IMG42

temperatury topienia na końcu elektrody zaczyna tworzyć się kropla ciekłego metalu, która stopniowo powiększa swoją masę i objętość.

2.2.1.1. Siły działające na kroplę w łuku elektrycznym

W miarę zwiększania się kropli oddziałują na nią różne siły, z których najważniejsze to:

-    siły napięcia powierzchniowego, przeciwdziałające oderwaniu się kropli przy łuku otwartym (łuk, w którym krople metalu swobodnie przemieszczają się do jeziorka), lecz w wypadku łuku zwarciowego przyspieszające oderwanie kropli,

-    siła ciążenia (grawitacja) skierowana zawsze w dół, odrywająca kroplę w pozycji spawania podolnej i zapobiegająca odrywaniu w pozycji pułapowej,

-    skurcz magnetyczny (pinch effect), odcinający kroplę ciekłego metalu od końca elektrody,

-    ciśnienie gazów wydzielających się przy końcu elektrody,

-    eksplozyjne parowanie przewężenia metalu między kroplą a elektrodą jako wynik bardzo dużej gęstości prądu przepływającego przez to zwężenie,

-    oddziaływanie elektromagnetyczne wywołane przez zmianę natężenia przepływu prądu w plazmie wokół kropli metalu,

-    przyciąganie elektrostatyczne między elektrodą topliwą i materiałem spawanym,

-    tarcie plazmowe - przepływ strumienia plazmy łuku z prędkością zbliżoną do prędkości dźwięku w kierunku jednego z biegunów, transportujący kroplę metalu w łuku.

Siły napięcia powierzchniowego F_s zapobiegają oderwaniu się kropli od elektrody. Wielkość tej siły jest proporcjonalna do średnicy elektrody, napięcia powierzchniowego ciekłego metalu w danym ośrodku gazowym (atmosfery łuku), przyspieszenia grawitacyjnego oraz gęstości ciekłego metalu. Gdyby nie występowały inne siły działające na tworzącą się kroplę, jej oderwanie nastąpiłoby dopiero wówczas, gdy ciężar kropli przewyższyłby siły napięcia powierzchniowego.

Siłę napięcia powierzchniowego F_s, zatrzymującą kroplę w chwili, gdy ma się ona oderwać pod własnym ciężarem, można obliczyć ze wzoru

gdzie:

F = 27r8rH'

»*

\

(2.17)

r

8

c

8

Y

promień końca elektrody, cm, napięcie powierzchniowe,

, stała włoskowatości danego metalu,

przyśpieszenie ziemskie, gęstość kropli metalu,

funkcja złożona, zależna od związku między /• i c. Dla najczęściej spotykanych metali (Fe, Al, Cu) wartość jej wynosi:

^(7)= 1 +2,5 r dla r < 0,15 ^(f) = 0,625    0,15 <r<\.

Dzięki istnieniu napięcia powierzchniowego kropla ciekłego metalu na końcu elektrody zachowuje formę kulistą bez względu na pozycję spawania. A zatem napięcie powierzchniowe

52