||,,см'сного натяжения максималь- ные значения скорости роста уменьшаются и смешаются в сто ро н у бол ь ш и х времен . После достижения максимальной скорости роста наблюдается ее быстрое снижение до значений, соизмеримых со скоростью кристаллизации сварочной ванны. Влияние поверхностного натяжения при такой скорости роста незначительно.При создании описанной выше модели роста газового пузырька исходили из того, что площадь контакта поверхности растущего пузырька с твердой фазой пренебрежимо мала. Вместе с тем реально он зарождается именно на фронте кристаллизации. Следовательно, можно ожидать, что уровень диффузии водорода в газовый пузырек из твердой фазы будет существенным. Л.А. Тараборкин предложил учитывать влияние указанного эффекта следующим образом. Закон сохранения массы записывается в виде граничного условия на поверхности пузырька: О 2 4 6 8 10 12 14т, мс Рис. 3.39. Изменение скорости роста пузырька Аурл водорода в момент времени г /- СИ0) = 42, 0= МО-»; 2-42, 1,8-иг4; 5-35 см'/ЮОг, 1,1510-4Дж/см2 = ВДт) + Я,(1-р(т))]а(т), где М(х) — масса водорода в пузырьке; Ят, Р1 — потоки диффундирующего газа соответственно из твердой и жидкой фазы; р(т) — доля площади поверхности контакта пузырька с твердой фазой по отношению к обшей плошади поверхности пузырька в момент времени т; о(т) — площадь поверхности пузырька в момент времени т. Поток газа из твердой фазы определяется путем решения нелинейной задачи диффузии с граничным условием, при этом учитывается реакция молизации водорода со скоростью, пропорциональной квадрату концентрации атомов газа во внешнем слое: (3.29) 0,10 г где К — коэффициент пропорциональности (константа скорости реакции молизации); С$-пов — поверхностная концентрация атомов газа на границе пузырька. В последнем условии учтено, что химический потенциал газа в пузырьке гораздо выше, чем в твердом металле, так что диффузионный поток из газовой фазы в твердую (в металл) можно считать пренебрежимо малым. Результаты вычислительных экспериментов (рис. 3.40) иллюстрируют кинетику роста и скорости роста газового пузырька (пузырька водорода) в кристаллизующемся расплаве с учетом диффузии водорода из твердой фазы. Образование пор в сварном шве. Результаты численных экспериментов по перераспределению газов при кристаллизации сварочной ванны и росту газовых пузырьков использованы для анализа причин образования пор в сварных швах [22]. Рассмотрены два случая. 1.Концентрация растворенного газа находится в интервале растворимости его в твердом 55 и жидком ^ металле: ^ С,,(0) 5£.(3.30) 2.Концентрация растворенного газа превышает предел его растворимости в жидком металле при тех же условиях: Сд(0) V(3.31) Случай 1. При плоском фронте кристаллизации распределение растворенного газа впереди фронта описывается уравнением Рис. ЗАО. Кинетика роста газового пузырька (а) и скорость его роста (б) в зависимости от отношения р площади контакта пузырька с расплавом к общей поверхности пузырька: У — р = 1; 2 — 0,9; 3 — 0,8; 4 — 0,7; а — радиус газового пузырька
Карта
|