Вход в систему Поиск по сайтуОтправить сообщение по электронной почте

Технології, секрети, рецепти

 
   


Що таке зварювання?

Зварюванням називається технологічний процес отримання нероз'ємних з'єднань шляхом встановлення міжатомних зв'язків між зварюються частинами при їх місцевому або загальному нагріванні, або пластичному деформуванні, або спільною дією того й іншого.

Зварне з'єднання металів характеризує безперервність структур. Для отримання зварного з'єднання потрібно здійснити межмолекулярное зчеплення між зварюються деталями, що призводить до встановлення атомарної зв'язку в прикордонному шарі.

Якщо зачищені поверхні двох з'єднувальних металевих деталей при стисненні під великим тиском зблизити так, щоб могла виникнути загальне електронне хмара, що взаємодіє з іонізованими атомами обох металевих поверхонь, то отримуємо міцне зварне з'єднання. На цьому принципі заснована холодне зварювання пластичних металів.

При підвищенні температури в місці з'єднання деталей амплітуди коливання атомів відносно постійних точок їх рівноважного стану збільшуються, і тим самим створюються умови більш легкого отримання зв'язку між сполучаються деталями. Чим вище температура нагрівання, тим менший тиск потрібно для здійснення зварювання, а при нагріванні до температур плавлення необхідний тиск стає рівним нулю.

Шматок твердого металу можна розглядати як гігантську молекулу, що складається з атомів, розміщених в строго визначеному, часто дуже складному порядку і міцно пов'язаних в одне ціле силами міжатомної взаємодії.

Принципова сутність процесу зварювання дуже проста. Поверхневі атоми шматка металу мають вільні, ненасичені зв'язки, які захоплюють всякий атом або молекулу, наблизився на відстань дії міжатомних сил. Зблизивши поверхні двох шматків металу на відстань дії міжатомних сил або, кажучи простіше, до зіткнення поверхневих атомів, отримаємо по поверхні зіткнення зрощування обох шматків в одне монолітне ціле з міцністю з'єднання цільного металу, оскільки всередині металу і по поверхні з'єднання діють ті ж міжатомні сили. Процес з'єднання після дотику відбувається мимовільно (спонтанно), без витрат енергії і вельми швидко, практично миттєво.

Об'єднання окремих обсягів конденсованої твердої або рідкої фази в один загальний обсяг супроводжується зменшенням вільної поверхні і запасу енергії в системі, а тому термодинамічно процес об'єднання має йти мимоволі, без підведення енергії ззовні. Вільний атом має надлишок енергії в порівнянні з атомом конденсованої системи, і приєднання вільного атома супроводжується звільненням енергії. Таке мимовільне об'єднання спостерігається на обсягах однорідної рідини.

Набагато важче відбувається об'єднання обсягів твердої речовини: доводиться витрачати значні кількості енергії і застосовувати складні технічні прийоми для зближення з'єднуються атомів. При кімнатній температурі звичайні метали не з'єднуються не тільки при простому зіткненні, але і при стисканні значними зусиллями. Дві сталеві пластинки, ретельно відшліфовані і пригнані, піддані тривалого здавлення зусиллям у кілька тисяч кілограмів, після зняття тиску легко роз'єднуються, не виявляючи ніяких ознак з'єднання. Якщо з'єднання виникають в окремих точках, вони руйнуються дією пружних сил при знятті тиску. З'єднанню твердих металів заважає, перш за все, їх твердість, при їх зближенні дійсне зіткнення відбувається лише в небагатьох фізичних точках, та розширення площі дійсного дотику досить важко.

Метали з малою твердістю, наприклад, свинець, досить міцно з'єднуються вже при незначному стисненні. У більш важливих для техніки металів твердість настільки велика, що поверхня дійсного дотику дуже мала в порівнянні із загальною здається поверхнею дотику, навіть на ретельно оброблених і пригнаних поверхнях.

На процес з'єднання сильно впливають забруднення поверхні металу - оксиди, жирові плівки тощо, а також шари адсорбованих молекул газів, що утворюються на свежезачіщенной поверхні металу під дією атмосфери майже миттєво. Тому чисту поверхню металу, позбавлену шару адсорбованих газів, можна скільки-небудь тривалий час зберегти лише у високому вакуумі. Такі природні умови є в космічному просторі, де метали отримують здатність досить міцно зварюватися або "схоплюватися" при випадкових соприкосновениях. У звичайних же, земних умовах доводиться стикатися з негативною дією, як твердості металів, так і шару адсорбованих газів на поверхні. Для боротьби з цими утрудненнями техніка використовує два основні засоби: нагрів і тиск.

Всі існуючі способи зварювання можна розділити на дві основні групи: зварювання тиском (контактна, газопрессовая, тертям, холодна, ультразвуком) і зварювання плавленням (газова, термітна, електродугова, електрошлакове, електронно-променева, лазерна).

Енергетіческая модель процесу сваркі Атом на вільній поверхні металу в положенні 1 має енергію h, атом в обсязі металу в положенні 3 - меншу енергію h0; з'єднання обсягів металу зі знищенням вільної поверхні супроводжується звільненням енергії на атом: dh = h-h0. Але для переміщення з положення 1 в положення 3 атом повинен подолати енергетичний поріг і пройти положення 2 з енергією H < / strong>. Для подолання енергетичної порога атому потрібно підвести енергію dH = H - h, без чого неможливо подолання порогу і з'єднання обсягів металу. Енергія dH витрачається на пружну та пластичну деформації металу, необхідну для зближення поверхонь металу, на його нагрівання руйнування плівки адсорбованих газів і т.д. Нагрівання знижує енергетичний поріг, що перешкоджає з'єднанню твердих металів; розплавлення зводить висоту порогу майже до нуля, роблячи можливим з'єднання без витрат енергії. З'єднання атомів при зварюванні металів відбувається зазвичай в дуже тонкому шарі, товщиною в декілька атомних діаметрів, і зона зварювання має плівковий характер. Збільшення ширини зони зварювання може бути зроблено за рахунок таких процесів, як дифузія, розчинення, кристалізація, що протікають більш повільно у часі і поступово розповсюджуються за обсягом металу.

Просмотров: 46799 · Комментарии · Версия для печати

Другие материалы:

Внимание! © X51.project 2007-2018гг.
Дозволяється копіювання та інше використання матеріалів сайту при умові встановлення гіперпосилання, не забороненої до індексації пошуковими системами, на матеріал або головну сторінку сайту Технології, секрети, рецепти.
 
Вверх | Технології, секрети, рецепти | Администрирование | Контакты | Поиск | Карта раздела
Захист деревини | Дугове зварювання та різання металів | Столярні роботи | Арматура. Арматурні роботи.