Каталог организаций

Физико-химические условия образования соединения

В твердом теле возможно существование четырех типов связей или их комбинация:

1. Ионная связь Na+Cl-
2. Ковалентная связь Cl2
3. Металлическая связь – металл, внешние электроны слабо связаны со своим ядром и если есть условие (атомы близко расположены), то они образуют решетку, в которой по углам расположены атомы, а между ними существуют общие или свободные электроны, которые проявляют такое свойство, как электропроводность.

Чтобы соединить отдельные металлические детали, надо сблизить их на расстояние, соизмеримое с параметрами решетки и соединение не будет отличаться от основной массы металла, но этому обычно препятствуют геометрические параметры поверхности (волнистость, шераховатость). Это легко преодолеть, приложив давление или расплавив детали.

На поверхности всегда находятся окисные пленки и загрязнения, пары воды и пыль. Если их удалить, то легко сформировать соединение.

Если детали абсолютно чистые, то при сближении в начальный момент надо преодолеть силы отталкивания.

Стадии формирования соединения при контактной сварке

Обычно происходит с образованием жидкой и твёрдой фазы (литое ядро и уплотняющий поясок деформированного металла). Основная площадь стыка- твёрдый металл и жидкий металл, выдавленный в град на перефирию.

Выделяют три фазы в процессе получения соединения:

1. Формирование физического контакта ( при сжатии Рсж двух пластин электродами)
2. Образование химических или металлических связей (плавление металла при токе Iсв)
3. Развитие релаксационных и диффузионных процессов в зоне сварки (затвердевание металла при подключенном токе и приложенном усилии)

Под действием сварочных усилий происходит контакт детали по отдельным микровыступам и неровностям.

Сварочное усилие должно быть такой величины, чтобы микронеровнасти слипались.

Окисные плёнки в зоне контакта растрескиваются, металл контакта начинает течь от центра на перефирию и выносит туда остатки окисных плёнок и загрязнений.

При включении сварочного тока, контакты нагреваются, металл становится ещё более пластичным в этой зоне и очень быстро происходит увеличение площадь контактирующих поверхностей.

Второй этап образования химических связей наступает при дальнейшем протекании тока и формировании литого ядра.

За счёт нагрева металла кроме вдавливания электродов, появляется зазор между деталями за счёт эффекта теплового расширения в перефирийной зоне за пояском уплотняющего металла.

Литое ядро кристаллизуется достаточно быстро, т.к. область детали вблизи литого ядра менее нагрета, благодаря кратковременности сварочного импульса.

Если приложили ковочное усилие, то дендриты могут быть разрушены в процессе кристаллизации и структура литого ядра будет более благоприятной формы, мелкозернистая.

В процессе охлаждения, металл, расширившийся при нагреве начинает сжиматься, это приводит к появлению напряжений растяжения.

Ковочные усилия также могут иметь величину остаточных напряжений.

Для среднеуглеродистых сталей и сплавов, склонных к закалке, для снижения вероятности образования трещин после сварочного усилия, можно сделать термообработку , чтобы потом добавить ковочное усилие.

Возможность варьировать параметры контактной сварки в широких пределах позволяют сваривать большую номенклатуру сталей и сплавов путём правильного подбора технологии процесса контакной сварки трудно свариваемые материалы можно перевести в разряд удовлетворительно свариваемых, а их в хорошо свариваемые.

При контактной сварки сопутствующими процессами по отношению к основным являются:

1. Возникновение остаточных напряжений и деформаций вследствие изменения объёма металла при нагреве и охлаждении.
2. Пластическая деформация под электродной и приконтактивной зоне.
3. Перемешивание металла в литом ядре в процессе плавления ( результат взаимодействия магнитного поля с вызываемым его электрическим током)
4. Явление массового переноса в результате взаимодействия материала электрода и металла, и кристаллизации в ядре.

Также по теме:

Температурное поле. При нагреве метаталла сварочным током. Закон Джоуля-Ленца.

Шунтирование тока. Снижение тока при точечной сварке в нескольких точках.