IMG
37

(4.21)

2[H] + [O] = H,0

2[N] = N₂    (4.22)

To, która z wymienionych reakcji ma decydujące znaczenie przy tworzeniu się pęcherzy, zależy od warunków spawania. Do składników najbardziej sprzyjających ich tworzeniu należą rozpuszczalne tlenki oraz węgiel. Reakcja przebiega wówczas zgodnie z równaniem:

MeO + [C] = Me + CO    (4.23)

Powstały tlenek węgla jest nierozpuszczalny zarówno w ciekłym metalu, jak i w metalu w stanie stałym. Pęcherze tworzą się przeważnie już w czasie topnienia drutu elektrodowego. Węgiel zawarty w drucie reaguje z tlenkami tworzącymi się w kropli bądź też zawartymi w drucie elektrodowym. Tlenek węgla jest gazem silnie redukującym, tak że w wyniku reakcji może powstać C0₂, który przy niekorzystnych warunkach wydzielania się gazu z cieczy zostaje zatrzymany w metalu w postaci pęcherzy.

W procesie tworzenia się pęcherzy intensywnie współdziałają również azot, wodór oraz siarka, która zwiększając lepkość cieczy, opóźnia wydzielanie się gazów i tym samym sprzyja powstawaniu pęcherzy. Gazy rozpuszczone w ciekłym metalu w miarę jego stygnięcia wydzielają się z roztworu w postaci pęcherzy. Pęcherze te tworząsię blisko brzegu jeziorka spawalniczego, gdzie stopiony metal jest zawsze chłodniejszy. Uformowane pęcherze przemieszczają się w jeziorku zgodnie z kierunkiem strumienia konwekcji ciekłego metalu. Kierunek i zwrot są wypadkowąsił działających w ciekłym jeziorku (siły wyporu, grawitacji, napięcia powierzchniowego, elektromagnetycznej, siły tarcia plazmy). Jeśli na przykład dominuje siła napięcia powierzchniowego, stopiony metal w jeziorku spawalniczym przemieszcza się z centrum na zewnątrz i w dół blisko krawędzi jeziorka (powierzchni wtopienia), zabierając ze sobą . pęcherze gazu, a następnie wycofuje się w głąb jeziorka. Jeśli natomiast dominują siły elektromagnetyczne, stopiony metal wiruje od brzegu jeziorka do centrum spoiny, gdzie zderza się z cieczą płynącą w przeciwnym kierunku z innej strony jeziorka spawalniczego, kieruje się ku dołowi, uderza w dno jeziorka i kieruje się na zewnątrz ku górze wzdłuż krawędzi jeziorka. Taki ruch cieczy powoduje zabieranie pęcherzy sprzed frontu krzepnięcia i wyprowadzanie ich na powierzchnię, przyczyniając się do mniejszej porowatości. Ilustruje to schemat na rysunku 4.22. Niestety, nie wszystkie pęcherze gazu zdążą wypłynąć bez względu na kierunek strumienia konwekcji. Część z nich zostanie uwięziona wewnątrz metalu, tworząc pęcherze kuliste lub kanalikowe (rys. 4.23,4.24). Pęcherze kuliste tworząsię wówczas, gdy unoszone z małą prędkością pęcherze zostaną przechwycone przez szybko przemieszczający się front krzepnięcia. Pęcherze kanalikowe zarodkują najczęściej w obszarze linii wtopienia w wyniku intensywnego wydzielania gazów zarówno przed front krzepnięcia, jak i w kierunku bocznym (rys. 4.25). Utworzona wokół ścian bocznych krystalitu strefa gazowa nie wypływa przed front krzepnięcia, ponieważ gałęzie boczne dendrytów nie pozwalają na przemieszczanie się pęcherzy. Tak więc pęcherz w postaci otoczki rośnie w miarę wzrostu krystalitu. Gdy szybkość wydzielania gazów jest duża, ciśnienie w powstającym pęcherzu wzrasta w takim stopniu, że możliwe jest wydostanie się pęcherza przed front rosnącego krystalitu i odcięcie dopływu cieczy do jego wierzchołka. Wewnątrz pęcherza zostaje więc zamknięty krystalit (rys. 4.26),

147