Учебники по популярным профессиям
на asv0825.ru

Глава 1. Краткое описание процессов сварки и резки

       

Сущность процесса сварки

Соединяемые сваркой металлы, пластмассы и другие материалы, как известно, состоят из атомов, размещенных в определенном порядке и скрепленных между собой силами межатомного взаимодействия. Поверхности каждого из соединяемых частей имеют свободные атомные связи, способные захватывать атомы или молекулы другой части. На рис. 1.2, а схематично показаны монокристаллы соединяемых частей металла с внутренними 1 и поверхностными 2 атомами. Если соединяемые монокристаллы имеют идеально чистую и гладкую поверхность, то, сблизив их на расстояние действующих межатомных сил, казалось бы можно получить неразъемное соединение (рис. 1.2,б). Однако это приведет к снижению свободной энергии системы атомов и поэтому потребует затраты дополнительной энергии активации. Энергия активации—энергия, необходимая для возбуждения поверхностных атомов, при котором происходят нарушение исходного энергетического состояния и переход в новое устойчивое энергетическое состояние, т. е. соединение частей.

Рис. 1.2. Схема образования соединении а — монокристаллы соединяемых частей; б — неразъемное соединение; в — сварной шов; 1 и 2 - внутренние и поверхностные атомы

На практике такого рода соединения для твердых металлов без дополнительного воздействия каких-либо источников энергии неосуществимы. Это объясняется большой твердостью большинства металлов, наличием окисной пленки и загрязнений на соединяемых поверхностях и невозможностью, несмотря на хорошую обработку шлифованием, сближения металлических частей на расстояние действующих межатомных сил. Самопроизвольное соединение и смешивание возможны только для однородных жидкостей, у которых облегчено сближение атомов с образованием новых межатомных связей. Для соединения же металлов требуется приложение энергии. Металлы малой твердости (свинец, олово и др.) соединяют сдавливанием сравнительно небольшим усилием. Для более твердых металлов, как, например, медь к алюминий, это усилие значительно растет, и процесс такого соединения становится неэффективным, а иногда — невозможным. Многие металлы можно сваривать давлением при нагреве соединяемых кромок, которые приобретают пластичность и под влиянием пластической деформации начинают течь и соединяться подобно жидкостям.

Дуговая сварка плавлением при помощи электрической дуги или других источников тепловой энергии широко распространена благодаря простоте соединения частей металла путем местного расплавления соединяемых поверхностей. Расплавление основного и присадочного металла облегчает их физические контакты, обеспечивает подобно жидкостям смешивание металлов в жидкой сварочной ванне, одновременно удаляя оксиды и другие загрязнения. Происходят металлургическая обработка расплавленного металла и его затвердевание, образуются новые межатомные связи. В кристаллизуемом металле образуется сварной шов (рис. 1.2, в). Свойства сварного шва и соединения в целом регулируются технологией расплавления металла, процессом его обработки и кристаллизации. Взаимная растворимость в жидком состоянии и образование сварного шва характерны для однородных, металлов, например для стали, меди, алюминия и др. Более сложным оказывается соединение разнородных» материалов и металлов. Это объясняется большой разницей их физико-химических свойств: температуры плавления, теплопроводимости и др., а также несходством атомного строения. Некоторые металлы, например железо и свинец и др., не смешиваются при расплавлении и не образуют сварного соединения; другие — железо и медь, железо и никель, никель и медь хорошо смешиваются при сварке и образуют твердые растворы. Для соединения металлов, не поддающихся смешиванию при расплавлении, применяют особые виды сварки и методы ее выполнения.

Рейтинг@Mail.ru
Рейтинг@Mail.ru