W spoinie wypełnionym gazem znajdują się pęcherze i pory gazowe, które są albo zamknięte, albo otwarte. Mają one gładkie powierzchnie i kształty wydłużone lub kuliste. Zróżnicowana jest ich objętość; najmniejsze są widoczne pod mikroskopem.
Przyczyny powstawania pęcherzy
Gazy (wodór, azot, tlen i tlenki) rozpuszczone w ciekłym metalu wydzielają się z niego, gdy temperatura spada, zmniejszając ich rozpuszczalność. Wydzielające się gazy mogą zostać uwięzione w spoinie w postaci pęcherzy, jeśli spadek temperatury jest zbyt gwałtowny. Ponadto mogą wypłynąć tylko częściowo i otworzyć się przy powierzchni. Jednak ze względu na szybkie krzepnięcie metalu przestrzenie zajmowane przez gaz nie zdążą się jednak wypełnić ciekłym metalem. Niewypełnione przestrzenie tworzą otwarte przestrzenie, które można zobaczyć na powierzchni spoin.
Powstawanie pęcherzy gazowych i por gazowych zależy od warunków spawania. Najmniej pęcherzy i por powstaje w przypadku spawania prądem stałym i plusa na elektrodzie, więcej gdy na elektrodzie jest minus, a najwięcej w przypadku spawania prądem przemiennym. Większa szybkość krystalizacji, większe odprowadzanie ciepła, większa prędkość spawania, spawanie mniejszym prądem, niższa temperatura elementów, czy niekorzystny kształt przekroju poprzecznego spoiny to wszystkie czynniki, które przyczyniają się do tworzenia pęcherzy i por. Na przykład pęcherze gazowe wydostają się łatwiej na powierzchnię ze spoiny szerokiej i płaskiej niż ze spoiny wąskiej i grubej.
Jest prawie niemożliwe utworzenie gazowych pęcherzyków w jednorodnym ciekłym roztworze nie zawierającym stałych cząstek. Zachodzi ono zawsze na granicy faz, a więc na styku ciekłego metalu z ciałem stałym, żużlem itp. Kształt, wielkość i oderwanie pęcherzyka od podłoża zależą od wzajemnych stosunków napięcia powierzchniowego między poszczególnymi fazami.
Jak zapobiec powstawaniu pęcherzy podczas spawania?
W trakcie spawania należy zapewnić takie warunki, aby ilość rozpuszczonych gazów w ciekłym metalu była jak najmniejsza, a przebieg reakcji był jak najkrótszy lub wręcz niemożliwy, aby zapobiec powstawaniu pęcherzy i por gazowych.
Ilość gazu rozpuszczonego w metalu jest proporcjonalna do jego stężenia w przestrzeni bezpośrednio stykającej się z metalem. W rezultacie należy ograniczyć to stężenie do minimum. W praktyce oznacza to unikanie:
- wilgoci w otulinach elektrod i w topnikach,
- niedostatecznego zabezpieczenia przestrzeni łuku przed dostępem powietrza, co zdarza się w przypadkach zbyt małej ilości gazów (np. C 0 2) wydzielających się z otuliny, zbyt małej osłony łuku podczas spawania w mieszankach gazowych zwłaszcza na otwartym powietrzu w podmuchach wiatru, zbyt cienkiej warstwy topnika w spawaniu łukiem krytym,
- zanieczyszczeń spawanych elementów rdzą, zgorzeliną, smarem, farbą,
- stosowania niewłaściwych otulin i topników pod względem składu chemicznego.
Artykuł powstał na bazie wiedzy z kursu spawania, który odbywa się ośrodku szkoleniowym Białecki.