Рис. 3.5. Схема роста газового пузырька, инициируемого зазором между кромками свариваемого металла, хорошо смачиваемыми жидким металлом

рыва основной массы пузырька на поверхности твердой фазы остается линзоподобный пузырек.

Отмеченное выше справедливо для второго случая, когда угол смачивания 9 90°. В этом случае однажды возникший пузырек будет всегда оставлять после отрыва готовый зародыш. Как отмечается в работе [12], твердая поверхность, не смачиваемая металлом (0 90°), не только сохраняет ранее возникшие зародыши в виде остатков пузырька, но и существенно облегчает их появление заново.

Иначе обстоит дело, когда твердая поверхность раздела хорошо смачивается жидким расплавом (0 90°). В этом случае образуются сравнительно небольшие, почти сферические пузырьки, которые после отрыва не оставляют на поверхности зародышей. Это обусловлено тем, что при угле смачивания в 90° работа отрыва всего пузырька меньше, чем та, которая необходима для его частичного разрыва.

Образование газовых пузырьков значительно облегчается, когда металлический расплав находится в контакте с твердым металлом, имеющим несплошности, заполненные газом |12! (например, сварка с зазором стыковых или угловых соединений). При хорошей смачиваемости твердого металла жидким поверхность последнего окажется выгнутой, а ее радиус кривизны г будет равен половине ширины зазора 53/2 (рис. 3.5). Газ, находящийся в зазоре, будет зародышем пузырька, который является устойчивым, если 5э/2 Лф- Следовательно, в случае хорошего смачивания кромок свариваемых пластин жидким металлом центрами образования зародышей станут лишь те зазоры, ширина которых больше 2гкр.

Рис. 3.6. Схема роста газового пузырька, инициируемого зазором между кромками свариваемого металла, плохо смачиваемого жидким металлом

В случае, когда кромки свариваемых пластин плохо смачиваются жидким металлом, поверхность металла в зазоре будет выпуклой в сторону газовой фазы (9 90°). Такая кривизна обеспечивает лучшие условия газовыделения, чем происходящие на плоской поверхности (12].

При 9 90° давление газа в поре

Рг = РВ11 - 2(ст/г) (3.26)

меньше внешнего (Я81|). Поэтому в пересыщенном газом жидком металле будет происходить самопроизвольное разрастание объема

газа в поре. Жидкий металл будет._____

вытесняться из зазора газом. Когда пограничная поверхность достигнет среза кромок зазора (рис. 3.6), она из выпуклой но отношению к газу (/, II) станет вогнутой (///) при том же краевом угле смачивания 0. Согласно уравнению (3.26) переход границы из положения / в положение // может осуществляться под действием капиллярных сил даже тогда, когда давление газа в пузырьке меньше внешнего |12). Однако это уже невозможно при переходе границы из положения // в положение ///, так как здесь поверхность раздела в начальный момент плоская. Рост пузырьков и переход поверхности раздела фаз в состояние с устойчивым краевым углом смачивания (0 90°) возможны лишь при пересыщении металла газами (водородом, азотом), соответствующем плоской границе раздела.

Следовательно, для несмачиваемой поверхности металла центрами роста пузырьков могут служить все незаполненные жидким металлом полости. Важнейшим условием роста пузырьков при этом является пересыщение жидкого металла газами.

Г.Ф. Деев и И.Р. Пацкевич [6, 7] изучали условия образования газового зародыша на границе расплавленный металл-шлак, расплавленный металл—неметаллическое включение. Они установили, что интенсивность образования газовых зародышей на границе между расплавленными металлом и шлаком определяется поверхностными свойствами металла, шлака и межфазным натяжением, а также содержанием газа в расплавах металла