Поверхностные явления при сварке металлов
| Листать книгу |
|---|
| Листать |
| Страницы:
1 ... 22 ... 66 ... 110 ... 120 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 скачать книгу Поверхностные явления при сварке металлов В связи с этим особое значение имеют исследования кинетических закономерностей растекания, определение скорости процесса и зависимости от различных физико-химических факторов, особенно в системах, в которых процесс растекания осложнен образованием промежуточных фаз в зоне контакта ... Основное внимание уделено проявлениям поверхностных свойств и явлений в условиях сварки, их влиянию на различные процессы, происходящие в сварочной зоне при сварке плавлением и пайке ... Значительное место отведено изучению поверхностных явлений в условиях сварки разнородных и композиционных металлов, а также вопросам управления поверхностными явлениями при сварке с целью повышения качества сварных соединений и конструкций ... В связи с этим особое значение имеют исследования кинетических закономерностей растекания, определение скорости процесса и зависимости от различных физико-химических факторов, особенно в системах, в которых процесс растекания осложнен образованием промежуточных фаз в зоне контакта ... Основное внимание уделено проявлениям поверхностных свойств и явлений в условиях сварки, их влиянию на различные процессы, происходящие в сварочной зоне при сварке плавлением и пайке ... Значительное место отведено изучению поверхностных явлений в условиях сварки разнородных и композиционных металлов, а также вопросам управления поверхностными явлениями при сварке с целью повышения качества сварных соединений и конструкций ... В связи с этим особое значение имеют исследования кинетических закономерностей растекания, определение скорости процесса и зависимости от различных физико-химических факторов, особенно в системах, в которых процесс растекания осложнен образованием промежуточных фаз в зоне контакта ... Основное внимание уделено проявлениям поверхностных свойств и явлений в условиях сварки, их влиянию на различные процессы, происходящие в сварочной зоне при сварке плавлением и пайке ... Значительное место отведено изучению поверхностных явлений в условиях сварки разнородных и композиционных металлов, а также вопросам управления поверхностными явлениями при сварке с целью повышения качества сварных соединений и конструкций ... Образование дефектов, свариваемость разнородных металлов и композиционных материалов, гидродинамические процессы в сварочной ванне и многое другое в той или иной мере связаны с поверхностными свойствами и явлениями ... Современные представленияОдним из основных свойств жидких и твердых тел является наличие свободной поверхностной энергии, которая проявляется в хорошо известном стремлении жидкости принять форму с минимальной поверхностью ... В этом случае каждая молекула испытывает притяжение, направленное внутрь и в стороны, и не испытывает уравновешивающего притяжения со стороны газообразной фазы, поскольку в ней число молекул значительно меньше, чем в жидкости ... Это вызовет уменьшение числа молекул на поверхности, а следовательно, и сокращение самой поверхности, которое продолжается до тех пер, пока площадь поверхности не станет минимальной ... Величина, численно равная работеобратимого изотермического образования единицы поверхности жидкого или твердого тела, называется коэффициентом поверхостного натяжения, или удельной свободной поверхностной энергией ... В литературе обычно пользуются термином «поверхностное натяжение»/ который является лишь математическим понятием, эквивалентным понятию свободной поверхностной энергии ... В частности, смачивание твердого тела расплавом, от которого во многом зависит качество сварных и паяных соединений, связано с соотношением между величинами когезии и адгезии расплава к твердому телу ... Она происходит при контакте газа с твердым телом и жидкостью, при контакте жидкости с твердым телом и другой жидкостью, а в некоторых случаях даже при контакте двух твердых тел ... При этом если содержание компонента в поверхностном слое больше, чем в объеме раствора, то адсорбция называется положительной, а если меньше — отрицательной ... Количественное соотношение между величиной адсорбции и изменением поверхностного натяжения дает известное адсорбционное уравнение ГиббсаГ = -^^--(1Л°)Величина йо!(к называется поверхностной активностью вещества ... Изменение границы между соприкасающимися фазами с применением потенциала межфазного натяжения при поляризации и составляет суть электрокапиллярных явлений ... Зависимость между величиной межфазного натяжения на границе жидкий металл — электролит и потенциалом поверхности жидкого металла называется электрокапиллярной кривой ... При поляризации металла, находящегося в контакте с оксидным расплавом, обычно изменяется не только потенциал, но и концентрация ионов в приэлектродных слоях ... Поскольку взаимная растворимость фаз в этом случае весьма значительна, о чем свидетельствуют большие (до 1000 А/см2) значения токов обмена между металлом и оксидным расплавом, изменение концентрации ионов существенно влияет на величину межфазного натяжения ... Это подтверждается, в частности, повышенной чувствительностью формы электрокапиллярной кривой к концентрации частиц, отличающихся высокой поверхностной активностью на межфазной границе ... Поскольку всистемах с оксидными расплавами изменение величины межфазного натяжения в значительной мере зависит от наличия в приэлектродных слоях поверхностно-активных компонентов, форма электрокапиллярных кривых для таких систем обычно отличается от параболической [142] ... Хотя он и позволяет при определении поверхностного натяжения избежать контакта изучаемого материала с материалом тигля (подложки), недостатки, присущие этому методу, затрудняют его использование ... Существенным недостатком метода является также то, что он позволяет находить величину поверхностного натяжения лишь при температуре плавления исследуемого материала ... Несмотря на значительную трудоемкость метода, в последнее время он находит широкое применение, что обусловлено такими его достоинствами, как довольно высокая точность, возможность измерения поверхностного натяжения при различных температурах, отсутствие в расчетных формулах краевого угла ... При проведении экспериментов необходимо точно знать глубину погружения трубочки в расплав, изменение уровня расплава в тигле из-за вытеснения жидкости из трубочки и формирования газового пузырька на срезе трубки, учитывать депрессию или капиллярное поднятие, если расстояние между трубочкой и внутренней стенкой тигля сравнительно невелико ... Глубину погружения трубки в расплав можно не учитывать, если взять две трубки разного диаметра и погружать их в расплав на одинаковую глубину (метод Саг-дена) ... А так как угол а может быть доведен до 10—20°, то этим методом можно пользоваться при определении поверхностного натяжения расплавов, хорошо смачивающих материал тигля ... Недостатки этого способа — малое время существования капли шлака на поверхности металла, необходимость замера краевого угла, что приводит к дополнительной ошибке [269], и малая пригодность при исследовании межфазного натяжения на границе хорошо смачивающихся фаз ... Тем не менее согласно данным работы [162], авторы которой несколько усовершенствовали этот метод, и при использовании метода массы капель можно получить довольно точные результаты ... В трубке медленно создается разрежение, вследствие ~-чего капля металла проникает в измерительную трубку, преодолевая межфазное натяжение на границе металл — шлак ... Во время отключения поляризующего тока коммутатор автоматически замыкает измерительную цепь, и измерение по тенциала производится при отсутствии в цепи поляризуюцего тока ... При изучении электрокапиллярных явлений добавляется лишь два электрода, с помощью которых через электролитическую ячейку пропускается электрический ток ... Один из электродов предназначен для поляризации металла, находящегося в капилляре, и погружается в тигель с металлом; другой, защищенный корундовой трубочкой от шлака, соединяется с металлом внутри трубки ... Так как поверхность металла внутри трубки больше поверхности металла в капилляре примерно в 50 раз, металл в капилляре является практически поляризованным электродом ... Потенциалом поляризованного электрода принимается разность между приложенным напряжением, отмеченным по вольтметру, и па»дением напряжения в измерительной ячейке ... Результаты изучения поверхностных свойств металловПоверхностное натяжение — одно из основных свойств жидкого металла — давно привлекает внимание исследователей, и его изучению посвящено большое число экспериментальных и теоретических работ, результаты которых обобщены в виде обзорных статей и монографий [142, 226 ... Однако если работы по определению поверхностного натяжения легкоплавких металлов (ртуть, олово, свинец) проводились уже в прошлом столетии [142], то поверхностные свойства железа и его сплавов исследованы сравнительно недавно ... Филиппов, измеряли поверхностное натяжение для изучения процессов раскисления и обезуглероживания, для установления взаимосвязи между величиной поверхностного натяжения жидкой стали и ее технологическими свойствами в твердом состоянии и для решения других практических задач ... Эксперименты, проведенные отечественными и зарубежными исследователями, показали, что поверхностное натяжение металлических расплавов зависит от того, какие элементы находятся в них и в каком количестве, а также от температуры и газовой среды ... Такое заключение можно сделать потому, что в работе [336] исходное железо было недостаточно чистым, о чем свидетельствует довольно низкое первоначальное значение его поверхностного натяжения ... По этим же данным, введение кобальта в железоуглеродистый сплав вначале приводит к снижению поверхностного натяжения, а повышение содержания его более чем на 12 % вызывает рост поверхностного натяжения ... В тройной системе Ре — N1 — Со, не содержащей углерода, согласно данным [901, рост концентрации никеля и кобальта приводит к повышению поверхностного натяжения расплава ... В более ранних исследованиях, например в работе [149], межфазное натяжение определяли, замерив размеры капель металла, застывших в шлаке, что приводило к значительным ошибкам и снизило практическую ценность этих работ ... Уменьшение величины межфазного натяжения на границе железа со шлаком СаО—Si02—МпО при введении в шлак сульфидов кальция и марганца наблюдали при добавках сульфидов в шлак любого исходного состава [166] ... Как показали исследования, замена 5Ю2 на СаО в шлаке СаО—5Ю2—А120:, при малом содержании в шлаке РеО приводит к существенному снижению отрицательного заряда поверхности железоуглеродистого сплава, контактирующего со шлаком, что вызывает рост межфазного натяжения ... Замена закисью железа СаО, как, впрочем, и любых других компонентов, входящих в состав шлака, приводит, хотя и в разной мере, к снижению межфазного натяжения ... Более высокая капиллярная активность закиси железа подтверждается ростом межфазного натяжения между железом и шлаком при замене в шлаке (РеО—МпО—Ре203) закиси железа на МпО ... Тем не менее проведенные эксперименты, являясь одними из первых работ по изучению межфазного натяжения применительно к сварочным процессам, имеют большое значение ... В результате не только исследовано межфазное натяжение, но и установлена связь между величиной последнего и отделимостью шлаковой корки от валика, что имеет и практическое значение ... Существование анодных ветвей электрокапиллярной кривой при поляризации этих металлов авторы объяснили пониженным содержанием в них углерода и, как следствие этого, возможностью растворения в них кислорода ... При этом для золота, которое почти не растворяет кислород, не получено анодной ветви, в то время как для меди, которая растворяет кислород, получили и анодную, и катодную ветви электрокапиллярной кривой [85] ... Результаты исследования позволили авторам утверждать, что метод рентгеносъемки лежащей капли пригоден для изучения электрокапиллярных явлений, а вид полученных при этом электрокапиллярных кривых объясняется не недостатками методики, а особенностями исследуемых систем ... Важной особенностью этих систем в условиях дуговых и электрошлаковых сварочных процессов является наличие на межфазных границах внешнего электрического поля ... Между тем именно от плотности тока зависит интенсивность изменения величины межфазного натяжения- Поэтому для определения плотности тока в этом случае целесообразно применять расчетные методы ... Как и в работе [71], примем, что нерасплавленный флюс является изолятором, расплавленный электродный металл имеет форму цилиндра, поверхности металла являются поверхностями равных потенциалов и поляризации электродов не происходит ... Кроме того, допустим, что изменения температуры на поверхности электрода и сварочной ванны от 2573 до 1773 К и удельной электропроводности шлака в этом интервале температур линейны и что столб дуги имеет форму цилиндра с радиусом, равным радиусу электродной проволоки ... Задача нахождения распределения тока на границах шлака с расплавленным металлом электрода и сварочной ванны сводится к интегрированию уравненияд дгдЦ дг(1 ... Рост заряда поверхности металла и снижение емкости вызовут повышение электрической энергии двойного слоя и увеличение ее роли в изменении межфазного натяжения при наложении на рассматриваемые системы внешнего электрического поля ... |
Сварка шин
Металловедение сварки алюминия и его сплавов
Применение взрыва в сварочной технике
Поверхностные явления при сварке металлов
Металлургия дуговой сварки: Процессы в дуге и плавление электродов
Металлургия дуговой сварки: Взаимодействие металла с газами
Дефекты сварных швов