2 (О сварке)

2017-07-08СтудИзба

Описание файла

Файл "2" внутри архива находится в папке "О сварке". Документ из архива "О сварке", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "введение в специальность" из 1 семестр, которые можно найти в файловом архиве РТУ МИРЭА. Не смотря на прямую связь этого архива с РТУ МИРЭА, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "лекции и семинары", в предмете "введение в специальность" в общих файлах.

Онлайн просмотр документа "2"

Текст из документа "2"

  1. ЧТО ТАКОЕ СВАРКА?

По одной из версий происхождение слова «сварка» связывают с именем древнеславянского языческого бога Солнца и огня Сварога.

На протяжении всего периода существования человека на Земле — и даже в каменном, бронзовом и железном веках - ему приходилось решать задачу соединения между собой двух или более отдельных частей в единое монолитное изделие, т. е. получать неразъёмные соединения — сварные. По мере развития общества и создания новых конструкционных материалов со специальными свойствами проблема получения сварных соединений со свойствами, близкими к свойствам этих материалов, становилась всё более сложной и актуальной.

Хорошо известно, что конструкционные материалы представляют собой агрегат атомов (ионов), находящихся во взаимодействии. Физические и прочностные характеристики твёрдых тел определяются расположением атомов (ионов) и химическими связями, действующими между ними.

Все твердые тела сопротивляются как деформации растяжения, так и деформации сжатия. Следовательно, между частицами твердого тела действуют как силы притяжения, так и силы отталкивания. При определенном расстоянии между частицами эти силы уравновешиваются, что и соответствует равновесному состоянию кристалла. В грубом приближении это может быть пояснено механической моделью (рис. 1.1), представляющей собой два шарика, соединенных натянутым резиновым шнуром и сжатой спиральной пружиной. Шарики находятся в равновесии, так как сила натяжения шнура уравновешена расталкивающей силой сжатия пружины.

На самом же деле картина значительно сложнее, так как силы взаимодействия между частицами тела находятся в более сложной зависимости от расстояния между ними, чем упругие силы. Теория и опыт показывают, что силы притяжения между частицами твердого тела проявляются уже при таких расстояниях, при которых силы отталкивания еще не сказываются. Те и другие силы возрастают с уменьшением

Рис. 1.1. Модель межатомных сил в твёрдом теле

расстояния между частицами, но силы притяжения возрастают значительно медленнее, чем силы отталкивания.

При соединении металлов атомы сближаются на расстояние 0,0002-0,0003 мкм, когда волновые функции валентных электронов перекрываются, и эти электроны получают возможность переходить от одного атома к другому, довольно свободно перемещаясь по всему объёму металла. Валентные электроны принято называть «коллективизированными», а связь, существующую между ионами, — металлической.

1.1.ОБРАЗОВАНИЕ МЕЖАТОМНЫХ СВЯЗЕЙ ПРИ СВАРКЕ

Для того, чтобы сварное соединение обладало теми же свойства-ми, что и свариваемые материалы, необходимо в зоне соединения (между свариваемыми поверхностями) сформировать такие же химические связи, как и в соединяемых материалах.

Для пояснения процесса образования сварного соединения рассмотрим схематически соединение двух монокристаллов с идеально чистыми и идеально ровными поверхностями (рис. 1.2).

0.0002-0.0003 мкм

2

Соединение таких монокристаллов (состояние а) в единое целое (состояние б) произойдёт, если сблизить их поверхности на расстояние равное или близкое параметру кристаллической решётки 0,0002-0,0003 мкм.

Рис. 1.2. Схема образования сварного соединения между двумя монокристаллами:

а — монокристаллы до сварки; б — монокристаллы после сварки; 1 - ион кристаллической решётки; 2 - граница сварного соединения

Сварка реальных твёрдых тел затрудняется рядом факторов. Реальные тела — поликристаллические. Они не имеют идеально чистых и идеально гладких поверхностей.

После механической обработки на поверхности металлов присутствует и макроскопическая, и микроскопическая геометрическая неоднородность - волнистость и шероховатость соответственно. Микро выступы располагаются на волнистой поверхности, шаг которой может составлять от 1000 до 10000 мкм, а высота микро выступов от нескольких микрометров (после шлифования) до десятков микро-метров (после токарной и фрезерной обработки), что на несколько порядков больше параметра кристаллической решётки.

При сближении таких поверхностей их контактирование произойдёт не по всей поверхности, а лишь в отдельных точках (рис. 1.3).

Задача соединения реальных поверхностей металлов в одно целое значительно осложняется и наличием на контактных поверхностях, помимо микро выступов, оксидов, адсорбированных газов, влаги, органических (жировых) загрязнений.

Образование металлических связей возможно при условии удаления с контактных поверхностей загрязнений (наиболее прочными из которых являются оксиды) и обеспечения сплошности физического контакта, т. е. при сближении свариваемых поверхностей на расстояние параметра кристаллической решётки по всей поверхности соединения.

При всех способах сварки соединяемые поверхности предварительно подвергают обработке, обеспечивающей удаление поверхностных загрязнений и определённую геометрию поверхности. Однако в атмосфере воздуха на очищенных поверхностях уже за 2,4 • 10~9 ч образуется мономолекулярный слой газа, поэтому, как бы ни очищали поверхности металла перед сваркой, они всегда оказываются покрытыми слоем оксида.

Рис. 1.3. Модель контакта твёрдых тел по макроскопической волнистости (а) и микроскопической шероховатости (6) поверхностей

Микро выступов на свариваемых поверхностях обеспечивает их особо чистовое полирование, но и после такой трудоёмкой обработки высота микро выступов в сотни раз больше параметра кристаллической решетки. Поэтому образование сварного соединения (сближение свариваемых поверхностей, удаление оксидов и образование металлических связей) может происходить в процессе пластической деформации свариваемых поверхностей под действием приложенных сжимающих давлений или в процессе оплавления поверхностей с последующим самопроизвольным образованием общей сварочной ванны. Следовательно, все способы сварки можно условно разделить на сварку давлением и сварку плавлением.

Сварка давлением может осуществляться без подогрева (холодная сварка) и с подогревом. При холодной сварке необходима деформация более 90 %, в процессе которой происходит смятие микро выступов на свариваемых поверхностях и разрушение оксидных плёнок (рис. 1.4).

Подогрев свариваемых заготовок облегчает процесс сварки, и соединение происходит при значительно меньшей деформации (рис. 1.5).

При расплавлении металла в нём сохраняются связи между атомами (ионами). Сохраняются они и на межфазных границах твёрдый металл - жидкий, образовавшихся при плавлении кромок. По-этому для формирования непрерывной межатомной связи достаточно

Рис. 1.4. Схема холодной сварки пластин:

а - исходное состояние; б- после сварки; / - свариваемые пластины; 2 - инструмент для передачи давления (пуансоны)

Рис. 1.5. Схема сварки давлением с

подогревом:

а- исходное состояние; б- после сварки; 1 - свариваемые заготовки; 2 - инструмент для передачи давления (пуансоны); 3 - нагреватель (индуктор)

образования общей сварочной ванны и, как следствие, исчезновения границы между соединяемыми поверхностями .Формированию сварного соединения могут препятствовать поверхностные загрязнения, прежде всего - оксиды. При этом оксиды могут растворяться в сварочной ванне (например, при сварке стапей, титана и др.) и загрязнять сварной шов кислородом. Если же оксиды тугоплавкие и нерастворимы в жидком металле, то они препятствуют сплавлению металла и образованию общей сварочной ванны (например, при сварке алюминия). В этом случае изыскивают приёмы, обеспечивающие разрушение и удаление оксидов в процессе сварки. Таким образом, процесс сварки следует рассматривать как совокупность технологических приёмов (расплавление свариваемых поверхностей с образованием сварочной ванны, нагрев и деформация свариваемых заготовок и пр.) для установления межатомных связей на границах раздела соединяемых заготовок.

Следует отметить, что образование металлических связей между свариваемыми поверхностями — основной и необходимый этап формирования соединения, однако он не определяет конечные свойства полученных сварных соединений. Эти свойства зависят от ряда процессов, сопутствующих образованию межатомных связей — процессов, которые изменяют в зоне сварного соединения микроструктуру, химический и фазовый состав, и формируют внутренние напряжения, а также способствуют развитию деформации.

Наибольшие отклонения свойств сварного соединения от свойств основного металла наблюдаются при сварке плавлением, так как в этом случае металл нагревается, во-первых, неравномерно по всему объёму свариваемых заготовок и, во-вторых, до наиболее высокой температуры -температуры плавления.

При сварке давлением также могут происходить изменения фазового состава и микроструктуры свариваемых заготовок, так как металл может нагреваться выше температуры рекристаллизации и фазовых превращений. Но эти изменения не столь существенны, как при сварке плавлением.

Поэтому при рассмотрении процесса образования сварного соединения в условиях сварки плавлением (см. рис. 1.6) следует ознакомиться с закономерностями:

— нагрева металла;

- изменения химического состава металла сварного шва;

- формирования структуры соединения;

— образования внутренних (сварочных) напряжений, возникающих при неравномерном нагреве и способных вызывать деформации свариваемых конструкций и даже разрушение сварного соединения.

1.2. НАГРЕВ МЕТАЛЛА ПРИ СВАРКЕ ПЛАВЛЕНИЕМ

Все основные способы сварки плавлением выполняются при местном нагреве свариваемого изделия. Необходимую для нагрева теплоту получают от источников энергии (электрической дуги, газового пламени, электронного луча и др.), которые различаются по характеру выделения теплоты, мощности, продолжительности действия, скорости движения и другим признакам. Нагрев и охлаждение металла при сварке вызывают разнообразные физические и химические процессы в металле изделия - взаимодействие с окружающей средой, плавление, кристаллизацию, структурные превращения, объёмные изменения, напряжения и пластические деформации.

От температурного состояния металла в месте сварки и распределения температур в свариваемом изделии во многом зависит качество сварного соединения - его прочность, пластичность, ударная вязкость, сопротивляемость коррозии, жаропрочность и др. Тепловые процессы при сварке в значительной степени определяют и такие показатели, как производительность и технико-экономическая эффективность сварки. Неправильно выбранные режимы нагрева и охлаждения изделия в условиях сварки могут привести к появлению таких дефектов сварных соединений, как трещины, непровары, подрезы и т. п., а также к увеличению деформаций и напряжений в свар-ном изделии. Таким образом, ряд основных процессов, сопровождающих сварку, связан с тепловым состоянием металла на различных стадиях получения сварных соединений.

Температурное состояние металла при сварке характеризуется значительной неравномерностью и изменяется в широком диапазоне: от нормальных температур (~ 20 °С в обычных условиях и даже —30 или -40 °С при сварке на морозе) до весьма высоких темпера-тур, сопоставимых с температурой кипения металла для (железа ~ 3000 °С). При непрерывном и достаточно быстром изменении температур, характерном для условий сварки плавлением, создаётся ряд специфических особенностей, затрудняющих изучение как самих этих процессов, так и их влияния на формирование сварного соединения и его конечные свойства. Поэтому для понимания тепловых процессов при сварке и управления ими необходимо знать общие, хотя бы приближённые представления о законах нагрева и охлаждения металла при сварке.

Свежие статьи
Популярно сейчас
Зачем заказывать выполнение своего задания, если оно уже было выполнено много много раз? Его можно просто купить или даже скачать бесплатно на СтудИзбе. Найдите нужный учебный материал у нас!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
5173
Авторов
на СтудИзбе
437
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее