Контрольная работа по "Материаловедению"

Под влиянием сварки происходят изменения  структуры и свойств металлов шва и околошовной зоны по сравнению  с основным металлом. В процессе кристаллизации металла шва под  воздействием возникающих при сварке растягивающих напряжений возможно образование кристаллизационных трещин, являющихся весьма серьезным дефектом. Стойкость металла шва против кристаллизационных трещин является одним из важнейших показателей свариваемости. В металле шва могут появиться и холодные трещины. Образование их при сварке низкоуглеродистых и низколегированных сталей наблюдается относительно редко. Под воздействием применяемого при сварке источника теплоты в околошовной зоне изменяется структура основного металла, что может привести к образованию околошовных холодных трещин. Стойкость металла околошовной зоны против образования трещин является вторым показателем свариваемости. Образцы, применяемые в этом случае, служат и для выявления холодных трещин в металле шва. Под воздействием сварки в металле сварного соединения происходят процессы, которые могут привести к снижению стойкости его против перехода в хрупкое состояние. Поэтому проводят испытания стойкости металла околошовной зоны и шва, а также сварного соединения в целом против перехода в хрупкое состояние.

Обычно металл шва по химическому  составу и структуре заметно  отличается от основного металла. Заметные изменения происходят также в  металле околошовной зоны. Это  может привести к существенному  отличию прочностных и других специальных характеристик металла шва и околошовной зоны от свойств основного металла. Поэтому в комплекс определения свариваемости входит проверка механических свойств металла шва и сварного соединения при различных температурах, а также стойкости против коррозии, износостойкости и других специальных характеристик. [Ссылка 5]

5 Электрохимический способ обработки деталей - электрохимическое полирование

Электрохимическим полированием называется процесс отделки  поверхности металлов, приводящий к  уменьшению шероховатости и появлению зеркального блеска электрохимическим способом (рисунок 5.1).

Для осуществления  электрохимического полирования обрабатываемую деталь, являющуюся анодом (т.е. электродом, соединенным с положительным  полюсом источника тока), надо поместить  в ванну с электролитом. Вторым электродом служат катоды, изготовленные из меди. На схеме показано протекание процесса электрохимического полирования. Благодаря специально подбираемому составу электролита и создаваемым условиям (образование пленки 2 повышенного сопротивления) растворение осуществляется неравномерно. В первую очередь растворяются наиболее выступающие точки 3 (выступы), вследствие чего шероховатость уменьшается, а затем исчезает, и поверхность детали становится гладкой и блестящей. Избирательное растворение торчащих элементов протекает с одновременным получением блеска. [Ссылка 6]

Удаление крупных  выступов 3 называется макро-полированием, а растворение микроскопически  малых неровностей 4 - микро-полированием. Если макро- и микро-полирование  протекает одновременно, то поверхность приобретает гладкость и блеск. В ряде случаев эти качества могут быть несвязанными друг с другом, т.е. блеск может достигаться без сглаживания, а сглаживание - без блеска.

Рисунок 5.1 –  электрохимическое полирование.

В процессе электрохимического полирования на поверхности анода (полируемой детали) образуется окисная или гидроокисная пленка. Если эта пленка равномерно покрывает поверхность, то она создает условия, необходимые для протекания микро-полирования. Внешняя часть этой пленки непрерывно растворяется в электролите. Поэтому для успешного проведения процесса необходимо создания условий, в которых существовало бы равновесие между скоростями образования окисной пленки и скоростью ее химического растворения с тем, чтобы толщина пленки поддерживалась неизменной. Наличие пленки обусловливает возможность обмена электронами между полируемым металлом и ионами электролита без опасности местного разрушения металла агрессивным электролитом.

Макро-полирование  также является процессом, зависящим от наличия прианодной пленки. Будучи более толстой в углублениях и более тонкой на выступах, эта пленка способствует их ускоренному растворению, так как на выступах создается более высокая плотность тока, а электрическое сопротивление над ними меньше, чем над углублениями.

Эффективность действия пленки увеличивается с  повышением ее внутреннего сопротивления. Электролиты, содержащие соли слабодиссоциирующих  кислот или комплексные соли, повышают сопротивление пленки. [Ссылка 7]

Кроме действия прианодной пленки на течение процесса электрохимического полирования влияют и другие факторы, в частности механическое перемешивание электролита (или движение анода), благоприятствующие утончению пленки за счет ее растворения или уменьшения толщины диффузионного слоя. Электролиты некоторых составов функционируют нормально только при нагреве. Общим правилом является то, что повышение температуры снижает скорость нейтрализации и повышает скорость растворения прианодной пленки.

Существенными факторами, влияющими на течение процесса электрохимического полирования, являются также плотность тока и напряжение.

На рисунке 5.2 показана типичная зависимость плотности тока от напряжения в ванне при электрохимическом полировании.

Рисунок 5.2 - типичная зависимость плотности тока от напряжения в ванне при электрохимическом полировании.

На участке  АБ повышение плотности тока почти  пропорционально увеличению напряжения. На участке БВ режим нестабилен, наблюдается колебание тока и  напряжения. Предельный ток, соответствующий участку ВГ, характеризует процесс формирования на аноде пассивной пленки. При этом повышение напряжения в довольно широком интервале не сопровождается изменением плотности тока. По достижении напряжения, соответствующего точке поворота Г на кривой, начинается новый процесс - образование газообразного кислорода. [Ссылка 8]

В зависимости  от состава электролита и обрабатываемого  металла полирование ведут при  режимах соответствующих различным  участкам кривой. Так, полирование меди в фосфорной кислоте ведут  при режиме предельного тока, когда не происходит образования кислорода. [Ссылка 9]

6 Список литературы

1 Ю.М. Лахтин, В.П. Леонтьева Материаловедение. — М.: Машиностроение, 1990, стр. 202 [ссылка 1].

2 http://sl3d.ru/slovar/a/205-alitirovanie.html [ссылка 2]

3 http://www.uzcm.ru/spravka/metall/steel/high.php [ссылка 3]

4http://dlja-mashinostroitelja.info/2010/06/sposoby_polucheniya_zagotovok_obrabotkoi_davleniem/ [ссылка 4]

5 Б.Е. Патон Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением. Машиностроение, 1974, стр 115 [ссылка 5]

6 Бартл Д. Мудрох О. Технология химической и электрохимической обработки поверхности металлов. - М., 1961. [ссылка 6] 
7 Гарбер М.И. Декоративное шлифование и полирование. - М., 1964. [ссылка 7] 
8 Жаке П. Электрохимическое и химическое полирование. - М., 1959[ссылка 8] 
9 Масловский В.В. Дудко П.Д. Полирование металлов и сплавов. - М.,1974. [ссылка 9]