Зварювання реальних тіл

Поверхня реальних тіл завжди має шари окисів, вологи, газу та забруднень. Окрім цього технічна поверхня деталей має нерівності. Товщина плівок та розміри нерівностей на декілька порядків перевищують відстань l0, що призводить до додаткових труднощів для виникнення металічних зв'язків. Тому, для з'єднання реальних тіл окрім Еа треба прикласти додаткову енергію Ед для знищення нерівностей та вивільнення зовнішніх зв'язків атомів, які знаходяться на поверхні ( тобто треба очистити поверхні від плівок). Тоді загальна енергія при зварюванні реальних тіл буде:

Е_заг=Е_а+ Е_д

При цьому треба враховувати, що мінімальна енергія Е_мін при з'єднань реальних тіл буде дещо більшою ніж для випадку ідеальних, тому що не співпадає орієнтація кристалічних решіток, а інколи не співпадають і ї параметри і типи.

Послідовність формування з'єднання.

Виділяють три основні стадії формування з'єднання .

1. формування фізичного контакту;

2. утворення хімічних (металічних) зв'язків;

3. розвиток різноманітних релаксаційних явищ на межі з'єднання та в обємі деталей

Рис. 1.2. Кінетика зміни міцності з'єднань в рідкій (а) та в твердій (б) фазах.

На першій стадії деталі зближують, ліквідують нерівності та плівки. По закінченні цієї стадії атоми знаходяться на відстані L2 коли починають діяти міжатомні сили взаємодії.

На другій стадії проходить активація атомів, переборюється енергетичний бар'єр, розповсюджуються квантові процеси електронної взаємодії, об'єднуються електронні оболонки, виникають хімічні (металічні) зв'язки, утворюється зварне з'єднання. При розплавленні хімічні зв'язки тобто зварювання утворюється одночасно з виникненням фізичного контакту, коли з'являється рідка фаза.

На третій стадії на межі з'єднання проходять дифузійні процеси, розвиваються супутні процеси, які пов'язані з нагріванням та деформуванням, метал охолоджується та кристалізується. Кристалізація та охолодження значно підвищує міцність металічних зв’язків.

2.Основні параметри та класифікація способів зварювання.

При зварюванні тиском протікають такі просеси:

P-процеси – це процеси, які пов’язані з тиском і деформацією.

T-процеси – пов’язані з нагріванням та охолодженням.

t-процеси – прцеси, які відбуваються в часі, тобто часові процеси.

A-процеси – процеси, пов’язані з середовищем.

f-процеси – пов’зяні зі швидкістю переміщєння однієї поверхні відносно іншої.

Класифікація способів зварювання

1. холодне зварювання ,ковальське зварювання;контактне зварювання;зварювання тертям;ультразвукове зварювання;дифузійне зварювання;високочастотне зварювання;зварювання вибухом;термокомпресійне зварювання;дугоконтактне зварювання (пресове зварювання дугою, що обертається в магнітному полі).

.

Холодне зварювання

Рис 2.1

Фізичною основою холодного зварювання є можливість утворення міжатомних зв’язків як при кімнатних температурах, так і при від’ємних. За рахунок пластичної деформації створюється фізичний контакт. При подальшому стисненні пластини з’єднуються.

Для утворення з’єднання холодного зварювання повинні виконуватися наступні умови:

1. Метал обов’язково повинен пластично деформуватися

2. Стійкість металу до пластичної деформації повинна бути більша за сили відштовхування в міжатомних зв’язках

Холодне зварювання використовують: для зварювання дротів; контактних дротів електромережі; для одержання біметалевих дротів.

Переваги: простота устаткування, простота способу, економія енергії.

Недоліки: нестабільна якість