Билет№5

1. Ковалентная связь

Этот вид связи получается при образовании одной или нескольких электронных пар. Каждый электрон пары принадлежит обоим соединенным атомам, образуя электронные оболочки вокруг двух ядер.

Вещества, образующие ковалентную связь имеют:

а) высокую прочность и температуру плавления;

б) низкую тепло- и электропроводность (нет свободных электронов);

в) низкий уровень упругих деформаций и низкую пластичность;

Ковалентную связь может образовать типичный металл с металлом, (если один не растворяется в кристаллической решетки другого) в результате образуется интерметаллид, обладающий рядом особых свойств.

Например: интерметаллид TiB₂ не окисляется до 1500⁰С и жаропрочен до 2500⁰С, но имеет низкую пластичность.

Ковалентные связи образуются при соединении Ме с металлоидами, в частности с окислами, интерметаллид, карбидами, силицидами.

Исследования условий образования и существования ковалентных связей весьма важны, поскольку именно окислы, интерметаллиды, карбиды, силициды составляют основу жаростойких, износостойких, антифрикционных покрытий деталей, выполненных из металла или сплава.

Прочность соединений металлов с керамикой, получаемых с помощью пайки, обеспечивается образованиям также ковалентных связей.

3. Легирование наплавленного металла

Легирование наплавленного металла должно выполняться с соблюдением двух важных требований:

1. в качестве раскислителей следует применять элементы, сродство которых к кислороду больше, чем сродство легирующего элемента;

2. наряду с легирующим элементом целесообразно вносить в зону сварки и его оксид, наличие которого сохраняет легирующий элемент от выгорания.

Два пути легирования металла сварного шва:

1. через металлическую фазу (присадочную проволоку или электродный стержень) – более эффективен.

2. через шлаковую фазу (электродное покрытие или флюсы)

Процесс легирования может происходить как в результате прямого растворения элемента в металле, так и на основе обменных реакций.

Легирование металла происходит наиболее эффективно при каплеобразовании.

2. Нагрев и плавление металла при сварке и наплавке. Влияние режима сварки и теплофизических свойств материала на поле температур.

1. При росте скорости сварке при постоянной эффективной мощности Р_н = const ( P_и = U*I*η_и) изотермы уменьшаются по длине и щирине примерно пропорционально .

= const. V₂ > V₁

2. С ростом Р_и эффективной мощности при постоянной скорости сварки ν = const изотермы увеличиваются по длине и ширине (причем увеличение длины изотерм происходит быстрее увеличение по их ширине).

3. При постоянной погонной энергии (q = Ри/ν = const) влиянии увеличения мощности преобладает над влиянием увеличения скорости. Нагретые зоны возрастают. Длина изотерм увеличивается, ширина медленно увеличивается к своему пределу.

4. Из теплофизических коэффициентов наиболее существенно влияет коэффициент теплопроводности λ ( ).

С ростом λ уменьшается длина изотерм и уменьшается, но медленнее ширина изотерм (при сρ ≈ const).

5. С ростом теплоемкости металла сρ длин изотерм уменьшается, ширина также уменьшается, но медленнее. (подробно п.1)

КПД процесса проплавления

На проплавление основного металла расходуется только часть тепла дуги. Тепло, затраченное, на проплавление металла в единицу времени, или тепловую мощность можно подсчитать, зная объем проплавляемого металла в единицу времени V = F_пр*υ, его теплосодержание сρТ_s:

q_{пр =} υF_прcρT_s, где T_s – температура солидуса.

Отношение тепловой мощности, затрачиваемой на проплавление, к полной тепловой мощности дуги называют полным тепловым коэффициентом полезного действия.

η_пр = .

Процесс проплавления сварочной дугой можно подразделить:

1. нагрев основного металла за счет тепла дуги, но при этом в металл идет не все тепло дуги, а лишь часть, которую можно оценить эффективным КПД η_и:

η_и =

2. Проплавление основного металла; при этом расходуется не все тепло, переданное дугой металлу, а лишь его часть, оцениваемая термическим КПД

η_т =

Полный тепловой КПД равен произведению эффективного и термического коэффициентов полезного действия

η_пр = = η_т*η_и