17. Вязкость жидкости и её практическое значение для процессов сварки и пайки.

В язкость (внутреннее трение) – сопротивление, оказываемое средой при перемещении одних её частиц относительно других (характеристика жидкости и газа).

Из потока выделяют два поверхностных слоя с поверхностью соприкосновения F.

Расстояние между ними – dS. Тогда величина вязкости между этими слоями:

– градиент скорости по нормали, характеризует изменение скорости перемещения слоёв жидкости в направлении, перпендикулярном их движению.

 – коэффициент пропорциональности, зависящий от природы, состава и температуры жидкости (коэффициент абсолютной вязкости).

_отн – коэффициент относительной вязкости.

(при Т = 20С)

При повышении температуры вязкость уменьшается, а при температуре кипения равна нулю.

В сварочных процессах знание вязкости необходимо для правильного выбора основных и вспомогательных материалов, для оценки гидродинамических процессов в сварочной ванне.

В язкость шлаков, образующихся на поверхности жидкого Ме. От этой величины и характера взаимодействия в процессе сварки зависят технологические свойства применяемых покрытий и флюсов, степень завершённости металлургических процессов. С увеличением температуры, шлак снижает свою вязкость и проходит 3 характерных состояния: хрупкое, вязкое и жидкотекучее.

Длинные шлаки плохо пропускают через себя газ, но могут образовывать толстый слой и замедлять охлаждение Ме. Короткие шлаки хорошо пропускают через себя газ, но не способны образовывать толстый слой.

Подбирая шлак можно регулировать и газовый состав шва, и тепловой режим кристаллизации.

– жидкотекучесть.

Текучесть определяет формирование шва (как положительное, так и отрицательное).

При сварке титановых сплавов необходимо принудительное формирование шва при сварке в лодочку, т.к. ширина шва большая, а рабочее сечение занижено.

18. . Окисление и диссоциация оксидов при сварке и пайке.

Окисление – это реакция образования.

Восстановление – обратимая реакция диссоциации окислов.

Т.к. оксид и металл находятся в твёрдом состоянии то константа равновесия:

Величина равновесного парциального давления кислорода, зависящая от температуры называется упругостью диссоциации оксида. Упругость диссоциации химического соединения – концентрация единственного газообразного компонента в равновесной системе.

Ч ем меньше значение упругой диссоциации оксида, тем прочнее это соединение. При прочих равных условиях давление (концентрация) свободного кислорода, отвеч. сост. равновесия химической реакции, тем большее его количество связано в оксид и тем легче он образуется. Чем больше давление свободного O₂, тем меньше сродство элемента к кислороду.

Когда упругость диссоциации оксида сравнивается с внешним давлением окисление прекращается и начинается диссоциация. Если в систему входят 2 Ме, кислород, образующийся при диссоциации окисла Ме, у которого при данной температуре упругость диссоциации оксида выше, будет соединятся с другим Ме по реакции: Ме_II по отношению к Ме_I является раскислителем. Чем меньше упругость диссоциации оксида, тем больше сродство Ме с O₂, тем выше его химическая активность.

Большинство промышленных Ме и сплавов растворяют свои окислы, следовательно очистка Ме сварного соединения от его окислов является актуальной задачей.

При диссоциации окислов в растворе (сварочная ванна) возможно изменение концентрации как окисла, так и самого Ме. Тогда равновесие системы

будет при a_Me и a_MeO – активность окисла и Ме в раств. пропорц. концентрации ???, - упругость диссоциации чистого оксида элемента.

Упругость диссоциации оксида Ме в растворе :

Т.к. К_Р реакции равна упругости диссоциации того же оксида в чистом виде, то заменяя К_Р на получим

Если концентрация окислов  0, то концентрация окислов в растворе  0.

Вывод: это значит, что чистый Ме способен растворять свои оксиды и обладает бесконечным сродством к кислороду. В реальных условиях сварки, большинство конструкционных Ме будет подвергаться окислению, т.е. количество О₂ в них можно снизить только металлургическим путём раскисления.

Упругость диссоциации оксида элемента, находящегося в растворе зависит не только от природы оксида и от температуры, но и от активности или концентрации элемента в растворе. С увеличением величины активности элемента упругость диссоциации его оксида уменьшается, а прочность оксида возрастает. Поэтому при сварке, введя в жидкий Ме большее количество раскислителя, мы способствуем более полному связыванию О₂ в оксид. Вследствие малого удельного веса и нерастворимости эти оксиды всплывают на поверхность сварочной ванны образуя шлак.