ТЕОРИЯ сварочных процессов

Эмиссионные пп*

гоцессы на поверхности твердых тел

Известны следующие Ь лами: термоэлектронная - 'т Эмиссии электронов твердыми те - ческая); фотоэлектроннаяа? т°ЭЛеКтроННаЯ (и™ электРостати-

ная электронная, возникав™ внешний фотоэффект)-, вторич - тяжелыми частицами (аТо? Щая при бомбардировке твердого тела электронов. Существует е ами’ ионами) или потоком первичных Она возникает при импул,^ так называемая взрывная эмиссия. сильно заостренным катод Н0М пробое вакУУмного промежутка с кончик острия взрывается о ’ К°Ща ПрИ реЗКОМ В03Растании тока менного сгустка - катодно* П°СЛедующим вьібР°с°м из нег0 плаз - руют процессы термо - и аа> фаКЄЛа‘ В сварочных дугах превали - Термоэлектронная э *°электронной эмиссии, ратуре все металлы испус*. ССИЯ При достаточно высокой темпе- возрастает с повышением. электР0НЬ1> числ0 которых быстро заключается в следующем ТемпеРатУРы- Механизм этого явления

Электроны проводимости свободно перемещаются по всему объему металла, но не могут выходить за его пределы. Этому пре­пятствует электрическое поле, действующее в узкой зоне, которую называют поверхностным потенциальным барьером или просто барьером.

Потенциал U вдоль линии АВ внутри металла (рис. 2.20) дол­жен быть выше потенциала окружающего пространства, где U=09 на величину ф, которую называют внутренним потенциалом. В теории металлов его часто считают постоянным, в действительно­сти же он периодически возрастает вблизи ионов кристаллической решетки металла. Форма и высота барьера могут быть определены при вычислении работы, необходимой для удаления электрона из металла.

При низких температурах термоэлектронная эмиссия мала, от­сюда следует, что для всех металлов еа » £/?, Это показано на рис. 2.21, где слева приведена кривая F(e) распределения электро-

лах. В разд. III и IV учебника рассмотрены металлургия и металловеде­ние сварки.

Закономерности формирования химического состава металла шва из­ложены в разд. III «Физико-химические и металлургические процессы при сварке». В разд. I и II описаны те физические и температурные условия, которые создаются над поверхностью металла и в самом металле при свар­ке. В этом плане материал разд. I и II представляет собой как бы описание того физического фона, от которого зависит протекание реакций, переход различных легирующих элементов в металл шва или их удаление и окис­ление. Вопросы защиты металла шва и массообмена на границе металл - шлак и металл - газ являются центральными в разд. III. Эти процессы пред­определяют химический состав металла шва, а следовательно, во многом и его механические свойства. Однако формирование свойств сварного шва, а тем более сварного соединения, определяется не только химическим соста­вом металла. Характер кристаллизации шва во многом влияет на его свой­ства. Свойства околошовной зоны и в определенной мере металла шва су­щественно зависят от температурного и термомеханического циклов свар­ки. Для многих легированных сталей и сплавов эта фаза формирования сварного соединения предопределяет их механические свойства. Свароч­ные процессы вследствие передачи теплоты по механизму теплопроводно­сти могут создавать такие скорости нагрева и охлаждения металла, кото­рые часто невозможно организовать при термической обработке путем поверхностной теплопередачи. Образование сварного соединения сопро­вождается пластическими деформациями металла и возникновением соб­ственных напряжений, которые также влияют на свойства соединений. Эти вопросы рассматриваются в разд. IV учебника - «Термодеформационные процессы и превращения в металлах при сварке».

Таким образом, теория сварочных процессов - теоретический фунда­мент науки о сварке в части формирования свойств сварного соединения. Разумеется, этим далеко не исчерпывается круг проблем, которые рас­сматриваются в области сварки. Теория сварочных процессов - один из первых курсов, который закладывает необходимую теоретическую базу для изучения различных технологических процессов, создания сварочных материалов, а также для понимания и объяснения ряда вопросов в облас­ти прочности сварных соединений. Наиболее близко теория сварочных процессов соприкасается с курсами, в которых изучаются различные тех­нологические процессы. Это, однако, не означает, что все вопросы, необ­ходимые для изучения технологии сварки, сосредоточены в теории сва­рочных процессов. Исторически сложилось некоторое условное разделе­ние материала между этими двумя группами курсов. В теории сварочных процессов рассматриваются, как правило, те явления и процессы, кото­рые свойственны многим видам сварки, как бы общие для них, в то время как в технологических курсах по сварке плавлением и давлением больше внимания уделено тем конкретным вопросам, которые в значительной мере зависят от изучаемых технологических приемов.