Рис. 22. Схема затекания металла в зазоры при сварке угловых (а) и тавровых (б) соединений.

при сварке под флюсом

cos 6 = (от_ш — Ст_ж)/сГм_ш.

Из выражения (11.14) следует, что в зависимости от величины угла 6 силы поверхностного натяжения могут изменять направление действия. Так, при сварке стыковых швов в нижнем положении они будут способствовать затеканию металла в зазор между деталями при хорошем смачивании твердого металла расплавом (8 90°) и препятствовать затеканию при 8 90°. Подобный процесс будет наблюдаться особенно в тех случаях, когда температура плавления электродного металла ниже, чем у основного металла.

При сварке тавровых и угловых соединений (рис. 22), когда гравитационными силами можно пренебречь, скорость затекания металла в зазор между деталями [100]:

vСр = бо„_г cos 8/6t]mx,

где х — расстояние, заполняемое расплавом и определяемое

/ТОО г COS 6 -5-•

Следовательно, использование приемов, улучшающих смачиваемость твердого металла расплавом (удаление окисной пленки, подогрев деталей, снижение величины см_г и т. д.), должно уменьшить вероятность образования непроваров; это подтверждается данными из практики сварки изделий.

Образование непроваров по кромкам и между отдельными слоями шва, по-видимому, также связано с плохой смачиваемостью металла расплавом. Последнее может быть вызвано наличием неметаллических включений на поверхности кромок свариваемых деталей или на поверхности предыдущего слоя.

При сварке на токах, обеспечивающих гарантированный провар, металл сварочной ванны будет удерживаться, пока будет сохраняться определенное соотношение между величинами Рд, Рг И рис. 23. Зона несплав-Р . Для случая сварки в нижнем поло- ления в сварном шве. жении стыковых соединений это соотношение будет следующим: Рд + Рг *м-г ^— + — |.

Как видно, металл сварочной ванны удерживается ^легче, если гг и г2 будут небольшими. При повышении погонной энергии происходит увеличение объема расплавленного металла, а значит, и Рг за счет увеличения ширины шва, что, в свою очередь, приведет к возрастанию г, и г2. Кроме того, если увеличение погонной энергии произошло за счет повышения силы сварочного тока, то заметно возрастает и давление дуги. Поэтому при повышении погонной энергии возможно, что силы давления дуги и гидростатического давления станут больше сил поверхностного натяжения, что приведет к вытеканию металла и образованию прожогов. Особенно часто прожоги образуются при сварке деталей небольшой толщины, когда ширина сварочной ванны велика и превышает порой толщину деталей, а значения гх и л2 соответственно также велики.

Очевидно, что образования прожогов при сварке на весу можно избежать или за счет уменьшения давления дуги и объема сварочной ванны, например используя импульсно-ду-говую сварку, или за счет повышения поверхностного натяжения металла. Влияние поверхностного натяжения расплава на образование прожогов подтверждается данными по сварке стальных деталей в потоке воздуха. В этом случае прожоги при сварке тонкого металла образуются довольно часто, что объясняется снижением поверхностного натяжения расплава в результате перехода кислорода из газовой среды в металл.

Обычно при сварке на больших токах и при высоких скоростях сварки иногда отмечается отсутствие зоны сплавления между основным и наплавленным металлами (рис. 23). Сравнивая этот дефект с подрезами (см. рис. 5, а), нетрудно заметить, что несплавления являются подрезами очень большой величины. Поэтому можно предположить, что и механизм их образования аналогичен механизму образования подрезов. Подтверждается это и тем, что для устранения зоны несплавления используются те же приемы, что и для устранения подрезов (сварка наклонным электродом углом вперед, сварка с подогревом, сварка на спуск и т. д.).