Билет №16
1. Физические явления при прохождении тока через контакт. Контактная сварка.
Вначале прикладывается усилие Р, затем к электродам прикладывается напряжение. Под действием приложенного усилия микровыступы на поверхности детали приходят в соприкосновение.
Возможны три случая:
А – окисные пленки полностью раздавлены, металл контактирует с металлом;
Б – окисные пленки раздавлены частично;
В – окисные пленки целы.
Под действием приложенного электрического напряжения через контакт двух свариваемых деталей проходит ток, выделяющий тепло Q = I2*R*t.
В результате нагрева проходящим током и действием проложенного усилия сжатия микровыступы деформируются, окисные пленки разрушаются, площадь контакта увеличивается, наступает момент, при котором материал начнет течь вдоль плоскости стыка, вымывая обломки окисных пленок, образуется ядро из расплавленного материала, при кристаллизации которого образуются химические связи, обеспечивающие прочность и пластичность сварного соединения.
Зависимость сопротивления контактов от температуры имеет падающий характер. С увеличением давления на электродах сопротивление падает.
2. Краевые условия дифференциального уравнения теплопроводности.
Краевые условия дифференциального уравнения теплопроводности подразделяются на начальные и граничные.
Начальные условия – распределение температуры в свариваемых изделиях в начальный момент времени t=0, т.е. Т(x,y,z,0)=Т0.
Граничные условия – условия теплообмена на границе тела, т.е. на его поверхности.
1. Граничные условия I рода имеют место, когда известен закон изменения температуры точек поверхности тела Тs(x,y,z,t)=F(t)- функция времени, S- индекс поверхности.
Граничные условия I рода при сварке встречаются относительно редко. Например, при омывании поверхности изделия интенсивным потоком жидкости, можно принять, что Тs равна температуре охлаждения жидкости.
2. Граничные условия II рода имеют место, когда известен тепловой поток через поверхность свариваемого изделия
qs=
s
, где
-коэффициент
теплопроводности;
s-
градиент, перпендикулярен поверхности
S.
Граничные условия II рода могут применяться при сварке, например, для учета теплового потока от источника тепла.
3. Граничные условия III рода имеют место, когда известена Т0- среды, окружающей тело.
qs= ,где - коэффициент полного поверхностного теплообмена
Среда в этом случае имеет не такую большую теплопроводность, чтобы принять граничные условия I рода. Граничные условия III рода наиболее распространены при сварке.
4. Граничные условия VI рода имеют место, когда тело находится в соприкосновении с другим твердым телом, имеющим иные теплофизические свойства. Контакт поверхностей настолько хорош, что Тs1= Тs2
|s1= |s2
Граничные условия VI рода широко применяются при сварке, например, при контакте свариваемого изделия с контактирующими поверхностями сварочного приспособления (медная подкладка, прижимы, клавиши и т.д.).
3. Основы металлургических процессов при сварке плавлением. Газовая фаза в зоне сварки
Физико-химические процессы (диссоциация газов, их растворение в жидком металле, химические реакции в газовой среде и при взаимодействии с металлом) оказывают большое влияние на процесс сварки и качество сварного соединения.
Диссоциация газов происходит при высоких температурах с поглощением тепла
2Н ↔ Н2 + 432,5 кДж/моль
2О ↔ О2 + 492 кДж/моль
2N ↔ N + 709 кДж/моль – молекула наиболее прочная