1.2 Сварка деталей из материалов с различными свойствами.

При сварке деталей, имеющих различный химический состав или различное физическое состояние, возникают определенные трудности, связанные с различием электротеплопроводностей, температур плавления и теплопрочности, с образованием хрупких соединений и пр.

При сварке деталей одинаковой толщины область расплавления преимущественно располагается в детали с меньшей теплоэлектропроводностью, с меньшей температурой плавления и с более высокой теплопрочностью. При большой разнице в физических свойствах взаимное расплавление деталей может полностью отсутствовать.[4]

Трудности сварки могут возрасти, если наряду с этим деталь, например, с повышенной теплоэлектропроводностью по толщине меньше детали с пониженной теплоэлектропроводностью.

При резком отличии химического состава сплавов и температуры плавления получить взаимное расплавление деталей с удовлетворительными свойствами соединения не представляется возможным. До сих пор не получены удовлетворительные результаты при сварке алюминиевых сплавов с магниевыми, алюминиевых и магниевых сплавов со сталями.[5]

2. Влияние термоэлектрических эффектов на качество соединений конденсаторной сварки

При контактной сварке униполярным импульсом тока разноименных металлов термоэлектрические эффекты могут существенно влиять на качество сварного соединения.

Первый из известных термоэлектрических эффектов - эффект Зеебека, возникает вследствие различной реак­ции двух разноименных металлов на наличие в них температурного градиента.

Рассматривая напряженность электрического поля в веществе, можно представить природу абсолютной термоЭДС или абсолютного коэффициента термоЭДС, характеризующего физические свойства данного вещества.[2]

Второй из трех известных термоэлектрических эффектов — эффект Пельтье заключается в обрати­мом выделении (или поглощении) теплоты в слое двух разнородных металлов, когда протекает элек­трический ток. От направления тока зависит, погло­щается или выделяется теплота. Теплоту Пельтье лег­ко отделить от джоулевой, которая не зависит от направления тока.

Абсолютный коэффициент Пельтье и термоЭДС можно определить, рассмотрев третий термоэлектри­ческий эффект — эффект Томсона, который заклю­чается в обратимом выделении (или поглощении) теплоты в однородном проводнике, по которому про­текает ток, при одновременном наличии градиента температуры.

Анализируя литературные данные, приходим к выводу о необходимости учета в модели источников теплоты, связанных с проявлением термоэлектричес­ких эффектов. Многие авторы считают, что заметное влияние на процесс формирования литого ядра при сварке разноименных металлов униполярным им­пульсом оказывает эффект Пельтье, его недооценка неоднократно приводила к разбросу значений прочности соедине­ний при контактной сварке униполярным импульсом. В частности, при сварке никеля со сталью наблюда­ется смещение литого ядра от плоскости стыка в зависимости от направления тока. В таких случаях для обеспечения стабильного провара следует верно, выбрать одинаковое для всех соединений направле­ние тока. Решение этого вопроса неоднозначно. В результате выделения или поглощения теплоты в контактах разноименных металлов при сварке унипо­лярным импульсом создаются либо стоки теплоты, либо источники. Обладая невысокой удельной мощ­ностью в балансе тепловыделения, но значительной в зоне контакта, они способны достаточно сильно искажать температурное поле.[2]

Эффект а Пельтье не является контактным явлением в обычном смысле. Обратимое выделение или поглощение теплоты зави­сит не от природы контакта, а от свойств металлов пары, т.е. от абсолютных коэффициентов Пельтье для каждого проводника. Изменяя направление тока, изменяем положение стоков или источников теплоты в зоне контакта разноименных металлов. Это и кон­такты электрод—деталь и деталь—деталь. Если на­правление тока таково, что происходит передвижение электронов из металла, где их средняя энергия боль­ше, в металл, где электроны имеют меньшую энер­гию, происходит передача избытка энергии кристал­лам этого металла и теплота выделяется. Следова­тельно, если ток направлен от металла, который в термоэлектрическом ряду расположен левее, к метал­лу с меньшей абсолютной термоЭДС (имеется в виду и знак последней), то теплота Пельтье выделяется.