Процессы сварки, такие как пайка, направлены на получение неразрывного соединения, которое возникает, когда на границе раздела устанавливаются связи между атомами в сварном шве, а также связи, действующие на твердое тело.
В качестве определения концепции самой сварки, существуют различные формулировки в зависимости от основных функций, популярных в этом определении.
Например, сварка определяется как процесс получения интегрального соединения путем установления межатомной связи между соединениями, когда соединения нагреваются или пластически деформируются. Это определение показывает как физическую природу процесса, так и технические принципы его реализации.
Наиболее распространенное определение процесса сварки — это ссылка на его термодинамическую сущность: сварка представляет собой унитарное соединение материалов из-за термодинамически необратимого преобразования материалов с тепловой и механической энергией в соединении это процесс получения.
- Процесс сварки включает в себя две фазы: формирование физического контакта между соединенными деталями и создание электронных взаимодействий между соединенными поверхностями.
Далее идет развитие диффузионного процесса.
В идеальном случае сварка должна выполняться после того, как граница раздела приблизилась к межатомному расстоянию. Он показывает, как межатомные силы (притяжение и отталкивание) и потенциальная энергия взаимодействия изменяются по мере приближения атомов друг к другу.
Как видите, сила притяжения более отталкивающая на первой стадии конвергенции. После этого начинается процесс перекрытия электронных оболочек атомов, и наблюдается быстрое увеличение силы отталкивания. Это приводит к тому, что силы притяжения и отталкивания уравниваются.
Характер изменения силы взаимодействия (а) и потенциальной энергии (б) при приближении атомов друг к другу
Атомный подход сопровождается резким увеличением силы отталкивания.
В идеальном случае некоторые колеблющиеся атомы должны естественным образом осесть в этот момент на расстоянии, которое минимизирует величину потенциальной энергии системы. Это характеристика устойчивого равновесия.
Тенденция системы к минимизации свободной энергии соответствует второму закону термодинамики и минимальной потенциальной энергии энергии Ван-дер-Ваальса.
Когда поверхностная энергия монокристаллов берется после соединения монокристаллов между ними, устанавливается граница с энергией. Эта энергия меньше полной энергии двух поверхностей.
- Однако рассмотренная схема формирования монолитных соединений при сварке, соответствующая второму закону термодинамики, возможна не только в результате сближения поверхностей соединения, но и при наличии некоторой энергии активации.
Следовательно, в любом случае сварка требует энергии активации, равной Ww, например, в форме нагрева (термическая активация) или упругопластической деформации (механическая активация).
Образование интегральных соединений в реальных условиях затруднено из-за наличия микрошероховатости на оксидных поверхностях, оксидных пленках, адсорбированных газах и различных типах загрязнений.
В зависимости от характера подводимой энергии все сварочные процессы (сварка, пайка, резка) происходят в результате термического (Т), механического (М) и термомеханического (ТМ) методов.
В способе термической сварки с использованием внешнего источника нагрева края плавятся и образуют так называемую сварочную ванну. Плавление металла способствует объединению 100 в одно целое.
После того как подвод тепла к сварочной ванне прекращается (источник тепла удаляется или отключается), расплавленный металл быстро охлаждается, а затем кристаллизуется, что приводит к максимальному отводу тепла к стенкам ванны.
Процесс кристаллизации заканчивается формированием монолитного шва, который соединяет сварные швы вместе в одно целое. Аналогичным образом, во время пайки, паяные соединения образуются путем кристаллизации припоя, заполнения промежутков между компонентами и смачивания нагретой поверхности.
В методах механической сварки необходимо применять давление. Под воздействием происходит заметная упруго-упругая деформация, разрушение оксидной пленки, образование микрошероховатостей, обеспечение физического контакта, сильного между атомами, соответствующими связям, расстояние между атомами которых равно параметру кристаллической решетки Вызывает образование связей.
- При термомеханической сварке металл на стыке детали нагревается до плавления или пластического состояния. При нагревании определенные давления снижаются, а минимальная относительная деформация, необходимая для сварки, уменьшается.
Согласно термодинамическому определению процесса сварки, основными характеристиками их классификации должны быть тип потребляемой энергии, наличие давления и тип носителя энергии инструмента. Кроме того, существуют классификации по другим характеристикам.
- а) Однако метод защиты металла в свариваемой части (сварка на воздухе, в вакууме, защитном газе, погруженной дуге и т. д.)
- б) непрерывность сварки (непрерывная и прерывистая, т.е. импульсный процесс);
Смотрите также:
Примеры решения задач по материаловедению
| Физико-химические основы процесса резания. | Физическая природа кристаллизации металлов. |
| Механические основы процесса резания. | Горячая объемная штамповка. |
