- •1. Тертьовий контакт і зварювання тертям
- •2.Ультразвукове зварювання
- •1. Пресово-механічний контакт і холодне зварювання
- •2. Механічний клас зварювальних процесів
- •1. Контактне зварювання
- •2. Електрошлакове зварювання та наплавлення
- •1. Електронно-променеві джерела енергії при зварюванні
- •2. Сили в дузі.
- •1. Види переносу металу
- •2. Вольт-амперна характеристика дуги
- •1. Будова дуги та процеси що протікають у ній
- •2. Збудження дуги і її зони.
- •1. Електричний розряд у газах.
- •2. Джерела енергії при зварюванні та вимоги до них
- •1. Оцінка енергетичної ефективності процесів зварювання.
- •2. Термомеханічні процеси при зварюванні
- •1. Класифікація процесів зварювання
- •2. Види нерозємних зєднань . Визначення процесу зварювання
- •1. Фізико-хімічні особливості при зварюванні у твердому та рідкому стані
- •2. Механізм утворення монолітних з'єднань твердих тіл
2. Види нерозємних зєднань . Визначення процесу зварювання
Зварювання — це процес одержання монолітного з'єднання матеріалів у результаті введення й термодинамічного необоротного перетворення енергії й речовини в місці з'єднання
Склеювання, цементування й інші сполучні процеси, що забезпечують монолітність з'єднання, на відміну від зварювання й пайки, як правило, не вимагають введення енергії. Вони реалізуються звичайно в результаті введення й перетворення речовини (клею, цементу й т.д.)
Рис. Схема одержання монолітного з'єднання при зварюванні, пайку й склеюванні
Крім самого загального, термодинамічного, можливі й інші визначення зварювання, наприклад зварювання як технологічний процес створення зварених конструкцій або як металургійний процес і т.д. Однак саме енергія й шляхи її перетворення - домінуючі фактори, що визначають характер процесу зварювання як фізико-хімічного явища.
Розгляд термодинамічної структури процесів зварювання дозволяє підрозділити їх по виду уведеної енергії: на термічні (Т), термомеханические (ТМ) і механічні (М) процеси
Білет 10, 20
1. Фізико-хімічні особливості при зварюванні у твердому та рідкому стані
При зварюванні плавленням і пайку зближення атомів твердих тіл здійснюється внаслідок змочування поверхонь тіл рідким металом (розплавом), а активація поверхні твердого металу — шляхом повідомлення її часткам теплової енергії. Рідкий метал може розтікатися по всій поверхні тіла й забезпечувати зіткнення й прилипание (або адгезію) його молекул і поверхневого шару твердих тел.
При затвердінні розплавленого матеріалу слабкі адгезионные зв'язки заміняються міцними хімічними зв'язками, що відповідають природі матеріалів, що з'єднуються, і типу їхніх кристалічних ґрат. При зварюванні плавленням уводиться энергия, що (звичайно теплова) повинна забезпечувати розплавлювання основного й присадочного матеріалів, оплавлення стику, й т.д. При цьому відбувається посилена дифузія компонентів у розплавленому й твердому матеріалах, їхнє взаємне розчинення. Ці процеси, а також кристалізація розплавленого металу зварювальної ванни (або припою) забезпечують об'ємну будову зони зварювання, що звичайно підвищує міцність звареного з'єднання.
При зварюванні тиском (у твердому стані) зближення атомів і активація (очищення) поверхонь досягаються в результаті спільної прожньопластичної деформації матеріалів, що з'єднуються, у контакті, часто одночасно з додатковим нагріванням.
Тривалість стадій утворення фізичного контакту і хімічної взаємодії тут істотно більше, ніж при зварюванні плавленням, і залежить від ряду факторів: фізико-хімічних і механічних властивостей матеріалів, що з'єднуються, стану їхньої поверхні, состава зовнішнього середовища, характеру додатка тиску й інших засобів активації (ультразвук, тертя й т.д.).
2. Механізм утворення монолітних з'єднань твердих тіл
На перший погляд здається, що утворення монолітного з'єднання двох однакових монокристаллов з ідеально гладкими й чистими поверхнями можливо при будь-якій температурі й без додатка зовнішньої енергії. Для цього досить зблизити їхньої поверхні на відстань, порівнянна з параметрами кристалічних ґрат (порядку часток нанометра).
У дійсності навіть в ідеальному випадку для з'єднання поверхонь потрібна витрата енергії. Справа в тому, що кожному стійкому стану системи відповідає певний мінімум енергії атома. Кожний атом перебуває як би в потенційній лунці й перехід з одного стійкого стану в інше можливий тільки шляхом подолання енергетичного бар'єра.
Практично одержання монолітних з'єднань ускладнюється двома факторами:
поверхні, що зварюються, мають мікронерівності (навіть при ретельній обробці), висота яких виміряється мікрометрами. Тому при сполученні поверхонь контакт можливий лише в окремих крапках;
поверхні, що зварюються, мають забруднення, тому що на будь-якій поверхні твердого тіла адсорбируются атоми зовнішньої середовища.
Для якісного з'єднання матеріалів необхідно забезпечити контакт по більшій частині стыкуемой поверхні й активізувати її.
Енергія активації. Активація поверхні полягає в тім, що поверхневим атомам твердого тіла повідомляється деяка енергія, необхідна:
а) для обриву зв'язків між атомами тіла й атомами зовнішнього середовища, що насичують їхні вільні зв'язки;
б) для підвищення енергії поверхневих атомів до рівня енергетичного бар'єра охватывания, тобто для переходу їх в активний стан.
Така енергія активації може в загальному випадку повідомлятися у вигляді теплоти (термічна активація), упругопластической деформації (механічна активація), електронного, іонного й іншого видів опромінення (радіаційна активація).