12. Общая характеристика технологии сварки металлов и неметаллов. Основные разновидности. Достоинства и недостатки.

Сварка – процесс создания неразъемного монолитного соединения посредством установления межатомных связей между соединяемыми частями за счет введения и термодинамически необратимого преобразования энергии и вещества в месте соединения. Сварные соединения металлов характеризуются непрерывной структурной связью.

При сварке пластмасс за счет диффузионных процессов частично, или полностью исчезает граница раздела между соединяемыми поверхностями, и прочность сварного соединения – шва, а также другие физические свойства приближаются, а иногда становятся равными прочности основного материала.

13. Общая характеристика технологии пайки материалов. Отличия от сварки плавлением и склеивания. Достоинства и недостатки. Примеры применения.

Пайка – процесс получения неразъемного соединения с межатомными связями путем нагрева соединяемых материалов ниже температуры их плавления, смачивания их припоем, затекания припоя в зазор и последующей его кристаллизации (ГОСТ 17325-79).

Существенным признаком сварки плавлением и наплавки является автономное плавление основного материала при автономном или контактном плавлении при­садочного материала. Автономное плавление твердого тела наступает в резуль­тате его нагрева до температуры солидуса (частичное автоном­ное плавление). Полное автономное плавление наступает в результате нагрева его до или выше температуры ликвидуса.

Существенным отличительным признаком пайки и напайки является толь­ко контактное (контактно-реактивное или контактное твердо-жидкое) плавление паяемого или напаиваемого материала, при автономном или контактном плавлении припоя.

Преимущества пайки как технологического процесса и пре­имущества паяных соединений обусловлены, главным обра­зом, возможностью формирования паяного шва ниже темпера­туры автономного плавления соединяемых материалов. Такое формирование шва происходит в результате неавтономного контактного плавления паяемого материала в жидком припое, внесенном извне, восстановленном из солей флюса или образо­вавшемся при контактно-реактивном плавлении паяемых ме­таллов, прослоек или их между собой. Именно поэтому стано­вится возможным общий нагрев паяемого узла, изделия до температуры пайки, что позволяет

• осуществлять групповую пайку, широкую механизацию и автоматизацию, обеспечивающих высокую производительность процесса;

• получать соединение деталей в скрытых или малодоступных местах конструкции, а следовательно, изготавливать сложные конструкции за один прием, сократить их металлоемкость, повысить коэффициент использования материала;

• паять не по контуру, а одновременно по всей поверхности соединения, что наряду с обеспечением высокой производи­тельности процесса позволяет широко варьировать прочность соединений;

• ограничиваться при пайке на порядок меньшим давлениями, чем при сварке давлением в твердой фазе, когда для со­единения деталей необходим непосредственный их контакт. При пайке физико-химический контакт деталей обеспечивается при смачивании и заполнении зазора припоем, а давление необходимо лишь для сохранения зазора, компенсации усадки припоя и выдавливания лишней жидкой фазы;

• соединять разнородные металлические и неметаллические материалы и с большой разностенностью, т. е. обеспечить уни­версальность процесса;

• выбирать температуру пайки в зависимости от необходи­мости сохранения механических свойств материалов в изделии, для совмещения нагрева под пайку и термическую обработку и для выполнения ступенчатой пайки;

• предотвратить развитие значительных термических дефор­маций и обеспечить получение изделий без нарушения его формы и размеров, т. е. с высокой прецизионностью;

• в условиях формирования паяных швов при смачивании и растекании припоя по паяемому материалу обеспечивать высо­кую плавность галтелей, а следовательно, высокую прочность, надежность и долговечность в условиях вибрационных и зна­копеременных нагружений;

• разъединять детали и узлы путем их распайки ниже тем­пературы автономного плавления паяемого материала и ре­монтировать изделия в полевых условиях.

Вместе с тем, применение при пайке припоев, более легко­плавких, чем паяемый материал, и поэтому часто менее проч­ных, обуславливает ряд традиционных недостатков паяных со­единений:

• неравнопрочность паяного шва с паяемым материа­лом при статических испытаниях на разрыв, что ограничивает применение пайки в высоконагруженных конструкциях;

• необ­ходимость точной сборки с малыми зазорами, что удорожает себестоимость узлов и изделий; применение в припоях дорогих и дефицитных металлов.

14. Общая характеристика технологии склеивания материалов. Достоинства и недостатки. Примеры применения.

Склеивание – процесс получения неразъемного соединения элем. Констр. При помощи клея.

Процесс С. Основан на явлении адгезии - сцепления в рез-те физич. и химич. сил взаимодействия клея с пластмассой при опр. условиях.

Прочность соед. зависит от св-в склеиваемой пластмассы (структуры и полярности молекул, растворимости и смачиваемости, состоянии поверхности), а также от констр. и технологич. параметров.

По способности склеивания: 1)Легкосклеиваемые(полиакриллаты, целлюлозные материалы, АБС-пластики, ПВХ, поликарбонат…)

2)Условно легкосклеиваемые (полиамиды, полистирол, пластифицированный ПВХ, реактопласты из полиэфирных смол…)

3) Трудносвариваемые, требующие специальной подготовки (полиформальдегиды, полипропилен, полиэтилен, полиамиды, реактопласты из кремний-органических смол…)

+Возможность соединения различн. типов пластмасс, чувствительных к нагреву полимеров, элементов конструкций сложной формы.

+Возможность получения герметичных соединений

-Сложность предварительной подготовки поверхностей

-Высокая токсичность клеев и пожароопасность.

15. Понятие о полимерах. Классификация полимеров.

Полимеры – это высокомолекулярные вещества, молекулы которых (макромолекулы) состоят из большого числа повто­ряющихся группировок, или мономерных звеньев, соединенных между собой химическими связями. Число звеньев характеризует степень полимеризации. Молекулярная масса различных поли­меров составляет 10⁴…10⁷. Они могут иметь естественное (целлюлоза, натуральный каучук) и искусственное (полиэтилен, полистирол, полиамиды и др.) происхождение.

По строению макромолекул полимеры делятся на линейные, разветвленные и пространственные.

Линейные макромолекулы типа

... – М – М – М – М – …

состоят из большого числа мономерных единиц, соединенных ковалентными связями. Длина цепи макромолекулы линейного типа может достигать 1,2510⁶Ǻ, а отношение длины к диамет­ру – 2,5410⁵. Типичными представителями линейных полиме­ров являются полиэтилен, поликапроамид и политетрафторэтилен.

Разветвленные полимеры содержат в макромолекуле статистически или регулярно расположенные ответвления иного или того же, что и основная цепь, химического строения, например:

Примером разветвленных полимеров служит полиметилметакрилат. Разветвленность макромолекул приводит к значительному изменению свойств полимера, в частности затрудняется правильная укладка их при кристаллизации.

Линейные и разветвленные полимеры обычно хорошо растворяются и плавятся. Однако если разветвленность молекулы большая, она становится настолько громоздкой, что теряет способность самопроизвольно переходить в раствор.

П ространственные, или сетчатые, полимеры пред­ставляют собой структуры, в которых макромолекулы соединены между собой посредством поперечных связей – мостиков, со­стоящих, в свою очередь, из атомов или групп атомов:

Основные физические и механические свойства полимеров зависят не только от их химического строения, но и от надмолекулярной организации. Так, все полимеры можно разделить на кристаллические и аморфные (рис. 3 и 4).

Кристаллические полимеры характеризуются наличием порядка, как в расположении отдельных цепей, так и в располо­жении отдельных звеньев во всех направлениях в пространстве и на достаточно больших расстояниях (дальний порядок). Поэтому строение упорядоченных участков может быть охарактеризовано параметрами элементарной ячейки, как и для низкомолекулярных кристаллов. В аморфных полимерах такая однотипная пространственная упорядоченность сохраняется лишь на малых расстояниях – 10-15Ǻ от любой точки (ближний порядок).

По химическому составу все полимеры подразделяются на органические, элементоорганические, неорганические.