Ви є тут

Удосконалення технології зварювання тиском біметалевих заготовок кінцевого інструменту

Автор: 
Жартовський Олександр Володимирович ,
Тип роботи: 
Дис. канд. наук
Рік: 
2005
Артикул:
3405U000327
129 грн
Додати в кошик

Вміст

РАЗДЕЛ 2
РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ
2.1. Обоснование выбора направления исследований
Важнейшим фактором, определяющим образование соединения при сварке давлением,
является деформирование металла, приводящее к взаимодействию соединяемых
поверхностей. Основными параметрами, влияющими на деформирование металла и
взаимодействие поверхностных слоев, принято считать температуру и давление[5].
Однако известно, что наряду с упомянутыми факторами имеет значение
физико-химическое воздействие окружающей среды [30]. Проявление действия среды
многообразно. Например, явление адсорбционного пластифицирования, именуемое
эффектом Ребиндера состоит в том, что воздействие адсорбционно-активной среды
понижает поверхностную энергию, способствует облегчению деформирования твердого
тела. При этом если к телу прикладывается некоторое постоянное усилие, то
присутствие адсорбционно-активной среды способствует увеличению скорости его
пластического деформирования; при постоянной скорости деформирования снижается
предел текучести. Механизм адсорбционного пластифицирования заключается в
облегчении перемещения дислокаций. Кроме этого, в условиях растворяющего
действия среды на деформируемое твердое тело может обнаруживаться сходное
явление, имеющее иную природу. Хрупкие кристаллы могут приобретать пластичность
вследствие растворения поверхностного слоя, содержащего дефекты. Это явление
известно как эффект Иоффе. Оба описанные эффекта могут иметь место при
образовании сварного соединения, между реальными металлами облегчая
деформирование поверхностных слоев в процессе образования соединения под
действием среды.
Использование указанных физико-химических явлений при разработке химического
состава активной среды позволяет изменить энергосиловые параметры образования
соединения и уменьшить деформации в зоне сварного соединения. Известно [56-58],
что применение мелкодисперсных веществ значительно облегчает синтез ингедиентов
флюса. Это позволит обеспечить необходимые свойства флюса в широком интервале
температур. Для активации диффузионных процессов на соединяемой поверхности
нужно создать упругопластические деформации микрорельефа соединяемых
поверхностей [98-107]. Это возможно путем введение в пространство между
соединяемыми поверхностями вещества, которое могло бы закипать при скоростном
нагреве и создавать необходимое воздействие.
Для разработки сварочного флюса необходимо представлять его взаимодействие с
поверхностью соединяемых материалов.
Поверхность металла прошедшая подготовку под сварку имеет строение, содержащее
четыре основные зоны [110]:
первая зона состоит из адсорбированных из окружающей среды молекул и атомов
органических и неорганических веществ, толщина ее составляет от 1 до 102 нм;
вторая зона состоит из продуктов химического взаимодействия металла с
окружающей средой ( обычно оксидов), толщина ее составляет от 10-3 до 1 мкм;
третья зона состоит из металла с иным, чем в объеме строением кристаллической и
электронной структуры, толщина ее составляет несколько межатомных расстояний;
четвертая зона имеет измененную структуру, фазовый и химический состав, толщина
ее составляет от 10-2 до 10-1 мм.
Реальная поверхность имеет большое количество дефектов, которые могут быть как
макро, так и микрогеометрическими. Она характеризуется наличием микрорельефа,
возникшего в результате обработки режущим инструментом. Характеристики
параметров мокронеровностей связаны как со свойствами материалов, так и с
технологией обработки. В результате взаимодействия поверхности металла с
инструментом происходит упругопластическое деформирование поверхности,
сопровождающееся структурными изменениями. В кристаллической решетке резко
возрастает количество дислокаций, вакансий, других дефектов. Возникает
повышенная физико-химическая активность поверхности материала.
При образовании стыка соединяемые поверхности соприкасаются по некоторому
пятну контакта, которое развивается и увеличивается за счет пластической
деформации поверхностного слоя. Происходит нагрев соединяемых поверхностей.
Вещество сварочного флюса, заключенное между поверхностями, нагревается до
температур, которые для связующего флюса становится критическим. Происходит
пиролиз. Взаимодействуют продукты пиролиза, ингредиенты флюса и металл
соединяемых поверхностей. Условия протекания процессов определяются
физико-химическими свойствами ингредиентов флюса, температурой, величиной и
способом приложения давления сжатия, условиями пиролиза и взаимодействия
ингредиентов флюса и свариваемых поверхностей. Существенное влияние на процесс
оказывают условия пиролиза органического связующего. При пиролизе образуются
вещества имеющие свойства активных восстановителей, а давление между
поверхностями при высоких скоростях нагрева достигает высоких импульсных
значений, что приводит к ускорению диффузионных процессов. В то же время, при
переходе из молекулярного состояния в атомарное изменяется дисперсность и
активность вещества в объеме между соединяемыми поверхностями, происходит
образование новых веществ и адсорбционно-активной среды способствующей
активации процессов диффузии. В результате взаимодействия вещества флюса и
металлических поверхностей флюс должен исполнять различные функции. В начале
должен быть консервирующим покрытием предохраняющем от коррозии. Произвести
очистку поверхности от окислов и активировать диффузионные процессы, а также
способствовать облегчению деформации микровыступов обработки за счет действия
адсорбционно-активной среды. Кроме того, ингредиенты флюса, выдуваемые на
периметр с