3.Диффузионная сварка

Р₀ – давление окружающей среды;

Р_к – давление в камере (≈ 10 Па);

Р – давление сжатия;

Т – температура нагрева свариваемых деталей;

Свариваемые детали находятся длительное время (5…60 мин) при высокой температуре (Т = 0,6…0,9 Т_s) при пониженном давлении в прижатом друг другу состоянии. Различают и идут стадии:

1. очистка поверхности сплава при нагреве при пониженном давлении;

2. медленное выравнивание микронеровностей соединяемых поверхностей и образование физического контакта;

3. образование активных центров сварки;

4. рост площади сварки.

Стадии 2, 3, 4 идут одновременно с взаимной диффузией свариваемых материалов.

4.Термический цикл сварки.

Необходимо определять для оценки процессов, происходящих в сварочной ванне, зоне термического влияния, и ожидаемых параметров шва. Изменение температуры во времени в данной точке.

Чем дальше расположена точка от оси сварного шва, тем медленнее повышается температура в ней, тем позже достигается температура максимума и тем меньше величина этого максимума.

Билет №10

1..Механизм образования окисной пленки

1. Образование окисной пленки на чистой поверхности сплава начинается с физической адсорбцией молекул O₂, H₂O и атомов окружающей фазы.

В результате на поверхности образуется плотный слой газовых молекул и атомов. Расстояние между которыми вдоль поверхности равно расстоянию между ними в жидкой фазе.

2) Еще до окончания процесса физической адсорбции ранее адсорбированные молекулы диссоциируют, а образовавшиеся ионы О^-- вступают в реакцию с ионами сплава, образуя окисел (один или несколько) типа MeO.

3) После образования одного атомного слоя окисла, уже на поверхность окисла вновь адсорбируются молекулы окружающей газовой фазы.

Электроны металла за счет туннельного эффекта преодолевают потенциальный барьер и проходят через тонкую пленку окисла и, вступая в реакцию с ионами О^-- , образуют новый атомный слой окисной пленки, и т.д.

Таким образом, даже при низкой температуре на поверхности металлического сплава всегда присутствует тонкий слой окисной пленки.

Толщина окисной пленки определяется эмпирически

где R₁ – сonst;

τ – время взаимодействия с окружающей средой.

Для Al сплавов рост окисной пленки приостанавливается через 45 днейй при толщине 45 Å.

4) При нагреве, например, при воздействии сварного источника тепла, рост толщины пленки существенно ускоряется (≈ в 10⁴ раз) в связи с активацией процесса диффузии ионов Ме через окисел, как через полупроводник ( р или n типа).

Наличие легирующих элементов по разному влияет на скорость окисления. Например, легирующие элементы уменьшают скорость окисления в Fe сплавах, а в Ni сплавах ускоряют.

Трудности удаления окисных пленок обусловлены:

1. высокой прочностью связи окисла со сплавом (ковалентная связь);

2. твердостью окислов (в 1,5…300 раз выше твердости металла, образовавшего данный окисел, исключение - серебро);

3. высокой температурой плавления окислов, большей, чем температура плавления Me (за исключением серебра).

Органические загрязнения, адсорбированные на поверхности сплава, приобретают свойства твердого тела (отвердевают в слое с избыточной энергией), в частности, прочность и упругость.

Органические загрязнения и окисные пленки, не удаленные при предварительной очистке или появившиеся в процессе сварки, препятствуют получению прочного сварного соединения.