Основы сварки давлением

Листать книгу

Страницы: ... ... ... ... ...

Для всех этих способов показаны общие физические принципы получевия соединения в твердом состоянии и специфические особенности реализации этих принципов при различных процессах
...
Однако к ним нередко иредъявляют и специальные требования, ограничивающие допу-гinмо*' термическое и механическое воздействие сварочного процесса па соединяемые материалы
...
В решении этих специальных задач роль сварки Пилением очень велика, так как современные ее способы позволяют варьировать термические и деформационные параметры процесса в очень широких пределах
...
Расплавленный материал остается в зоне соединения (например, в ядре точки, сваренной контактным способом) или удаляется из нее (при стыковой сварке оплавлением и радиочастотной сварке)
...
В первом случае, по существу, происходит сварка плавлением, такие процессы в книге не рассмотрены; во-втором случае соединение образуется между поверхностями, хотя и оплавленными, но находящимися в твердом состоянии
...
Согласно принципу Паули в системе взаимодействующих электронов не может быть более двух электронов (при этом с противоположными спинами), находящихся в одинаковом энергетическом состоянии
...
Наложение этих пяти фигур (или десяти при нахождении в каж-д| )м //состоянии двух электронов е противоположными спинами) Пкже приводит к сферической с нмметрнн
...
При образовании твердого тела (г = а) не затрагиваются электроны, находящиеся на внутренних оболочках атома, и поэтому шергетпчоские уровни расширяются только у валентных электронов
...
Попытки пластически деформировать кристаллы с чисто ковалентной связью при низкой температуре приводят к разрыву направленных ковалентных связей и к разрушению кристалла [143]
...
Для анализа процессов сварки особенно важны две характеристики металлической связи: энергетическая устойчивость образующихся в кристалле электронных конфигураций и степень направленности связей
...
Статистический набор стабильных конфигураций, образуемых локализованной частью валентных электронов, и энергетическая устойчивость этих конфигураций обусловливают трудность возбуждения вещества при химических и физических процессах [123]
...
Краевая дислокация в кристалле в процессе движения под действием касательных напряжений т и после выхода на поверхностьТаким образом, переходные металлы с о
...
Искажение решетки вызывает значительные упругие напряжения в радиусе 1—1,5 мкмот центра дислокации, что приводит к увеличению свободной энергии кристалла
...
Дислокация может двигаться или за счет диффузионного перескока атомов (например из положения С1 в положение 02) при достаточно высокой температуре, или под действием касательного напряжения т
...
При сближении таких монокристаллов в условиях, обеспечивающих сохранение активных центров, на расстояние, соизмеримое с периодом решетки а, будут действовать значительные силы межатомного притяжения, вызываемые обменными процессами между внешними электронами возбужденных поверхностных атомов
...
В результате такого взаимодействия (химического по природе) образуются энергетически устойчивые конфигурации электронов, присущие невозбужденным атомам внутри тела
...
При г = а граница раздела между А и В исчезает и два монокристалла объединяются в один — происходит их схватывание (саарка), а потенциальная энергия системы достигает минимума Етп (см
...
Зависимость отношения энергии границы к ее максимальному значению от относительного угла разориентировки [102]:О — кремнистое железо; □ — олово; д — свинецтактирующих поверхностях, исчезнут две поверхности раздела с высвобождением энергии 2Р„ и образованием границы между зернами с различно ориентированными кристаллографическими осями
...
Вблизи такой границы, как правило, имеются упругие искажения решетки в узкой приграничной области шириной в несколько атомных слоев, связанные с затратой энергии ¥гр
...
Они могут быть наклонены друг к другу с симметричным или асимметричным расположением границы сопряжения, причем каждый из кристаллов может быть повернут на произвольный угол относительно любой из трех пространственных осей
...
Моттом высказано предположение, что на такой границе заштрихованные когерентные участки (участки со строгой 14ммпмной ориентировкой узлов решетки по обе стороны от границы) чередуются с не-мнерентными (рис
...
Пусть в простейшем случае два идеальных, одинаково ориентированных монокристалла металлов М и N с периодами решетки аг и я2 сблизятся до расстояния г(см
...
Поэтому при образовании нитрида переходного металла статистический вес нелокализованных электродов повышается, а стабильных конфигураций, образуемых локализованными электронами, относительно уменьшается
...
При контакте металла с его нитридом процессы схватывания (и последующей диффузии) должны привести к электронным обменам, повышающим статистический вес стабильных конфигураций и уменьшающим свободную энергию системы
...
Трудности, встретившиеся при попытке сварки ВМС с металлами [124], могут быть связаны и с тем, что даже при температуре, близкой к Тплав металла, не удается создать активные центры на поверхности исключительно тугоплавкого карбонитрида бора
...
Из-за недостаточной технологической прочности, связанной с большими остаточными напряжениями, хрупкостью и другими причинами, соединение, полученное в результате схватывания, после изменения внешних условий (остывания, снятия давления) может разрушиться
...
В реальных процессах сварки давлением образование физического контакта и химическое взаимодействие во времени строго не разграничены и частично перекрываются, так как еще задолго до завершения процесса образования контакта по всей соединяемой поверхности на отдельных уже сближенных ее участках становится возможным химическое взаимодействие
...
При наличии активных центров на металле время их непосредственного химического взаимодействия (образования связи) мало и практического значения не имеет [76]
...
Разрушение связей возможно: а) механически при удалении с поверхности части самого металла (обнажение так называемых ювенильных поверхностей) или химически связанного с ним инородного вещества (например, окислов); при движении дислокаций, сопровождающем пластическую деформацию; б) термически при нагреве, со* провождаемом заметной диффузией и самодиффузией, движением вакансий и другими процессами, изменяющими положение атомов в кристаллической решетке; в) бомбардировкой поверхности ионами или быстродвижущимйся частицами с достаточно высокой энергией
...
Если бы активными были только атомы, расположенные в центре дислокаций, то при их плотности 107 Нем2 и общем числе атомов на поверхности порядка 1014 Нем2 вероятность совпадения активных центров на соединяемых поверхностях была бы ничтожной и даже в гипотетическом случае их полного совпадения прочность полученного соединения была бы исчезающе малой
...
Возможно, что образование связей, начинающееся в центре дислокации, продолжается далее как «цепная реакция» [130], поддерживаемая высвобождаемой поверхностной энергией, суммирующейся с энергией упругого искажения
...
Однако и в этом случае трудно объяснить активацию всей или почти всей поверхности за счет дислокаций, не прибегая к модели активного центра как достаточно протяженной области упругого искажения решетки
...
Если бы это было так, то подтвердилось бы представление о том, что при сварке металлов необходима только энергия' активации для «подстройки» взаимодействующих атомов, а обрыв имеющихся связей необязателен
...
Однако экспериментального доказательства того, что для сварки металлов, тем более при атомночистых поверхностях, необходима активация с обязательным разрывом существующих связей, пока нет
...
При пластической деформации и в течение нескольких часов после ее прекращения наблюдается облегченная эмиссия электронов (экзоэлектронная эмиссия) с обработанной поверхности, свидетельствующая об ее активации
...
Деформированный образец из монокристаллацинка покрывали чувствительной эмульсией, на которой после часовой экспозиции места потемнения, соответствующие участкам жзоэлектронной эмиссии, совпадали с зонами выхода на поверхность дислокаций (с линиями скольжения при большой деформации или с ямками травления при малой)
...
Экзоэлектронная эмиссия и характерное для нее последействие, вызываемые пластической деформацией, связываются не с процессами, протекающими в металле, а с изменениями в поверхностных пленках окислов [ПО]
...
Под действием внешней силы в контактах между ними возникнут большие напряжения смятия и начнется пластическая деформация, сопровождаемая движением дислокаций, образованием активных центров и связей
...
Можно представить себе и такой случай, когда различие в свойствах свариваемых металлов будет столь велико, что даже при температуре, близкой к точке плавления менее жаропрочного металла, в более жаропрочном не возникнет заметного количества активных центров
...
КЛАССИФИКАЦИЯ И ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТР^ ПРОЦЕССОВ СВАРКИ ДАВЛЕНИЕМ МЕТАЛЛОВРеальные металлические тела существенно отличаются от рассмотренных идеализированных кристаллов
...
Однако в некоторых из них время мало сказывается на результатах (например, при холодной сварке), в других оно влияет лишь на условия подготовки металла к сварке (обеспечивая, например, выравнивание температуры по сечению)
...
Важно н го, что кристаллическое строение приповерхностных слоев ме-гяллв, участвующих в образовании соединения при сварке давлением, имеет значительно большее количество дефектов (вакансий, ннслокаций и др
...
Однако и при ее отсутствии на поверхности образуются ступеньки высотой в один или несколько атомных слоев с плоскими зародышами нового слоя, отдельными атомами, слабо связанными с кристаллом, и вакансиями (рис
...
Однако в некоторых из них время мало сказывается на результатах (например, при холодной сварке), в других оно влияет лишь на условия подготовки металла к сварке (обеспечивая, например, выравнивание температуры по сечению)
...
Иногда к чистоте поверхности холоднокатаных материалов предъявляют очень высокие требования, что достигается полированием валков и прокатанных изделий
...
Из-за анизотропии величины поверхностной энергии (свободная энергия поверхностей, различно ориентированных по отношению к кристаллографическим осям, неодинакова) ее минимум не совпадаете минимумом поверхности
...
Поэтому монокристалл в форме многогранника с гранями, совпадающими с плоскостями наиболее плотной упаковки атомов и соответственно минимальной поверхностной энергии, при нагреве (когда атомы приобретают достаточную диффузионную подвижность) все же не превращается в сферу, имеющую минимальную поверхность при заданном объеме
...
Стремление к уменьшению свободной энергии си-28стемы при термическом травлении поликристаллических тел приводит к образованию канавок вдоль межзеренных границ (рис
...
Этот процесс будет идти до тех пор, пока свободная энергия системы не станет минимальной, что произойдет в момент достижения равновесия сил поверхностного натяжения а10 и а1г
...
Поэтому при нагреве помимо небольших искажений поверхности происходит ее сглаживание, сопровождаемое уменьшением свободной энергии системы как за счет уменьшения самой поверхности, так и в результате некоторого снижения удельной поверхностной энергии
...
СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ МЕТАЛЛАСварка давлением всегда сопровождается пластической деформацией, условия протекания которой связаны с характером и количеством дислокаций, а при повышенных температурах — и с про-30НСгч'
...
Равновесная концентрация вакансий определяется из условия минимальной свободной эцергиц системы по уравнениюп/Ы =е кГ,(7)где п — число вакансий в единице объема; N — общее число атомов в том же объеме; Ев — энергия, необходимая для перемещения атома из кристалла на его поверхность (что эквивалентно перемещению одной вакансии с поверхности в глубь кристалла); к — постоянная Больцмана; Г — абсолютная температура в °К
...
Это объясняется, в частности, тем, что упругие искажения решетки, вызываемые вакансиями, вблизи поверхности меньше из-за отсутствия упругой среды по одну сторону поверхности
...
Поэтому можно ожидать, что концентрация примесей и растворенных элементов у поверхности окажется выше средней (например, установлена диффузия меди к поверхности серебра чистотой 99,98%; в сплавах РЬ—В1 поверхностные слои обогащаются висмутом)
...
Наклеп при холодной, а иногда и при горячей прокатке, завершаемой примерно при температуре рекристаллизации, приводит к повышению свободной энергии металла
...
Обработка резцом сопровождается измельчением зерен в приповерхностном слое, наклепом (и связанными с ним дефектами кристаллического строения) и появлением остаточных напряжений
...
В результате малой проникающей способности р-излучения диффузия радиоактивного никеля в глубь металла (по приповерхностному слою) привела к заметному падению активности образца
...
Энергия активации самодиффузии никеля в приповерхностном слое оказалась значительно ниже, чем в глубине кристалла, причем она существенно зависела от способа обработки поверхности
...
Энергия активации самодиффузии никеля в приповерхностном слое в зависимости от способа обработки поверхности в кал/г х X атом приведена ниже [17]:Нормальная объемная диффузия
...
Состав и толщина окисной пленки зависят от рода металла или сплава; от состава, давления, температуры газовой фазы и продолжительности взаимодействия с ней металла
...
Зависимость толщины окисной пленки от продолжительности окисления при комнатной температуре в сухом воздухе или кислороделения, особенно при комнатной температуре, требуется глубокий вакуум
...
Однако при высокой температуре и в вакууме на кинетику образования окисной пленки могут влиять также процессы: сублимация окисла, его восстановление углеродом и др
...
В таком поле создаются условия для интенсивного движения катионов металла через пленку и, как следствие, быстрого наращивания ее толщины даже при температуре, при которой обычная диффузия почти не происходит
...
В зависимости от вида металла она может иметь избыток его атомов против стехио-метрического состава (полупроводник n-типа) или его недостаток (полупроводник р-типа)
...
В первом случае избыток металла возможен за счет лишних катионов, располагающихся в междоузлиях кристаллической решетки окисла (например, катионов Zn2+ в окиси цинка, рис
...
Схема процессов окисления металлов:й — при образовании тонкой пленки (энергетические электронные уровни в металле, его окисле и кислороде после обмена электронов); б — электрохимическая модель процесса при образова нии толстой пленки окалины •Рис
...
Влияние легирования на скорость окисления можно оцениватьотношением И =Где Ьтмет и Атспл — привес образцовиз металла и сплава, окисляемых в одинаковых условиях
...
Влияние легирующих элементов на скорость окисления железа (а)и никеля (б)Состав пленок (по относительному содержанию компонентов сплава), как правило, существенно отличается от состава самого сплава
...
Окисел обогащается легирующим элементом в степени тем большей, чем больше сродство этого элемента к кислороду и чем легче условия диффузии его иона через пленку
...
Тонкий граничный слой масел, жирных кислот, парафинов, находящихся на металлической поверхности, удерживается на ней адсорбционными силами и приобретает свойства, существенно отличающиеся от свойств того же материала, но не связанного с металлической поверхностью
...
В результатехемосорбции достигается относитель-г- кГно прочная связь между молекуламиорганического вещества и поверхностными атомами металла (порядка 15 ккал/моль), а само вещество граничного слоя приобретает упругость твердого тела
...
Прочная связь органических загрязнений с металлом вследствие их отвердения в граничном слое, а также способность многих органических веществ легко проникать в несплошности на поверхности металла могут существенно влиять на условия сварки дав-ением
...

Эксплуатация сварочного оборудования: Справочник рабочего. 3-е изд.
Источники питания сварочной дуги: Учебник
Механизация и автоматизация сварочного производства
Основы сварки давлением
Охрана труда при сварке в машиностроении
Сварка химически активных и тугоплавких металлов и сплавов
Сварка разнородных сталей

"Сварка-ЛИБ" - Техническая библиотека сварщика | Сварка, термообработка, материалы, металлы и сплавы

admin

Основы сварки давлением