ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 27 № 4 2025 108 ТЕХНОЛОГИЯ с более высоким электрическим сопротивлением оксида кремния, которое уменьшается с ростом температуры, особенно когда кремний переходит в жидкую фазу. Поскольку плавление происходит при более высокой температуре на продвигающейся стороне, то дуга имеет тенденцию отставать от кончика продвигающегося электрода. Указанное замыкание дуги увеличивает эффективную длину и частично способствует повышению напряжения с покрытием, как сообщается далее в этой статье. В процессе A-TIG наблюдается улучшение отношения глубины проплавления к ширине валика (DOP), достигаемое за счёт эффекта «механизмов сжатия дуги» и «обратной конвекции Марангони», также известной как конвекция, вызванная поверхностным натяжением, или термокапиллярная конвекция. При конвекции Марангони, когда активирующий флюс наносится на заготовку, он поставляет поверхностно-активный элемент кислорода в сварочную ванну. Это изменяет градиент поверхностного натяжения внутрь к центру; таким образом, содержание кислорода влияет на характер течения жидкости в сварочной ванне [5]. Связь поверхностного натяжения с температурой была рассмотрена в работах [6–21]. Было установлено, что при сварке стали с низким содержанием серы и кислорода поверхностное натяжение уменьшается с повышением температуры, вызывая общий отрицательный градиент поверхностного натяжения. Это приводит к радиально направленному наружу потоку в сварочной ванне. Данный факт подробно рассмотрен в работе [22]. Авторы считают, что концентрации поверхностно-активных элементов свыше 50 ppm влияют на направление и величину термокапиллярных сил [22], что изменяет величину поверхностного натяжения в сварочной ванне с отрицательной на положительную [6–12]. Течение в сварочной ванне происходит от более низкого поверхностного натяжения (более холодная жидкая сварочная ванна) к более высокому поверхностному натяжению (более теплая жидкая сварочная ванна), в результате чего расплавленный металл на верхней поверхности течет к центру сварочной ванны, создавая внутренний поток [10–16]. Этот внутренний поток обеспечивает более глубокое проникновение и более узкий валик. Именно это изменение направления градиента поверхностного натяжения объясняет изменение направления потока Марангони. В механизме сжатия дуги электроотрицательность потока играет важную роль [6, 7]. Дуга, существующая на поверхности покрытой флюсом заготовки, при температуре столба дуги производит большое количество положительных ионов [4]. Можно сделать вывод, что электроны поглощаются парами вокруг сварочной ванны, что приводит к уменьшению количества заряженных частиц, присутствующих в дуге. Высокоэлектроотрицательный заряженный пар толкает столб дуги внутрь в радиальном направлении. Образующиеся ионы притягивают свободные электроны, присутствующие в столбе дуги, создавая сжатие дуги, и основной металл плавится, способствуя более глубокому проплавлению [5–22]. Электромагнитные силы Лоренца также увеличивают отношение глубины проплавления к ширине валика (DOP) в механизме A-TIG. С повышением сварочного тока величина сил Лоренца увеличивается. Чем меньше радиус этого пятна, тем выше сила Лоренца [18–20]. Большая сила Лоренца действует вертикально вниз в центре расплавленной сварочной ванны и увеличивает DOP. Электромагнитные силы Лоренца и силы Марангони управляют конвекцией сварочной ванны и увеличивают DOP. Сварочная ванна испытывает действие таких движущих сил, как сила выталкивания под действием силы тяжести, аэродинамическое напряжение сдвига и силы реакции от испарения на поверхности сварочной ванны. Все они эффективно улучшают провар в процессе A-TIG, но их роль минимальна по сравнению с действующей силой Марангони, и, следовательно, ими можно пренебречь при анализе на микровеличине. В ходе проведенных исследований установлено, что геометрия сварного шва, безусловно, зависит от переменных параметров, которые важно точно контролировать для достижения наилучшего качества сварки. Некоторые из этих параметров, влияющих на процесс A-TIG, обсуждаются ниже. Во многих работах [5–26] отмечается, что разложение флюса зависит от скорости его реакции, которая, в свою очередь, зависит от удельной площади частиц. Поэтому экспери-
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1