Билет №7

1,Молекулярная связь (силы Ван-дер-Ваальса)

Возникает вследствие возникновения согласованных изменений (корреляции) частоты вращения внешних электронов сближающихся атомов.

При повышении частоты образуется область «-» заряда, а при понижении частоты у внешнего электрона сближающегося атома образуется область «+» заряда. В результате оба атома электростатически притягиваются друг к другу. Никакого обмена электронами не происходит.

Силы Ван-дер-Ваальса существенно (≈10³ раз) меньше сил остальных видов химических связей. В сварке они играют роль в процессах на поверхностях твердых и жидких тел, обуславливая явления физической адсорбции.

Рассмотренные виды химических связей могут наблюдаться не только в разных телах, но и в разных зонах одного тела. Возможно, например образование цепочек или слоев атомов, связанных ковалентными связями, и соединение цепочек или слоев молекулярными связями, причем прочность тех и других связей может быть весьма различной.

Поэтому иное твердое тело легко делится на волокна, пластинки и т. п.

2.Возбуждение дуги.

В начале сварки и после каждого короткого замыкания, а для дуг переменного тока и при переходе тока через нуль, дуга должна возбуждаться.

Применяются следующие способы возбуждения дуги:

1. коротким замыканием (в основном для СПЭ);

2. бесконтактное (высокочастотная, высоковольтная осцилляция);

3. применение дежурной дуги.

1. При возбуждении коротким замыканием эффективная поверхность мала (от 0,1 до 1% кажущейся контактной поверхности), а плотность тока соответственно велика. Поэтому конец электрода быстро нагревается теплом, выделяющимся в контактном сопротивлении, и при его отведении образуются перемычки жидкого металла, которые стягиваются в один общий мостик, испаряющийся при достижении температуры кипения. Пары ионизируются под действием высокого напряжения холостого хода источника питания, и напряжение на дуге становится меньше последнего, что создает условия для протекания тока и возбуждения дуги. Устанавливаются параметры дуги: U_a, U_k, U_ст, j, T.

2. При бесконтактном возбуждении на дуговой промежуток накладывают большое напряжение высокой частоты (1-10 кВ, 0,2-5 мГЦ). Вследствие этого увеличиваются эффективные соударения и зарядоносители, возникает маломощная высокочастотная дуга, которая, обладая проводимостью, способствует возбуждению собственно сварочной дуги при относительно низком напряжении холостого хода источника питания. Для дуг переменного тока в момент перехода тока через нуль подают стабилизирующие импульсы, обеспечивающие возбуждение дуги в каждый полупериод.

3. Для плазмотронов, генерирующих мощные плазменные струи, применяют дежурную дугу, горящую между электродом и соплом. Оно является источником и поставщиком зарядоносителей в основной дуговой промежуток, в котором возбуждается рабочая дуга при включении основного источника питания.

3,Химическая неоднородность сварного шва.

Даже в случае равновесной кристаллизации слои, кристаллизовавшиеся раньше, обеднены легирующими элементами и примесями, слои, кристаллизовавшиеся позднее напротив будут обогащены. Таким образом, возникает химическая неоднородность сплава.

При сплаве кристаллизация всегда протекает неравновесно, что усиливает химическую неоднородность сварного шва, т.к. выравнивание разности концентраций в жидком сплаве не успевает проходить, растворенный элемент в большей степени обогащает те объемы жидкости, которые кристаллизуются позднее. Это обычно междуосные пространства донного дендрита или междендритные пространства.

Такую микроскопическую неоднородность называют внутрикристаллической ликвацией.

С_i – концентрация легирующего элемента или примеси

С_то - концентрация легирующего элемента или примеси до сварки

С_т - концентрация легирующего элемента или примеси в ранее закристаллическом объеме

С_ф - концентрация легирующего элемента или примеси на межфазовой границе

С_ж - концентрация легирующего элемента или примеси в отсавшемся объеме жидкости

δ_эф – эффективная ширина пограничного слоя δ_эф≈ 10^-3 см.

R=

Меры уменьшения химической неоднородности при сварке

Рассмотрим степень химической неоднородности ε в зависимости от скорости охлаждения ω.

Вначале имеет место рост химической неоднородности из-за увеличения неравновесности процесса кристаллизации.

При ω>ω_кр степень межкристаллитной химической неоднородности уменьшается по следующим причинам:

а ) уменьшаются размеры дендритов и участков микрохимической неоднородности

б) более равномерно по объему расположены участки химической микронеоднородности

Основными мерами уменьшения химической неоднородности являются:

1.Увеличение скорости охлаждения. ω_охл>ω_кр. Рекомендуется для незакаливающихся сталей.

2.Введение в сварочную ванну модификаторов в виде поверхностно-активных веществ, или частиц тугоплавких соединений, служащих центрами кристаллизации.

3.Возбуждение в кристаллизующемся сплаве колебаний (механических, электромагнитных).

4.Создание благоприятных условий для образования высокотемпературных избыточных фаз типа твердого раствора, или типа эвтектик с включением первичных карбидов.

5.Повышение химической частоты исходных сварочных материалов (электрошлаковый переплав, вакуумная плавка и т.п.).