Глава 3. Образование пор в сварных швах и способы их предупреждения 1,6- 0,8 3 Рис. 3.2. Влияние скорости и времени кристаллизации на С/С^ /) и С (2) щего значению С0ж. Практически предельное значение достигается уже при v\v■z/D* 12.16, что соответствует толщине закристаллизовавшегося слоя /кр = (12. 16)^. Результаты расчета, приведенные на рис. 3.2 (кривая 2), иллюстрируют влияние времени кристаллизации па значение С*я. Во время остановки кристаллизации, длящейся в течение т = = 0,260/^, почти всегда будет вы- полняться неравенство СЦж - 0 , т. е. диффузионный поток газа в твердой фазе у границы раздела будет направлен в жидкую фазу, Таким образом, поверхность растущих кристаллов в момент остановки кристаллизации является одним из наиболее благоприятных участков, где могут зарождаться пузырьки водорода и азота при соответствующем значении С0ж. Чем меньше минимальные размеры зародыша Я^, необходимые для зарождения пузырька, тем, по-видимому, меньшим должно быть время, предшествующее зарождению пузырька. Поэтому при больших пересыщениях жидкого металла и развитой поверхности действия сил адгезии Е, время, предшествующее зарождению пузырька, будет уменьшаться. Рост пузырька. Если в начальный период роста газового пузырька допустить неизменное пересыщение окружающей среды и не учитывать изменения давления в растущем пузырьке, то приток газа к сферической оболочке (для простоты принято Г, = 0) из окружающей жидкости за время й! можно определить по формуле |35|: 4яЯ2/-^/т. Я Увеличение объема пузырька за элементарный период времени роста имеет вид (IV ^я4к3)=4яЯ2дЯ. 3.1. Термодинамика и кинетика образования пор в сварных швах Таким образом, количество газа, выделяющееся в пузырьке, вычисляем по формуле йй=й¥С,,(3.22) где Сг — количество газа в пузырьке в единице его объема. Сравнивая выражения (3.20) и (3.22), получаем следующее выражение для скорости роста пузырька: из которого следует, что скорость роста пузырька пропорциональна коэффициенту диффузии О и уменьшается с увеличением радиуса пузырька. Используя выражение (3,23), можно определить время т(Я) достижения пузырьком размеров Я Ятм1: '{к)-К1шЬс-3-24 Учитывая, что давление в порах в период кристаллизации сварочной ванны ненамного превышает 1 атм (порядка 100 кН/м2) [23], значение Сг можно приближенно принять равным 1. 2 см3/100 г. Считая, что (10-30) см3 100 г. .к /Ня = 3,5-10-3смг/с; Адж= 4,5-10-5см2/с; у = 7,0г/см3; Яг» Яп2]|п, находим время т(Я) (табл. 3.1). В табл. 3.1 приведены также результаты расчетов времени, необходимого для роста пузырьков водорода конечных размеров в жидком алюминии при тех же пересыщениях. В расчетах приняты коэффициент диффузии водорода в алюминии /)Нж = 10"3 см2/с н плотность алюминия у - 2,5 г/смэ. Таблица 3.1. Продолжительность роста пузырьков, с, разного радиуса
Карта
|
