где ге — заряд хемосорбированного иона; /д — длина диполя, которую можно принять равной радиусу иона кислорода; Г„ — удельная плотность хемосорбированных ионов, Гп = _ ртах ртах — максимальная адсорбция кислорода; 6„ — доля поверхности, занятая адсорбированным кислородом.

С учетом аэл уравнение для определения работы зарождения газового зародыша в гомогенной среде запишутся следующим образом:

а) при образовании зародыша одним газом

_ 16Я(ам_г-оэл)3^м

3R2T2 (In C/Cs)2 б) при образовании зародыша двумя газами 4а3(ом_г-оэл)3

27Г^1

R2T2 в 1п-1 +(1—BJ]

L BRx\д' (1-Вд).

11

(1 - Вд) *».

Приняв, как в работе [98], ГГ* = 1,29 • Ю19 атом/м2, ^ = 1,38 ■ Ю-10 м; г = 2, получим, что гтзл =а 1630 б2,. Таким образом, если 0О — достаточно большая величина, то о"эл будет заметно снижать величину поверхностного натяжения металла. Следовательно, на стадии зарождения пузырьков наличие кислорода в металле будет способствовать образованию устойчивых зародышей.

Помимо внешнего электрического поля и наличия в металле поверхностно-активных элементов на процесс порообразования может существенно повлиять перемешивание металла сварочной ванны. Процесс перемешивания может быть естественным, возникающим в процессе сварки, а также искусственным, возбуждаемым с помощью внешнего дополнительного электромагнитного поля или за счет введения в сварочную ванну ультразвуковых колебаний.

Из общих уравнений гидромеханики следует, что при установившемся движении несжимаемой жидкости распределение давлений в потоке зависит от распределения скоростей ее перемещения. При этом давление может стать даже отрицательной величиной, если скорости будут достаточно большими.

Поскольку металлические расплавы неспособны воспринимать растягивающие напряжения, возникновение в отдельных участках объема сварочной ванны отрицательного давления должно привести к нарушению сплошности течения и образованию полостей, заполняемых газом, выделяющимся из расплава. В этом случае процесс образования зародышей газовых пузырьков носит кавитационный характер.

Согласно расчетам [107], для нарушения сплошности гомогенной жидкости необходимы чрезвычайно большие давления, порядка 980650 кПа. Однако жидкости, в том числе и расплавы, всегда содержат различные примеси. При этом, согласно положениям теории растворов, наличие в растворе растворимых примесей, как правило, почти не влияет на прочность жидкости. Значит, только присутствие в расплаве неметаллических включений и мельчайших пузырьков нерастворивших-ся в металле газов будет причиной вызывающей снижение прочности расплава.

Согласно [91], прочность гомогенного расплава

р j{P _4[—5—г с^мч

^гом*[31n(Ar)J \ kT ) у

а на границе расплав — твердое тело

Ргет «[/„- 2 (nnnw) {4т- (2 - cos 6) (1 + cos б)2},

где р„ — давление насыщенных паров; А — частотный множитель, А = Ю86 с-1 см-3; А' = 1024 с-1 см-3; т — среднее время ожидания до появления первого зародыша.

Таким образом, наличие в металле сварочной ванны неметаллических включений снижает прочность расплава и способствует возникновению газовых зародышей. Причем, как следует из формулы (I V.32), чем ниже степень смачивания включения расплавом, тем легче произойдет образование зародыша.

Кавитация в расплаве может возникнуть также в результате обтекания расплавом неровностей, имеющихся на поверхности неметаллических включений и поверхности растущих кристаллов. При этом зоны пониженного давления, возникающие вследствие отрыва струи за необтекаемой шероховатостью,

будут появляться, если ще^шер 20, где ршер — скорость по-

тока, обтекающего шероховатость; с!шер — высота шероховатости; v — кинематическая вязкость расплава; для железа v = = 80 м2/с [290]. Значения высоты шероховатости, при