ной ванны может способствовать образованию неметаллических включений.

Все рассмотренные закономерности относятся к случаю всплытия единичного пузырька. В реальных же условиях возможно одновременное перемещение в расплаве нескольких пузырьков, когда каждый из перемещающихся пузырьков вызывает образование в расплаве течений, которые, действуя на другие пузырьки, будут изменять условия их движения. Изменения эти будут во многом зависеть от формы и размеров сварочной ванны.

В системе, не ограниченной стенками, каждый из пузырьков при своем движении увлекает за собой окружающую жидкость, что приводит к снижению сопротивления жидкости и повышению скорости подъема пузырьков. Для случая параллельного движения двух сфер сопротивление их движению, согласно

М. Смолуховскому, уменьшается в -5-лт1г2т]мс'со5у 4- раз (где

бп — расстояние между пузырьками; у — угол между линией центров и направлением движения пузырьков; гг и г2 — радиусы первого и второго пузырьков).

При движении частиц в ограниченном пространстве вблизи поднимающихся пузырьков жидкость увлекается вместе с ними, а вдали от них перемещается в обратном направлении. Поэтому при движении нескольких пузырьков в ограниченном пространстве скорость подъема их будет меньше, чем при подъеме единичного пузырька.

Иногда для расчета скоростей подъема пузырька с учетом ограниченности объема жидкости пользуются формулой Ладен-бурга, полученной для случая перемещения частицы сферической формы по оси бесконечного цилиндра, радиус которого равен Гц, и уточненной Г. Барром [16]:

» = -§-*-/РМ~2.4 \ Г2'1¥-49

К сожалению, недостаток экспериментальных данных, подтверждающих справедливость формулы (IV.49), заставляет осторожно пользоваться ею для практических расчетов.

Несомненно одно, что во всех случаях при увеличении расстояния между всплывающими пузырьками взаимное влияние движения пузырьков снижается. Обычно при всплытии нескольких пузырьков их взаимным влиянием на движение друг друга можно пренебречь [282], если бп ^ 2 (2г — 1п 0,05/-), т. е. примерно при бп = Юг.

Таким образом, на процесс подъема пузырьков в расплаве влияет наличие поверхностно-активных элементов в расплаве,

Рис. 52. Схема перехода газового пузырька через границу металл — шлак.

Рис. 53. Схема образования отверстия в пленке по Де Фризу.

размеры пузырьков и их взаимное расположение, физические свойства расплава, размеры, конфигурация и температура сварочной ванны.

Ранее было отмечено, что для сварочных систем характерны два вида межфазных границ, через которые переходят газовые пузырьки, удаляемые из сварочной ванны: металл — газ и металл — шлак (рис. 52). Рассмотрим вначале процесс перехода газовых пузырьков через границу металл — газ.

Как показали эксперименты 1284], при приближении пузырька к свободной поверхности жидкости происходит изгиб последней. При этом скорость подъема пузырька снижается, а поднятая пузырьком жидкость стекает с поверхности купола. В результате изгиба свободной поверхности жидкости происходит увеличение поверхностной энергии системы, что приводит к большему отклонению системы от равновесия и снижению ее устойчивости.

По данным [284], для стали пленка остается устойчивой, если ее толщина не меньше (0,01—0,02) • Ю-3 м, что гораздо больше размеров молекул. Поэтому для описания процесса разрушения металлической пленки, очевидно, справедлива модель разрушения полимолекулярных пленок, разработанная Де Фризом. Согласно этой теории, разрушение пленки начинается с образования в ней отверстия (рис. 53), на что необходимо затратить энергию. Это связано с тем, что в первый момент образования отверстия в пленке происходит увеличение поверхности системы, величину которой можно подсчитать по формуле

Д5 = л*от (гт1п + А_ _ _ 2л (гт(п + 4-)2,

где б7 — толщина пленки; гт„ — минимальный радиус отверстия.