы, подтверждают это положение (рис. 24). Следует отметить, что изменить форму и размеры зоны проплавления при сварке неплавящимся электродом можно также введением поверхностно-активных элементов в состаз защитного газа [340].

Влияние поверхностных свойств металла на формирование зоны проплавления при сварке плавящимся электродом исследовали в защитных газах и с использованием флюсов. Первую серию опытов

"700 600 900 1000 1100 (ом.г,мДФг

Рис. 24. Зависимость величин к и к' от поверхностного натяжения металла (/св = 210 А,

15 В, I/ = 19,2 м/ч).

проводили на автомате АДПГ-500 проволоками Св-08 и Св-08Г2С в среде Аг, С02 и смеси С02 + N2. Валики наплавлялись на пласті ны из сталей СтЗ и ЭЗА. Пластины были отшлифованы и имели толщину 5,5 мм. Диаметр проволок 1,6 мм, расход защитного газа 900 • 2,8 X X Ю-7 м3/с.

Выбор основного и электродного металлов обусловлен следующими причинами. Для сталей СтЗ и Св-08 при замене аргона на СОа наблюдается, как показали наши исследования [70], снижение поверхностного натяжения соответственно на 510 и 543 мДж/м2. Для стали Св-08ГС подобное изменение состава газовой среды приводит к уменьшению ом_г только на 98 мДж/м2, а для стали. ЭЗА — даже к росту ак_г.

Применение смеси С02 + Г\!2 вызвано тем, что при замене С02 на Г\Г2 меняется окислительный потенциал газовой среды, но вследствие близости теплофизических свойств и потенциалов ионизации не должны существенно измениться свойства дугового разряда.

Все опыты по сварке в защитных газах проводились при обратной полярности, /св = 320.340 А, £/д = 26.28 В.

Во второй серии опытов сварку проводили на автомате АБС проволокой Св-08 диаметром 4 мм. Валики наплавлялись на пластины из стали СтЗ толщиной 8 мм. В этих экспериментах применяли флюсы следующих составов (по массе): 5Ю2—75 %, №20 — 25 % и 8Ю2 — 60 %, МпО — 40 %. Флюсы получали путем сплавления е графитовых тиглях в атмосфере аргона *Ю2 с №2ОЭ3 и 5Ю2 с МпО. Выбор флюсов, основного и электродного металлов обусловлен различным влиянием внешнего постоянного электрического поля на межфазное натяжение ом_ш на границе металл — шлак для данных систем. Согласно нашим данным [75], изменение полярности для системы низкоуглеродистая сталь — шлак 5Ю2 — №20 приводит к заметному изменению межфазного натяжения. При отрицательном потенциале на металле величина 0М_Ш снижается, а при положительном возрастает. Для системы со шлаком из 5Ю2 и МпО изменение полярности тока мало влияет на о„_ш.

При сварке под флюсом /св = 470.490 А, ІІЛ = 34.36 В.

Прежде всего отметим, что замена Аг и N. на С02 привела к увеличению ширины зоны проплавления Вш всего на 4—16 %, причем наибольшее увеличение наблюдалось при наплавке проволокой Св-08 на пластины из стали СтЗ. Наименьшее увеличение Вш было в случае наплавки на сталь ЭЗА проволокой Св-08Г2С. Незначительно изменялась ширина зоны проплавления и при сварке под флюсом, состоящим из 5Ю2 и МпО- В этом случае при изменении полярности величина Вш изменялась всего на 2—9 %. При сварке под флюсом из 5Ю2 и №20 ширина зоны проплавления при сварке на прямой полярности выше, чем при сварке на обратной полярности. Разность эта достигла 40-43 %.

При сварке в среде аргона глубины проплавления основного металла при различном сочетании исследованных проволок и пластин сравнительно мало отличаются друг от друга. Нарис. 25, а представлено изменение глубины проплавления металла в зависимости от скорости