Friday, February 2, 2018
Основы сварки давлением КОНТАКТНАЯ СВАРКА Контактная точечная сварка Контактная стыковая сварка Сварка точками сварка методом сопротивления сварка методом оплавления сварка ударная стыковой Сварка рельефная Сварка высокочастотным нагревом Сварка шовная
Основы сварки давлением КОНТАКТНАЯ СВАРКА Контактная стыковая сварка методом сопротивления Сварка производиться при температурах ниже точки плавления. Давление большие, чем предел текучести металла при температуре в зоне контакта. Этот факт и определяет бочкообразную форму сварного соединения. Скорость деформации приложении давления относительно невелика (порядка нескольких миллиметров в секунду) и может считаться, особенно для больших сечений, почти статической.
Основы сварки давлением КОНТАКТНАЯ СВАРКА Контактная стыковая сварка методом оплавления Температура поверхностных слоев металла в искровом промежутке близка к точке кипения. Скорость деформации приложении давления значительно большие и измеряются десятками миллиметров в секунду. Благодаря скоростному сдавливанию вытесняется вся прослойка жидкого металла, и в формировании сварного соединения участвуют кристаллы, нагретые до температуры, меньшей точки плавления.
Основы сварки давлением КОНТАКТНАЯ СВАРКА Сварка ударная стыковая ая При сварке электрическая энергия, вводимая в контакт, обеспечивает нагрев выше точки плавления. Благодаря скоростному сдавливанию вытесняется вся прослойка жидкого металла, и в формировании сварного соединения участвуют кристаллы, нагретые до температуры, меньшей точки плавления.
Основы сварки давлением КОНТАКТНАЯ СВАРКА Сварка рельефной Электрическая энергия, вводимая в контакт, обеспечивает нагрев выше точки плавления. При рельефной сварке формирование сварного соединения происходит при температурах выше температуре плавления.
Основы сварки давлением КОНТАКТНАЯ СВАРКА Сварка высокочастотным нагревом Токи высокой частоты индуктируются на кромках изделия, происходит образование высокочастотной дуги. Электрическая энергия, вводимая в контакт, обеспечивает нагрев выше точки плавления. Благодаря скоростному сдавливанию вытесняется вся прослойка жидкого металла, и в формировании сварного соединения участвуют кристаллы, нагретые до температуры, меньшей точки плавления.
Основы сварки давлением КОНТАКТНАЯ СВАРКА Контактная точечная сварка Электрическая энергия, вводимая в контакт, обеспечивает нагрев выше точки плавления. При точечной сварке формирование сварного соединения происходит при температурах выше температуре плавления. Сварка может выполняться точками (без перемещения свариваемых деталей) или перекрывающимися точками (при перемещении деталей и использования в качестве электродов вращающихся роликов) при этом образуется сплошное сварное соединение.
Основы сварки давлением Процесс сварки давлением подразделять на три стадии: 1. Сближение соединяемых материалов (образование физического контакта); 2. Активизация контактных поверхностей (образование активных центров); 3. Развитие объемного взаимодействия.
Основы сварки давлением При сварке однородных металлов, в результате пластического деформирования металла, первая и вторая стадии всегда протекают одновременно. Третья стадия (объемное взаимодействие) рассматривается только для процессов типа диффузионной сварки. Все типы процессов сварки, кроме диффузионной, характеризуются значительной величиной деформации соединяемых материалов и малым временем сварки (от долей секунды до нескольких секунд).
Основы сварки давлением Сближение соединяемых поверхностей и образование активных центров При холодной сварке, а также сварке трением поверхностные слои металла в зоне контакта в процессе пластической деформации смещаются в сторону (уходят в грат) и обнажают чистые слои металла. В зоне контакта действуют межатомные силы притяжения. Поэтому отработка технологических параметров перечисленных способов сварки проводится с учетом необходимой степени деформации.
Основы сварки давлением Объемное взаимодействие Стадия объемного взаимодействия характерна для диффузионной сварки, и ее завершенность определяет механические свойства сварного соединения. Пластическая деформация ускоряет диффузионные процессы в объеме свариваемого металла.
Основы сварки давлением Структура металлической поверхности Над металлической поверхностью существует облако непрерывно движущихся свободных электронов, покидающих металл и снова возвращающихся в него. Благодаря этому процессу поверхность металла покрывается двойным электрическим слоем: минус — облако электронов и плюс — дырки верхних слоев металла (за счет покинувших металл свободных электронов). Плотность электрического заряда двойного электрического слоя непостоянна по всей поверхности и зависит от ее микрогеометрии. Наибольший потенциал концентрируется на остриях микровыступов.
Основы сварки давлением Структура металлической поверхности Идеально чистая (ювенальная) металлическая поверхность, свободная от оксидных пленок и адсорбированных слоев жидкостных и газовых молекул, может быть создана только в глубоком вакууме. Однако, короткие моменты времени (малые доли секунды) она существует в изломе металла или в первые мгновения после его механической обработки. На воздухе все микровыступы и впадины металлической поверхности мгновенно покрываются оксидными пленками, а также слоями адсорбированных молекул воды, газов и жировых веществ. Толщина и последовательность расположения наслоений может быть различной в зависимости от состава внешней среды. Однако первым слоем на чистом металле обычно является оксидная пленка (слой а).
Основы сварки давлением Структура металлической поверхности Оксидный слой (а), непосредственно прилегающий представляет собой весьма рыхлое покрытие. к металлу, Структурно оно подстраивается под кристаллическую решетку металла. По мере роста оксидного слоя упорядочивается его кристаллическое строение и уменьшается скорость его образования, поскольку сам оксидный слой служит преградой для движения металлических катионов и кислородных молекул навстречу другу. Оксидный слой сохраняет на границе с металлом отрицательный потенциал против положительного потенциала самого металла. Наружный слой оксидного покрытия становится электроположительным; он адсорбирует на себя электроотрицательный слой кислорода, который уже не находит химических связей ввиду отсутствия свободных катионов металла. Таким образом, окисленный металл покрывается двумя двойными электрическими слоями; такова его типовая электрическая структура. А — глубинный слой металла, не затронутый пластическими деформациями; Б — поверхностный слой полностью разориентированных кристаллитов с прослойками окислов; В — оксидный слой; «+» , «-» обозначение характерной полярности верхних слоев металла и внутренних и внешних границ оксидного слоя.
Основы сварки давлением Структура металлической поверхности Жировые пленки, газовые молекулы и пары воды (слой б) всегда покрывают металлические поверхности. Толщина покрытий: • пленка паров воды составляет 50— 100 молекул; • жировые слои получаются еще большей толщины. После промывки замасленного металла бензином слой органических молекул составляет 1— 5 мкм и только при особо тщательной обработке растворителями сохраняется жировая пленка толщиной 10 — 100 молекул. Полностью удалить масляные покрытия с металла практически невозможно никакими растворителями, поскольку адсорбционная связь жировых молекул и металла представляет собой связь чисто электрическую. Полярные жировые молекулы образуют с металлом двойной электрический слой, что и обеспечивает весьма прочную связь металла и пленки. Жировые молекулы обладают еще одним важнейшим свойством глубоко проникать во все микротрещины на поверхности металла. Жировые слои внутри щелей оказывают сильнейшее расклинивающее давление. Например , в вершинах щелей шириной 10 -4 мм это давление близко пределу текучести металла. Г – адсорбированный слой кислородных анионов и нейтральных молекул воздуха. Д – слой водяных молекул. Е – слой жировых молекул. Ж – ионизированные пылевые частицы.
Основы сварки давлением Структура металлической поверхности После механической зачистки металлической поверхности (шлифование камнем, шкуркой, токарная, фрезерная и т. п. виды обработки) в атмосфере сухого воздуха на металле образуется оксидная пленка (через определенный промежуток времени) приблизительно следующей толщины: Металл Толщина пленки, мм Промежуток времени, с 3× 10 -7 30 1, 2× 10 -8 15 2× 10 -7 40 Молибден (2 -3)× 10 -7 40 Германий (2 -3)× 10 -7 80 Медь Алюминий Железо В дальнейшем оксидные наслоения растут весьма медленно только при условиях или непрерываемых механических повреждений пленки, или нагрева металла, или какойлибо другой активизации окружающей среды и самой поверхности металла. Толщину оксидных пленок визуально определять невозможно. Однако установлено, что толщина невидимых, т. е. вполне прозрачных, оксидных пленок на механически обработанных поверхностях не превышает 3 -10 -6 см. Цвета побежалости на стальных деталях составляют слой толщиной (4 - 50) 10 -6 Вполне заметная окалина измеряется толщиной уже более 5 10 -5 см.
Основы сварки давлением Геометрия идеально чистой металлической поверхности • В технологии машиностроения принято состояние металлической поверхности определять ее волнистостью и шероховатостью. • Волнистость характеризует геометрию поверхности в макроскопическом, а шероховатость — в микроскопическом масштабе. • Разделяя условно макро- и микропрофили идеально чистого металла, можно представить геометрию поверхности в виде двух кривых: кривой волны и частотной кривой шероховатости, которая накладывается на волну. • Шероховатость может быть весьма разнообразной по форме, высоте микровыступов и расстояниям между их вершинами. • Степень шероховатости в зависимости от способа обработки металлической поверхности можно характеризовать следующими приблизительными размерами средней высоты микровыступов:
Основы сварки давлением Геометрия идеально чистой металлической поверхности • Самые верхние слои отличаются не только тем, что они шероховаты, но и тем, что элементарные кристаллы, из которых построены все микровыступы, весьма активны, так как все они подверглись сильнейшим пластическим деформациям, в результате чего в них остается запасенная значительная избыточная энергия, носителями которой являются дислокации, вакансии, междоузельные атомы и другие микродефекты. • Для электрической контактной сварки такие поверхности оказываются вполне электропроводными. Это и дает основание в дальнейшем для электрических контактов такого рода относительно чистые поверхности считать идеально чистыми. • При сближении поверхностей деформируются как микрошероховатость, так и волнистости. В зависимости от количества оксидных и адсорбционных наслоений в процессе сближения уже могут создаваться непосредственные металлические связи в масштабе немногих микроскопических островков. Однако в целом сколько ни будь заметная прочная связь не появляется.
Основы сварки давлением Контакт чистых металлических поверхностей • • Физический контакт. Чистые металлические поверхности, приведенные в соприкосновение давлением, образуют контакт. В отдельных микровыступах, благодаря локализованным в них давлениям, превышающим предел текучести, поверхностные кристаллы сближаются на расстояния порядка размеров кристаллической решетки. Особенностью состояния металлических кристаллов в физическом контакте является возможность мгновенного их схватывания и образования тем самым непрерывной кристаллической структуры вокруг границы физического контакта. Понятие физического контакта довольно широкое, поскольку сближение поверхностных кристаллов на расстояния порядка размеров кристаллической решетки не обязательно формирует неразъемную и непрерывную кристаллическую структуру, то и приходится считать, что физический контакт может быть и разъемным, и монолитным. В отличие от физического контакта механический контакт представляет собой только разъемное соединение с толщиной граничных слоев от долей микрометра до долей миллиметра. Электрический контакт — это любой механический, через который пропускается электрический ток. Свариваемый контакт — это любой механический, разъемный, превращенный в процессе сварки в неразъемный физический.
Основы сварки давлением Контакт чистых металлических поверхностей Для механических контактов приняты следующие термины и обозначения: Аr — площадь элементарного (единичного) микроконтакта. Обусловливается размерами и формой элементарных микровыступов (гребешков) волны шероховатости Ar — фактическая площадь касания определяется суммированием всех n-элементарных микроконтактов, т. е. Ar = n Аr (1) Ас— контурная площадь контакта, в границах которой размещаются все отдельные элементарные микроконтакты. Контурная площадь по размерам макроскопична и обусловливается действующим давлением и волнистостью поверхности (а—г). а Аr Ac Aa Аа — номинальная площадь, определяемая размерами соприкасающихся деталей (например, для стыкующихся стержней — это площадь их поперечного сечения). В отдельных (редких) случаях контактирующие поверхности настолько хорошо пришлифовываются друг к другу, что контакт осуществляется ровными, не волнистыми, а только шероховатыми поверхностями. В таком частном случае может быть (а) Ас = Аа. (2) б в г
Основы сварки давлением Контакт чистых металлических поверхностей Относительное сближение микрошероховатостей при пластическим холодным контакте Р – сила действующая на контакт; т предел текучести; с – коэффициент 3; Ас – площадь контакта; b и – табличные коэффициенты. Показатели микрошероховатости поверхности
Скачать презентацию Friday February 2 2018 Основы сварки давлением
Основы сварки давлением 2.ppt