 |
Реклама. ООО ГК "Велунд Сталь Сибирь" ИНН 5405075282 Erid: 2SDnjf1Guop
| |
Для упрощения будем считать, что разброс значений их высот от среднего значения т выходит за пределы 4е, где е — средняя ошибка. При этом погрешность не превысит 0,4%. Тогда средняя высота гребешков, возвышающихся над линией касания, определится по формуле
где h — мера точности;
hmах — максимальная высота гребешков над линией соприкосновения;
hcp — средняя высота гребешков над этой линией.
Площадь контакта F общая:
F = n(2RatgB)2, (18)
где n — количество гребешков шероховатостей; Ra — средняя высота;
B — угол между образующей и вертикальной осью конического гребешка.
Как нетрудно видеть,
Ra = 0,5 Rz.
Площадь контакта истинная
D /Fпл = nП (0,25Rz tg B)2. (19)
Отсюда площадь контакта по отношению к общей площади составляет 
Следовательно, давление должно достигать такой величины, чтобы осуществить микродеформадию и максимально увеличить истинную площадь контакта. Оставшиеся между гребешками микропустоты будут «зарастать» в процессе взаимной диффузии. При диффузионной сварке приложенное давление практически не приводит к макроскопической пластической деформации и изменению размеров свариваемых изделий. При диффузионном соединении в вакууме свариваемые материалы также практически не меняют своих механических и физико-химических свойств.
Опытным путем установлено, что оптимальное давление, обеспечивающее получение качественного сварного соединения и не приводящее к макроскопической деформации зоны сварки, примерно равно микроскопическому пределу текучести при температуре сварки. Так как общее время сварки исчисляется ми-  
нутами, можно утверждать, что пластическое течение и сглаживание микровыступов в первый период формирования сварного соединения происходят с достаточно большой скоростью.
На этом основании можно предположить, что скорость пластического течения (ползучести) в этих условиях описывается установленным Н. С. Журковым соотношением
где vо — предэкспоненциальный множитель;
у — структурночувствительный параметр, зависящий от величины зерна, чистоты металла, природы и количества легирующих элементов в сплавах; и — соответствует энергии связи атомов в кристаллической решетке (энергии сублимации). Указанные особенности пластического течения при диффузионной сварке, особенно сплавов и неметаллов, должны быть объектом дальнейших исследований.
Нагрев соединяемых материалов и изотермическая выдержка. При повышении температуры материалов большая часть тепловой энергии, поглощаемой ими, расходуется на увеличение энергии колебаний атомов. Это существенно меняет поведение отдельных атомов и взаимодействие друг с другом, что, конечно, отражается на изменениях свойств и поведения кристаллов.
Наиболее важным результатом повышения температуры твердого тела является увеличение в нем скоростей диффузии. Это относится как к самодиффузии, так и к диффузии атомов легирующих элементов. Скорости физических и химических изменений, которые осуществляются диффузионным путем, могут быть во много раз увеличены относительно небольшим увеличением температуры. Например, повышение температуры на 10° вблизи комнатной температуры для большинства металлов и сплавов приводит к удвоению скорости диффузии.
Повышение температуры на 20° снова увеличивает скорость диффузии примерно вдвое до приблизительно четырехкратной величины ее исходного значения. Возрастание температуры еще на 10° увеличивает скорость диффузии примерно в 8 раз по сравнению с исходной величиной: на 40° — в 16 раз; на 50° — 32 раза; на 100° —в 1024 раза.
Температура является важнейшим параметром диффузионной сварки. Она ускоряет перераспределение атомов при сближении отдельных микроучастков контактной поверхности, способствует устранению различного рода несовершенств кристаллической структуры в зоне сварки в процессе возврата и рекристаллизации. 
Температура диффузионного соединения металлов при оптимальном режиме составляет вполне определенную долю температуры плавления. Для иллюстрирования в табл. 7 приведены экспериментальные данные оптимальных режимов соединения различных композиций металлов и сплавов.
Таблица 7 
Анализ
экспериментальных значений температуры сварки позволил заключить, что приведенное выше отношение находится в пределах 
Оптимальное соотношение, по мнению автора, составляет
Т = 0,7 Тпл. (27)
Формула (27) пригодна не только для случая технически чистых однородных металлов (например, медь + медь) или 
однородных сплавов (например, сталь + сталь), но и для разнородных металлов (например, алюминий + медь) и для сварки металлов со сплавами (например, алюминий + ковар).
При наличии нежелательных структурных изменений температуру сварки можно снизить при соответствующем увеличении продолжительности выдержки. Проведенные автором в последнее время исследования показали, что температуру сварки можно снизить до 0,4 ТПл для многих металлов независимо от типа решетки. При этом необходимо обеспечить соответствующую высокую очистку свариваемых поверхностей, увеличить степень разрежения, удельное давление и продолжительность сварки.
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Наиболее общими методами исследования сварных соединений, нашедшими широкое практическое применение, являются металлографический анализ, измерение микротвердости в различных зонах соединения и определение механических свойств.
На рис. 7, а показана микроструктура соединения молибдена, выполненного диффузионной сваркой. Здесь можно различить следы границы раздела между свариваемыми деталями. Это объясняется недостаточностью удельного давления. Никаких структурных изменений зоны не наблюдается, что чрезвычайно важно для сварки молибдена. Сварка произведена при Т = = 1700° С, р— 1 кГ/мм2 и t=5 мин.
На рис. 7, б приведен микрошлиф сварного соединения алюминия АД1, выполненного при Т = 450° С, р = 0,7 кГ/мм2, t = 5 мин. Граница раздела полностью отсутствует, при металлографическом исследовании обнаружить ее не удалось. Как видно из рис. 7,в, при диффузионной сварке меди Ml большое влияние на структуру зоны контакта оказывает рекристаллизация. Режим сварки: T=880° С, p = 0,36 кГ/мм2, t= 10 мин.
На рис. 7, г показано соединение двух образцов из титанового сплава марки ВТ5-1. Соединение практически по всей плоскости монолитное. Режим сварки: T = 1000° С, p = 0,5 кГ/мм2, t = 5 мин. На рис. 7, d, е приведены сварные соединения из стали 18ХГТ. Диффузионная сварка этих образцов производилась при Т = 800° С (рис. 7, д) и Т = 1000° С (рис. 7, е) при t = 10 мин и /7 = 0,36 кГ/мм2. На^ микроструктуре соединения, выполненного диффузионной сваркой при Т = 800° С (рис. 7, д), еле различима граница раздела, а при Т= 1000° С (рис. 7, е) границу раздела металлографически установить не удалось при увеличении в 250 раз.
Соединение двух образцов из жаропрочной стали 4Х14Н14В при Т = 1000° С, t = 10 мин и p = 0,36 кГ/мм2 показало
| 
НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ
НОВОСТИ
НОВЫЕ СТАТЬИ