IMG41 (10)

Aby znaczną część segregujących domieszek przeprowadzić w górną część spoiny (rys. 6.36b), należy odpowiednio ustalić zależność między głębokością wtopienia h i szerokością b. Zależność ta nazywa się współczynnikiem kształtu spoiny (p i jest obliczana następująco:

(6.6)

Kształt spoiny zależy od natężenia prądu spawania, napięcia łuku, szybkości spawania, gęstości prądu w łuku, składu chemicznego i granulacji żużla, położenia elektrody względem elementu spawanego oraz sposobu ukosowania krawędzi. Spawanie przy użyciu dużego prądu daje spoiny wąskie i głębokie, o niskim współczynniku kształtu, skłonne do pęknięć. Z kolei podczas spawania przy dużym napięciu otrzymuje się spoiny płytkie i szerokie, o bardzo dużym współczynniku kształtu. Spoiny takie są również skłonne do pęknięć ze względu na równoległy wzrost krystalitów i duży skurcz. Optymalną odporność na pękanie mają spoiny o współczynniku kształtu powyżej 1. Na przykład w wypadku spawania automatycznego rur pod topnikiem współczynnik kształtu powinien wynosić

około 1.5.

0 *.

6.5. Pierwotna struktura spoin

Termin struktura pierwotna oznacza strukturę otrzymaną w wyniku krzepnięcia. Struktura wtórna powstaje natomiast w wyniku przemian fazowych w czasie chłodzenia. W materiałach, w których nie występują przemiany fazowe (takich jak aluminium miedź, stale austenityczne, nikiel), struktura pierwotna jest taka sama jak struktura wtórna. Natomiast w stopach, w których występują przemiany fazowe (ferryt, perlit, bainit, martenzyt), struktura wtórna może być bardzo różna i zależy od warunków chłodzenia,

W rozdziale 5 omówiono pojęcie przechłodzenia stężeniowego i przedstawiono jego wpływ' na charakter krzepnięcia. Charakter powstającej struktury w spoinie w zależności od wielkości przechłodzenia stężeniowego pokazano na rysunku 6.38.

Wraz ze wzrostem przechłodzenia stężeniowego następuje zmiana charakteru krzepnięcia: od płaskiego poprzez komórkowy, komórkowo-dendrytyczny do dendrytycznego. Jak wiadomo, największy gradient temperatury występuje przy linii wtopienia, a im bliżej środka spoiny, tym jest mniejszy. Również parametr G/R zmniejsza się w kierunku środka spoiny. Zatem na przekroju spoiny zmienia się charakter krystalizacji. Na rysunku 6.39 przedstawiono schematycznie epitaksjalny wzrost trzech ziaren. Bezpośrednio przy linii wtopienia, przy dużym parametrze G/R, krzepnięcie odbywa się z płaskim frontem. Obniżenie parametru G/R powoduje, że w miarę oddalania się od linii wtopienia i zbliżania do osi spoiny następuje przejście do frontu komórkowego i komórkowo-dendrytycznego. Jedynie w warunkach dużego przechłodzenia stężeniowego i przy dużych szybkościach spawania (na przykład spawanie laserowe i wiązką elektronów) możliwe jest heterogeniczne zarodkowanie w centralnej części spoiny i utworzenie struktury równoosiowych dendrytów. W większości procesów spawania w centralnej części spoiny otrzymujemy z reguły strukturę komórkowo-dendrytyczną. Na rysunku 6.40 przedstawiono przykłady krystalizacji spoin różnych materiałów.

251