Стадии формирования соединений при сварке в твердой фазе

Краткая история развития основных способов сварки давлением

1887 г. – контактная точечная сварка (Бенардос Н.Н., Россия)

1903 г. – стыковая сварка уплавлением (Германия)

1905 г. – конденсаторная сварка

1946 г. – высокочастотная сварка (СССР)

1955 г. – сварка трением (Чудиков А.И., СССР)

1957 г. – диффузионная сварка в вакууме (Козаков Н.Ф.)

1961-1963 г. - сварка взрывом

1971-1972 г. - сварка прокаткой (ак. Целиков)

1981 г. – ударная сварка в вакууме (Харченко Г.К.)

Области применения: автомобилестроение, с/х машиностроение и тракторостроение, самолётостроение, вагоностроение, трамваестроение, производство мотоциклов и велосипедов, производство труб, производство магистральных трубопроводов, производство холодильников, производство спец. техники, сварка в микроэлектронике.

Стадии формирования соединений при сварке в твердой фазе.

Процесс образ-я соед-й в тв-ой фазе подразд-ся на три осн-е стадии:1) образ-е физ-го контакта; 2) активация контактных пов-тей; 3) объемное взаим-е соед-х мат-лов.

Процесс образ-я физ-го контакта зависит от ряда факторов. К ним относят, сост-е контактир-х пов-тей, физико-хим-е св-ва мат-лов, условия термодефоромац-го воздействия на микровыступы в зоне св-ки.

Если м/у соед-ми пов-ми металлов образ-ся физ-й контакт, то необх-мым услов-м образ-я соед-я в тв-й фазе явл-ся активация контактных пов-тей. В результате чего, происходит межатомное взаим-е. Оно прив-т к образ-ю хим-х связей между атомами соед-х пов-тей. Образ-е хим-х связей обычно называют схват-м.

Большое влияние на кинетику активации контактных пов-тей оказ-т т-ра. С ее ростом увел-ся частота выхода дислокаций в зону физ-го контакта, увел-ся скор-ть движения дислокаций.

Объемное взаим-е соед-х металлов приводит в результате диффузии к устранению физ-х и хим-х несовершенств в строении металла в зоне стыка, образ-ю в результате рекристаллизации общих зерен в контакте, релаксации внутр-х напряжений.

Хар-р объемного взаим-я при cв-ке разноим-х металлов опр-ся диаграммой состояния. В этом случае возможно образование переходной зоны, состоящей из неограниченных твердых растворов, ограниченных твердых растворов, интерметаллидов. Если в зоне сварки при этом образуются хрупкие переходные слои, то процесс объемного взаимодействия надо контролировать и ограничивать. В этом случае необходимо подбирать такие параметры процесса сварки, которые исключали бы возможность опасного развития диффузионных процессов.

Длительность взаимодействия τ _в при каждом конкретном случае сварки давлением определяется его технологическими особенностями. Длительность схватывания атомов по всей площади соединения τ _с определяется длительностью активации всех атомов контактной поверхности, т.к. атомы, достигшие потенциального энергетического барьера, "мгновенно" образуют межатомные химические связи. Длительность τ _р зависит от уровня напряжения в свариваемом металле к моменту окончания деформации, а также от температуры сварки и механизма, которым осуществляется релаксация напряжений.

Длительность τ _и определяется природой соединяемых металлов и температурой. Длительности τ _и и τ _охл определяются технологическими особенностями конкретного способа сварки давлением, а τ _охл зависит еще и от условий отвода тепла от зоны сварки, а значит от свойств окружающей среды, особенностей конструкции сварочного оборудования и технологической оснастки. Это значит, что значением τ _охл можно управлять.

Условие (1.5) должно выполняться для тех способов сварки давлением, при которых уровнем и длительностью действия сжимающих напряжений на свариваемые металлы можно управлять не только в процессе, но и после окончания сварки. К таким способам относятся диффузионная, термокомпрессионная, холодная, трением и др. При этих способах сварки имеется возможность после окончания самого цикла сварки сжимающее напряжение снижать до определенного уровня и далее оставлять постоянным.

Существует другая группа способов сварки давлением, при которых пластическая деформация и действие сжимающих напряжений заканчиваются одновременно. В этих случаях необходимо, чтобы напряжения в свариваемых металлах в процессе их пластической деформации не достигли уровня σ^*.