Сварка разнородных металлов и сплавов

Листать книгу

Страницы: ... ... ... ... ... ... ...

скачать книгу Сварка разнородных металлов и сплавов

Рассмотрены условия образования и развития неоднородности в зоне сплавления разнородных металлов, диффузионные процессы, смачивание и растекание на границе контакта
...
Рассмотрены условия образования и развития неоднородности в зоне сплавления разнородных металлов, диффузионные процессы, смачивание и растекание на границе контакта
...
Рассмотрены условия образования и развития неоднородности в зоне сплавления разнородных металлов, диффузионные процессы, смачивание и растекание на границе контакта
...
Рассмотрены условия образования и развития неоднородности в зоне сплавления разнородных металлов, диффузионные процессы, смачивание и растекание на границе контакта
...
Успешное выполнение поставленных задач связано с развитием современного машиностроения в направлении снижения металлоемкости конструкций и аппаратов при одновременном улучшении их технических характеристик и повышении надежности в работе, что ведет к необходимости широкого применения различных сталей и цветных металлов
...
Как правило, из более дорогих и дефицитных материалов рационально изготавливать не все изделие, а лишь те узлы и участки, которые непосредственно испытывают воздействие определенных нагрузок, температур или сред
...
Поэтому во многих отраслях промышленности широкое применение находят композитные конструкции, а сварка разнородных металлов относится к числу наиболее важных проблем сварочной науки и техники
...
В предлагаемой книге освещены теоретические и экспериментальные данные последнего времени, а также приведено описание практического использования конструкций из разнородных металлов в промышленности
...
Успешное выполнение поставленных задач связано с развитием современного машиностроения в направлении снижения металлоемкости конструкций и аппаратов при одновременном улучшении их технических характеристик и повышении надежности в работе, что ведет к необходимости широкого применения различных сталей и цветных металлов
...
Как правило, из более дорогих и дефицитных материалов рационально изготавливать не все изделие, а лишь те узлы и участки, которые непосредственно испытывают воздействие определенных нагрузок, температур или сред
...
Конгломерат интерметаллических фаз, образующихся, например, при сварке ниобия со сталью, сохраняется и при последующей термообработке, и все дальнейшее поведение сварного соединения определяется количеством, формой, характером расположения и свойствами прослойки
...
Металлургические процессы сварки разнородных металлов, особенно с различной основой, более сложны и менее исследованы, чем процессы сварки однородных металлов
...
металлов оказывает металлургическая совместимость, которая определяется взаимной растворимостью соединяемых металлов и в жидком, и в твердом состоянии, а также образованием хрупких химических соединений — интерметаллидов
...
Практически не свариваются плавлением металлы и сплавы, которые не могут взаимно растворяться в жидком состоянии, например железо и магний, чистые свинец и медь, железо и свинец и др
...
При расплавлении таких пар металлов образуются несмешивающиеся слои, которые при последующем затвердевании могут быть сравнительно легко отделены друг от друга
...
Образуют сварные соединения металлы и сплавы, в состав которых входят элементы, обладающие неограниченной взаимной растворимостью не только в жидком, но и в твердом состоянии, т
...
Взаимная растворимость элементов определяется подобием кристаллических решеток растворителя и растворяемого компонента, разницей в атомных радиусах компонентов и величиной электроотрицательности, характеризующей энергию связи между двумя элементами
...
Вместе с тем возможно соединение этой стали с ниобием без образования в шве интерметаллических фаз, если с помощью электронного луча расплавляют только сталь и смачивают ею ниобий
...
Находящийся на краю внутреннего эллипса ванадий обладает предпосылками для образования не содержащего вакансий твердого раствора как с железом, так и с ниобием
...
Из легирующих элементов в аустенитной стали, как следует из соответствующей диаграммы состояния, хром неограниченно растворим в ванадии, никель — ограниченно
...
При сварке металлов с ограниченной растворимостью в твердом состоянии или сплавов, содержащих ограниченно растворимые легирующие элементы и примеси, возможность образования качественного соединения зависит от степени развития внутрикристалличе
...
Некоторые фазовые и структурные превращения, протекающие в полиморфных металлах и сплавах в процессе охлаждения твердого раствора, при сварке могут приводить к образованию холодных трещин
...
Кроме того, различия в магнитных свойствах приводят к изменениям глубины проплавления и стабильности горения дуги, что затрудняет получение однородной зоны сварки
...
Правильный выбор способа, режимов и технологии сварки в сочетании с металлургическими средствами воздействия в большинстве случаев позволят полностью устранить или свести к минимуму вредные последствия ограниченной растворимости
...
Система с полной взаимной растворимостью компонентов в жидком и твердом состояниях известны в большинстве для двух, в ограниченных случаях для трех металлов
...
Кристаллизация такого расплава начнется при более низкой температуре, и закристаллизовавшийся твердый раствор вблизи поверхности раздела будет иметь более низкое содержание М
...
Выпускаемый промышленностью никель часто содержит малые добавки углерода, некоторые сорта технически чистой меди содержат немного кислорода, так что их взаимодействие при сварке
...
В отличие от системы с неограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии в данном случае на границе раздела будет наблюдаться скачок концентрации с
...
При сильном конвекционном или механическом перемешивании, обеспечивающем равномерность концентрации по всей массе расплава, закристаллизовавшийся сплав может иметь среднюю концентрацию съ с учетом р
...
В практике сварки полное выравнивание концентрации расплава обычно не происходит, и поэтому изменение концентрации чаще всего может быть примерно выражено кривой пс
...
Система с интерметаллическими соединениями после схватывания и взаимной диффузии при нагреве образуется жидкость, имеющая меньшую температуру плавления, часто эвтектического состава, или отвечающая составу с минимумом температуры плавления твердого раствора
...
Для осуществления этого процесса необходимо выбирать пары металлов с расчетом, чтобы в результате взаимодействия в контакте при нагреве могла образоваться жидкость с температурой плавления ниже, чем у соединяемых металлов
...
При быстром отводе растворяющихся в расплаве атомов от поверхности раздела возмсжен случай, когда максимальная концентрация расплава достигнет лишь точки сг
...
Возникшая в результате реакции интерметаллическая фаза в дальнейшем растет по общим законам диффузии, при этом рост слоя каждой фазы во времени подчиняется параболическому закону
...
Предположим, что необходимо осуществить сварку в защитной атмосфере стыкового соединения без разделки кромок и при использовании в качестве присадочного металла никеля
...
Приведенный выше анализ зависимости строения зоны соединения между двумя металлами от типа образуемой ими диаграммы состояния облегчает понимание фазового строения переходных зон в реальных сварных соединениях разнородных металлов и дает возможность сознательно воздействовать на технологические параметры процесса с целью получения наиболее прочного соединения
...
Этой схемой можно пользоваться, исходя из предположения, что в процессе сварки будет достигнуто равновесное состояние и в соединении образуется совершенная форма твердого раствора
...
Предположим, что необходимо осуществить сварку в защитной атмосфере стыкового соединения без разделки кромок и при использовании в качестве присадочного металла никеля
...
Согласно современным представлениям физические основы процесса образования соединения и элементарные акты взаимодействия на границе раздела свариваемых металлов являются общими для всех видов сварки давлением
...
в формах подвода внешней энергии к свариваемым металлам, в скорости и длительности протекания стадии образования физического контакта, активационной и релаксационной стадий
...
На основании экспериментальных данных, разных подходах к протекающим явлениям и большой их сложности в настоящее время предложено восемь гипотез о природе и механизме взаимодействия металлов в твердой фазе
...
Соединение же образуется в результате схватывания, представляющего собой бездиффузионный процесс объединения кристаллических решеток совместно деформированных металлов
...
Чем пленки мягче, тем больше они растекаются в процессе деформации и увеличения площади контактирующих поверхностей, покрывая чистые обнажившиеся поверхности металла
...
Твердые относительно металла окисные пленки во время пластической деформации растрескиваются на куски без увеличения их поверхности, создавая этим возможность выхода на контактную поверхность свежих неокисленных слоев металла
...
Доказательством этой гипотезы считается тот факт, что наименьшей температурой, при которой образуется прочное соединение металлов при относительно небольшой деформации, является температура
...
Получение прочного соединения объясняется возникновением нормальных металлических связей в результате локальной деформации при повышенной температуре, сближения контактных поверхностей, максимального увеличения площади и взаимной диффузии атомов соединяемых металлов
...
Способность к соединению взаимно нерастворимых металлов, наблюдаемая на практике с позиции диффузионной гипотезы, объяст няется возможностью взаимной диффузии в некотором очень тонком слое у тех металлов, которые считаются нерастворимыми друг в друге
...
Согласно энергетической гипотезе сближение чистых металлических поверхностей с различно ориентированными кристаллами на расстояние межатомного взаимодействия — необходимое, но еще недостаточное условие образования сварного соединения
...
Для образования металлических связей необходимо, чтобы энергия атомов хотя бы одной из соединяемых поверхностей превышала определенный уровень, характерный для данного металла, — энергетический порог схватывания
...
Преодоление энергетического порога схватывания объясняется необходимостью совпадения направления связей или переходом металла как бы в аморфное состояние
...
Присоединение атомов одной поверхности к атомам другой без преодоления энергетического барьера считается возможным при совпадении направлений связи, т
...
Поверхности металлов соединяются вследствие пластической деформации, в результате которой создается определенная концентрация вакансий, замещения которых достаточно для образования прочного соединения
...
Давление, прилагаемое в процессе холодной сварки, вызывает направленную деформацию, с помощью которой осуществляются очистка поверхностей и направленность связей, сближение атомов, а также повышение их энергетических уровней до состояния, необходимого для возникновения металлических связей
...
При сварке металлов, обладающих большой активностью и сродством, в случае соприкосновения ювенильных поверхностей энергия активации может существенно понижаться из
...
Так, например, в настоящее время получены надежные экспериментальные данные, свидетельствующие о принципиальной возможности образования соединения при сварке давлением без
...
В самом общем случае процесс качественного соединения при сварке давлением может ограничиться схватыванием контактных поверхностей или получить дальнейшее развитие и закончиться образованием в зоне контакта общих зерен
...
Необходимо, чтобы образование сварного соединения разнородных с ограниченной взаимной растворимостью металлов заканчивалось схватыванием контактных поверхностей
...
В самом общем случае процесс качественного соединения при сварке давлением может ограничиться схватыванием контактных поверхностей или получить дальнейшее развитие и закончиться образованием в зоне контакта общих зерен
...
Необходимо, чтобы образование сварного соединения разнородных с ограниченной взаимной растворимостью металлов заканчивалось схватыванием контактных поверхностей
...
Если рассматривать общую укрупненную картину процесса, то могут встречаться случаи, когда вследствие медленного растекания одного из соединяемых металлов по поверхности другого в первых по времени образования участках контакта уже будет заканчиваться вторая стадия, а в последних — только еще будет протекать первая стадия
...
Поэтому в зависимости от соотношения длительностей отдельных стадий в ряде случаев общую длительность процесса образования соединения нельзя представить в виде алгебраической суммы длительностей этих стадий без учета общей кинетики растекания контакта по всей площади соединения
...
Если рассматривать общую укрупненную картину процесса, то могут встречаться случаи, когда вследствие медленного растекания одного из соединяемых металлов по поверхности другого в первых по времени образования участках контакта уже будет заканчиваться вторая стадия, а в последних — только еще будет протекать первая стадия
...
В образовании прочных связей при взаимодействии расплавленного металла с твердым основное место занимают процессы хемосорбции, являющейся необходимой предварительной стадией взаимодействия
...
Так как энергия активации диффузии атомов твердого металла в жидкий меньше энергии активации жидкого металла в твердый, можно предположить, что более предпочтительной будет диффузия в жидкий металл
...
Полагая, что диффузионные процессы начнутся после достижения атомами твердого тела в процессе энергообмена энергии, равной энергии активации диффузии атомов твердого металла в жидкий, период задержки диффузионных процессов можно вычислить из уравнения
...
Так как энергия активации диффузии атомов твердого металла в жидкий меньше энергии активации жидкого металла в твердый, можно предположить, что более предпочтительной будет диффузия в жидкий металл
...
Полагая, что диффузионные процессы начнутся после достижения атомами твердого тела в процессе энергообмена энергии, равной энергии активации диффузии атомов твердого металла в жидкий, период задержки диффузионных процессов можно вычислить из уравнения
...
Так как энергия активации диффузии атомов твердого металла в жидкий меньше энергии активации жидкого металла в твердый, можно предположить, что более предпочтительной будет диффузия в жидкий металл
...
Полагая, что диффузионные процессы начнутся после достижения атомами твердого тела в процессе энергообмена энергии, равной энергии активации диффузии атомов твердого металла в жидкий, период задержки диффузионных процессов можно вычислить из уравнения
...
Результаты расчета показывают, что период задержки диффузионных процессов при взаимодействии расплавленного металла с твердым на несколько порядков меньше времени контактирования твердого металла с жидким в условиях сварки
...
На практике периоды задержки образования интерметаллических соединений при взаимодействии расплавленного металла с твердым во много раз превышают длительность периода задержки диффузионных процессов
...
Поэтому период задержки диффузионных процессов будет совпадать с периодом задержки образования интерметаллического соединения только в том случае, если ц
...
Например, в литературе имеются данные о том, что кремний тормозит образование реактивных фаз при взаимодействии железа с жидким алюминием, введение алюминия в расплавленный цинк существенно замедляет скорость образования фазы Ре
...
распространение теплоты при разнородном сочетании металлов Диаграммы состояния характеризуют интересующие нас системы в равновесном, стабильном состоянии, достигнутом длительным отжигом
...
Комбинированные соединения вследствие значительного различия в теплофизических свойствах компонентов имеют характерные особенности в распространении теплоты
...
Например, в литературе имеются данные о том, что кремний тормозит образование реактивных фаз при взаимодействии железа с жидким алюминием, введение алюминия в расплавленный цинк существенно замедляет скорость образования фазы Ре
...
распространение теплоты при разнородном сочетании металлов Диаграммы состояния характеризуют интересующие нас системы в равновесном, стабильном состоянии, достигнутом длительным отжигом
...
Рассмотрим характер распространения теплоты на примере сварки алюминия со сталью — пары металлов, наиболее резко различающихся по своим теплофизическим свойствам
...
Этот метод позволяет без особых затруднений учесть зависимость теплофизических характеристик материала от температуры, а главное — получить при относительно небольших затратах времени информацию о температурном поле в большом количестве точек вблизи движущегося источника теплоты
...
Предложенный алгоритм численного исследования квазистационарных температур полей при сварке разнородных пластин позволяет с помощью ЭВМ средней мощности получать данные о температурном поле вокруг движущегося источника нагрева
...
Длительность пребывания зоны контакта при температурах выше заданной может быть оценена с учетом отношения длины соответствующей изотермы по линии контакта к скорости сварки
...
Экспериментальная проверка предложенной методики расчета температурных полей при сварке алюминия со сталью, а также сопоставление результатов численного расчета с аналитическим показали достаточную для инженерных расчетов сходимость расчетных и экспериментальных данных
...
Другой задачей, возникающей при изучении тепловых процессов сварки разнородных металлов, является оценка времени высокотемпературного нагрева границы раздела по толщине пластины с учетом сложной формы разделки
...
В ряде случаев сварки разнородных металлов оказывается технологически необходимым выполнять на стальной пластине предварительную разделку кромок, заполняемую присадочным металлом
...
Длительность пребывания зоны контакта при температурах выше заданной может быть оценена с учетом отношения длины соответствующей изотермы по линии контакта к скорости сварки
...
Экспериментальная проверка предложенной методики расчета температурных полей при сварке алюминия со сталью, а также сопоставление результатов численного расчета с аналитическим показали достаточную для инженерных расчетов сходимость расчетных и экспериментальных данных
...
источник нагрева приближается к линейному, и температурное поле изучается в течение сравнительно небольшого интервала времени, прошедшего после заполнения разделки жидким металлом
...
Тогда теплофизические свойства и начальная температура в составной пластине с учетом заполнения разделки алюминием будет зависеть от пространственных координат у и г так, как показано на рис
...
На первый взгляд казалось, что заполнение разделки должно привести к уменьшению температур на кромке разделки и сокращению времени пребывания ее в области высоких температур, так как заполненная алюминием верхняя часть разделки интенсивно отби Тг у
...
К настоящему времени осуществлено много экспериментальных работ по исследованию взаимной диффузии для систем, образующих непрерывный ряд твердых растворов, а также для систем, образующих интерметаллические соединения
...
Для соединения разнородных металлов в твердой фазе необходимы развитие физического контакта, активация контактных поверхностей и объемное развитие взаимодействия
...
Такое существенное увеличение его в серебре можно объяснить тем, что в указанных условиях свариваемые металлы подвергаются интенсивной пластической деформации
...
новая фаза возникает в результате перестройки кристаллической решетки вследствие достижения предела растворимости в пограничной прослойке одного из металлов
...
Согласно второй —при соприкосновении двух металлов независимо от явления взаимной растворимости может произойти химическая реакция с образованием интерметаллического соединения непосредственно на границе раздела реагирующих металлов А
...
Дальнейший рост интерметаллической прослойки, разделяющей оба металла, происходит за счет диффузионного поступления по крайней мере одного из компонентов к поверхности раздела
...
Для правильного понимания механизма сварки разнородных металлов и сплавов без расплавления необходимо прежде всего выяснить закономерности ранних этапов диффузионного взаимодействия, когда интерметаллические фазы лишь начинают возникать и их наличие еще не привело к существенному ухудшению механических свойств
...
При сварке не чистых металлов, а разнородных сплавов диффузия может происходить, когда градиент концентрации близок к нулю, при неравенстве нулю градиента термодинамического потенциала дФ
...
Нарушение первоначального распределения углерода, возникшее вследствие сварки стали двух сортов различного состава, можно объяснить тем, что сродство углерода к железу больше, чем к кремнию
...
Фактическая сила, действующая на диффундирующий атом или ион в бинарном растворе, может быть представлена как отрицательный градиент химического потенциала д
...
При сварке не чистых металлов, а разнородных сплавов диффузия может происходить, когда градиент концентрации близок к нулю, при неравенстве нулю градиента термодинамического потенциала дФ
...
Эффективный коэффициент диффузии в объеме реального металла отличается от коэффициента диффузии в достаточно совершенном монокристалле того же металла
...
Поэтому глубина проникновения за счет диффузии по границам зерен и вдоль дислокации больше, чем посредством объемной диффузии, а концентрация диффундирующего компонента окажется повышенной по границам зерен и вдоль дислокаций в зоне сварного стыка по сравнению со средней макроскопической концентрацией на данной глубине у
...
Поэтому глубина проникновения за счет диффузии по границам зерен и вдоль дислокации больше, чем посредством объемной диффузии, а концентрация диффундирующего компонента окажется повышенной по границам зерен и вдоль дислокаций в зоне сварного стыка по сравнению со средней макроскопической концентрацией на данной глубине у
...
Первоначально рост первых кристаллов интерметаллической фазы происходит преимущественно вдоль поверхности раздела обоих металлов вследствие большей скорости диффузии в этой плоскости
...
Анализ микроструктуры зоны сварного стыка в исследованных системах позволяет представить начальные стадии образования и роста интерметаллических фаз следующей схемой
...
Первоначально рост первых кристаллов интерметаллической фазы происходит преимущественно вдоль поверхности раздела обоих металлов вследствие большей скорости диффузии в этой плоскости
...
Интерметаллиды на начальных стадиях развития, когда они не образуют еще сплошного слоя в контакте, практически не оказывают влияния на механические характеристики соединения
...
Интерметаллиды на начальных стадиях развития, когда они не образуют еще сплошного слоя в контакте, практически не оказывают влияния на механические характеристики соединения
...
Логарифмическая зависимость толщины слоя интерметаллидов от времени нагрева до исследуемого диапазона температур выражена прямыми, не проходящими через начало координат и имеющими примерно одинаковый угол наклона к оси
...
Диффузионные процессы на границе между твердым и жидким телом обладают той особенностью, что скорость их определяется интенсивностью диффузии в твердом теле, так как она обычно во много раз меньше скорости диффузии в жидкости
...
Составы фаз, находящихся в контакте, устанавливают в соответствии с требованием равенства их химических потенциалов, и даже незначительное время их сосуществования способствует протеканию процессов гетерогенной диффузии в направлении установления фазового равновесия
...
Интенсивность протекания этих процессов определяется температурой, длительностью контактирования, градиентом концентраций и диффузионной подвижностью атомов
...
Развитие диффузионных процессов на стадии охлаждения закристаллизовавшегося металла в основном определяется временем нахождения металла при повышенных температурах
...
В большинстве случаев как наплавляемый металл, так и подложка являются сплавами, в связи с этим на свойства получаемых соединений также могут оказывать существенное влияние процессы гетерогенной диффузии примесей в зоне контакта
...

Технология упрочнения. Технологические методы упрочнения. В 2 т. Т. 2.
Технология упрочнения. Технологические методы упрочнения. В 2 т. Т. 1.
Ультразвуковая сварка пластмасс и металлов
Сварка разнородных металлов и сплавов
Арматурные работы
Как паять
Водолаз — сварщик — резчик: Учебное пособие. - 2-е изд.

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

admin

Сварка разнородных металлов и сплавов