IMG
14

reakcje chemiczne, które decydują o jakości stopiwa. Zmieniając skład topników, otuliny i warunki spawania, można zmieniać skład i właściwości atmosfery łuku. Skład atmosfery gazowej określa dysocjacja powstałych substancji gazowych i złożone procesy wzajemnego oddziaływania żużla, gazu i metalu w łuku elektrycznym.

Duże znaczenie w procesie tworzenia jeziorka spawalniczego mają parametry łuku spawalniczego, jego szerokość, kształt i długość. Zjawiska fizyczne występujące w łuku i sposób przenoszenia kropli do jeziorka omówiono w rozdziale 2. Poniżej zostaną przedstawione problemy związane z oddziaływaniem łuku na proces kształtowania się jeziorka spawalniczego, reakcje chemiczne i procesy zachodzące w układzie gaz - metal, żużel - metal oraz omówiony zostanie wpływ gazów z otoczenia, gazów ochronnych oraz żużla na właściwości spoin.

4.1.    Wpływ łuku na kształtowanie się jeziorka spawalniczego

4.1.1.    Ruchy cieczy w jeziorku spawalniczym

Ciekły metal znajdujący się w jeziorku spawalniczym jest intensywnie mieszany w wyniku działania:

-    siły wyporu,

-    siły Lorentza,

-    różnicy napięć powierzchniowych ciekłego metalu o różnej temperaturze,

-    strumienia łuku plazmowego.

Ruch cieczy w jeziorku spawalniczym wywołany tymi siłami pokazano na rysunku 4.1 i wyjaśniono poniżej.

1.    Siła wyporu. Gęstość płynnego metalu p obniża się wraz ze wzrostem temperatuiy T. Ponieważ źródło ciepła znajduje się powyżej środka powierzchni jeziorka, temperatura w punkcie B jest niższa niż w punkcie A. Jak pokazano na rysunku 4.1 a, grawitacja powoduje przepływ metalu w głąb jeziorka. W rezultacie metal opada w dół wzdłuż powierzchni wtopienia, a wypływa wzdłuż osi symetrii jeziorka (rys. 4. Ib). Podczas spawania prądem o natężeniu /= 150 A i mocy 1800 W prędkość przepływu wynosi 2 cm/s [16].

2.    Siła Lorentza. Działanie siły Lorentza można przeanalizować na przykładzie procesu spawania metodą GTAW prądem stałym z biegunowością ujemną. Łuk elektryczny jarzący się pomiędzy końcem elektrody nietopliwej a środkiem jeziorka wytwarza pole magnetyczne powodujące działanie siły Lorentza, której wartość i zwrot zostały pokazane na rysunku 4. lc. Siła ta przemieszcza ciekły metal w głąb jeziorka wzdłuż osi symetrii. Rysunek 4. Id przedstawia kierunki przepływu płynnego metalu. Widać na nim, że metal jest transportowany w dół wzdłuż osi jeziorka, a wypływa w górę przy powierzchni wtopienia. Podczas spawania prądem o natężeniu I - 150 A i mocy 1800 W prędkość przepływu wynosi 40 cm/s i jest znacznie większa od prędkości konwekcji wywołanej siłą grawitacji. Drugim bardzo ważnym efektem działania siły Lorentza jest jej wpływ na głębokość jeziorka. Pod jej wpływem ciepło jest przenoszone od źródła do dołu jeziorka, co powoduje jego pogłębienie.

124