IMG
17

c)

a)

>-

b)

odległość, /

A

Rys. 4.3. Model Heipla konwekcji Marangoniego w ciekłym jeziorku spoiny: a), b), c) stal o niskiej

zawartości siarki, d), e), f) stal o wysokiej zawartości siarki [16]

Model ten potwierdziły symulacje fizyczne. Limmaneevichitr i Kou [50] wywołali konwekcję Marangoniego w jeziorku NaN0₃ (5y/8T = -5,6 • 10’⁷ N/cm/K.) za pomocą wiązki lasera CO,. NaNO. pod wpływem wiązki laserowej zachowuje się jak metal pod wpływem łuku elektrycznego. Rysunek 4.4a przedstawia zaobserwowane ruchy cieczy wywołane wiązką lasera C0₂ o średnicy 3,2 mm i mocy 2,5 W. Strzałki pokazują kierunek płynięcia cieczy na powierzchni. Płynięcie po zewnętrznej części jeziorka jest znacznie szybsze od płynięcia wewnątrz, co jest charakterystyczne dla efektu Marangoniego. W miarę zmniejszania się średnicy wiązki konwekcja staje się szybsza i głębsza. Po dodaniu do jeziorka NaNO, związku C,H₅COOK kierunek konwekcji Marangoniego zostaje odwrócony (rys. 4.4b). C₂H₅COOK jest dla NaNO. aktywny powierzchniowo tak jak siarka dla stali i powoduje spadek napięcia powierzchniowego. W strefie oddziaływania strumienia lasera w temperaturze 300°C związek C,H₅COOK ulega rozkładowi zgodnie z reakcją:

2C₂H₅COOK -* CH₃COOK + C₂H₅CHO_(gaz) + C + KOH,

co powoduje wzrost napięcia powierzchniowego w centralnej części jeziorka i odwrócenie konwekcji Marangoniego.

Obliczenia termodynamiczne napięcia powierzchniowego ciekłego metalu [51,52] wykazały, że napięcie powierzchniowe w ciekłym żelazie zależy od zawartości siarki i temperatury.

127