Как было установлено [238], поверхностные свойства, а именно межфазное натяжение на границе металл — шлак, играют важную роль в образовании несплавлений и при электрошлаковой сварке.

3. Методы по устранению дефектов формы шва

Поскольку в данной главе в основном рассматривалось влияние поверхностных свойств металла и поверхностных явлений на процессы образования шва и дефектов формы шва, то и рассматриваемые меры также, главным образом, будут связаны с изменением величины поверхностной энергии.

Совершенно очевидно, что во многих случаях, не изменяя режимов сварки, глубину проплавления можно существенно повысить за счет введения в металл поверхностно-активных компонентов. Особенно легко это осуществить при сварке в окислительной среде или при использовании окислительных флюсов и покрытий. В случае, когда введение 02 или 8 является нежелательным или недопустимым, можно применить и другие компоненты (например, редкоземельные элементы, а также Бе, Те [239]).

При сварке тонколистового металла в окислительных средах, когда возникает опасность образования прожогов, очевидно, необходимо вводить в сварочную ванну компоненты, которые обладают повышенным химическим сродством к кислороду. Это приведет к снижению содержания свободного кислорода в металле, вследствие чего влияние 02 на поверхностное натяжение расплава стали уменьшится.

За счет снижения поверхностного натяжения металла или его межфазного натяжения на границе со шлаком можно добиться уменьшения величины усиления шва и получить более плавный переход от основного металла к наплавленному. В результате устраняются концентраторы напряжений в сварном соединении и повышается работоспособность сварной конструкции.

Заметно уменьшить величину межфазного натяжения можно за счет введения в шлак оксидов железа и марганца. Кроме того, если оксидный шлак содержит мало РеО и МпО, величину см_ш можно изменить, изменяя полярность сварочного тока. При сварке на прямой полярности величина межфазного натяжения будет выше, чем при сварке на обратной полярности [66].

Анализ причин, влияющих на образование подрезов при сварке, позволяет сделать вывод, что. снизить вероятность

Возникновения этих дефектов можно, уменьшив см_г, о-м_ш или увеличив время существования сварочной ваины. Последнего можно достичь в результате применения предварительного подогрева свариваемых изделий или за счет повышения тока шунтирования при введении в шлак дополнительного непла-

вящегося электрода.

Поскольку образование подрезов связано с растэканием расплавленного металла по поверхности твердого, то на их возникновение повлияют также и гидродинамические условия в сварочной ванне. Поэтому воздействие на дугу магнитных полей различных видов, использование комбинированного электрода может помочь устранить подрезы. Растекание расплавленного металла можно повысить, удалив оксидные пленки с кромок основного металла или создав определенный рельеф на кромках. Так как увеличению скорости растекания способствует снижение вязкости металла и шлака, повышение температуры металла и шлака, введение в них компонентов, снижающих вязкость, уменьшают вероятность образования подрезов. Однако при этом надо учитывать, как эти компоненты влияют на величину поверхностного натяжения металла, и помнить, что чрезмерное уменьшение вязкости шлака может нарушить его защитные функции.

Устранить непровары в сварном шве можно, уменьшив значения ам_г и ат_ж. Снижению величины ат_ж способствует удаление окисной пленки с поверхности кромок свариваемых деталей и их подогрев. Причем достаточно, чтобы толщина слоя нагретого металла была очень небольшой.