Экспериментальные зависимости конечных контактных углов и температуры твердой фазы для промышленных сплавов на основе алюминия приведены на рис. 44. Наблюдается общая закономерность, вытекающая из анализа формулы (3.17). Обработка экспериментальных данных методом наименьших квадратов позволила рассчитать значения коэффициентов а и Ъ и оценить разброс данных по отклонениям от зависимости (3.17).

Для жидкого сплава 2, растекающегося по твердому сплаву 2, значения коэффициентов в формуле (3.17) составили: а = —0,77, Ь = = 1,5 ± 0,5; тот же расплав 2, растекающийся по твердому сплаву 1, дает коэффициенты а = —0,28, Ъ = 0,19 ± 0,08.

Рис. 44. Конечный контактный угол смачивания: а — твердых алюминия и сплавов на его основе собственными расплавами; б — промышленных сплавов алюминия жидкими сплавами на его основе; /, // — температура капли соответственно 800 и 1000 °С; С, = сплав 1, С„ — сплав 2.

Жидкий сплав 1 растекается по твердому сплаву 1 с коэффициентами а = —1,8, Ъ = 3,2 ± 3,8; по твердому сплаву 2 — с а = —1,1, Ь = 1,5 ± 0,8 и по твердому сплаву 3 — с а = —0,67, Ъ = 0,15 ± ± 0,07.

Объяснить полученные результаты можно, рассматривая поверхностные характеристики исследуемых сплавов. Поверхностное натяжение жидкого сплава 2 больше ож_г сплава 1, что скажется и на поверхностных энергиях твердых сплавов: от_г сплава 2 больше от_г сплава 1. Тої-да неизотермическое растекание жидкого сплава 1 по твердому сплаву 2 вследствие больших значений ат—г сплава 2 и малых значений ож_г сплава 1 должно происходить интенсивнее, чем растекание жидкого сплава 2 по твердому сплаву 1. С другой стороны, растекание расплава по твердому материалу того же состава (сплав 1 жидкий по сплаву 1 твердому, сплав 2 жидкий по сплаву 2 твердому) должно происходить, согласно положению В. Е. Еременко «подобное смачивает подобное», достаточно хорошо. Малое значение коэффициента Ъ (плохое растекание) в паре жидкий сплав 1 —твердый сплав 3

объясняется наличием в твердой фазе значительного (4—5 %) количества цинка, ухудшающего смачивание подложки расплавом на основе алюминия.

Практическую рекомендацию по сварке-пайке сплавов на основе алюминия можно дать, опираясь на проведенные исследования: сварку-пайку сплава 1 можно проводить, лишь используя в качестве припоя собственный расплав, сварку-пайку сплава 2 можно проводить как расплавом 1, так и расплавом 2, сварка-пайка сплава 3 исследуемыми сплавами затруднена из-за плохой способности смачивать твердую фазу.

5. Особенности формирования стыковых швов при сварке в защитных газах

Выполнение стыковых сварных соединений при односторонней сварке связано с трудностью формирования жидкого металла в корне шва. Существующие для этой цели всевозможные подкладки в ряде случаев не обеспечивают качества и очень громоздки.

Условия, при которых расплавленный металл формируется на весу, не имея твердой опоры, определяю ся соотношением сил, под действием которых происходит формирование первого слоя стыкового соединения.

В процессе сварки на сварочную ванну действуют сила тяжести расплавленного металла, давление сварочной дуги, а также поверхностное натяжение на границе жидкого металла с окружающей средой. Величина и направление указанных сил зависят не только от режима сварки, вида подготовки свариваемых кромок, но и от пространственного положения сварочной ванны.

Механическое действие сварочной дуги (давление дуги) оказывает существенное влияние на формирование на весу первого слоя шва. При сварке в нижнем положении давление дуги складывается с силой тяжести расплавленного металла и способствует его протеканию (провал иванию). При сварке в потолочном положении, напротив, давление дуги способствует удерживанию жидкой ванны.

Давление дуги, суммирующееся с силой тяжести (давлением массы расплавленного металла), при условии полного проплавления притуплений в процессе сварки должно уравновешиваться силой поверхностного натяжения расплавленного металла. Для этого необходимо придать жидкой поверхности сварочной ванны кривизну, направленную вогнутостью вверх. В этом случае капиллярные силы, обусловленные поверхностным натяжением, действуют в требуемом направлении.

Величина капиллярной силы определяется кривизной жидкой поверхности и коэффициентом поверхностного натяжения на границе жидкости с окружающей средой.

Кривизна поверхности сварочной ванны при расплавлении притуплений вольфрамовым электродом без применения присадки зависит от ширины проплавления и угла разделки, а коэффициент поверхностного натяжения определяется свойствами жидкого металла или сплава, его температурой и характером граничной фазы.