Рис. 17. Изменение поверхностной плотности тока на границе металл сварочной ванны — шлак в зависимости от радиуса электролитической ячейки при различных длинах дуги (а) и размерах сварочной ванны (б):

1 — Я, = 0,4 см; 2 — Я, = 0,3 см; 3 — Я, = 0,2 см; 4 — Ц1 = 0,26 см; 5 — — К1 = 0,3 см.

Рис. 18. Схема сварки под флюсом с дополнительным неплавящимся электродом и со вспомогательным источником тока (а) и без вспомогательного источника тока (б).

в расплавленный флюс дополнительный неплавящийся электрод.

Возможны различные схемы введения дополнительного электрода в расплавленную шлаковую ванну. В наших опытах были исследованы две схемы (рис. 18). Поскольку при этом использовалась низкоуглеродистая сталь и флюс АН-348А, который состоит, в основном, из 8Ю2 и МпО, в данной системе не следует ожидать заметного влияния дополнительного электрического поля на величину межфазного натяжения на границе металл—шлак [66]. Это важно, поскольку последний фактор может повлиять на процесс образования подрезов. Дополнительный неплавящийся электрод представлял собой кольцо, охватывающее основной плавящийся электрод.

Рис. 19. Внешний вид сварных соединений, выполненных по типовой схеме (а) и с дополнительным электродом (б) (/св = 300 А; £/д = 30 В; vCB = = 0,0197 м/с).

Как показало осциллографирование процесса, при введении дополнительного неплавящегося электрода в расплавленный флюс ток шунтирования возрастал и составлял 5—10% силы сварочного тока. При этом напряжение на дуге несколько повышалось (на 3—4 В), а сила сварочного тока снижалась.

Увеличение тока шунтирования, несомненно, должно привести к выделению дополнительного количества теплоты в шлаковой ванне, что в свою очередь увеличит время существования сварочной ванны и снизит вероятность образования подрезов. Это подтверждают и результаты экспериментов (рис. 19). Причем если при обычной схеме сварки подрезы появились при vCB = 1,97 • 10~~2 м/с, то при введении дополнительного электрода на тех же режимах подрезы образовались только при vCB = 2,66 • Ю-2 м/с. Нужно отметить, что при сварке с дополнительным электродом несколько возрастает ширина шва и снижаются глубина проплавления и высота усиления шва.

Устранить подрезы можно не только за счет увеличения времени существования сварочной ванны, но и увеличив скорость растекания расплавленного металла. Для выяснения факторов, влияющих на этот процесс, рассмотрим схему образования подрезов (рис. 20). При сварке система будет состоять из трех фаз: расплавленный и твердый металл, а также расплавленный флюс или газ. В обоих случаях на границах фаз будут протекать различные химические реакции, что приведет к изменению величины межфазного натяжения на границе фаз [54]. Следовательно, рассматриваемые системы будут неравновес-