Здесь можно найти образцы любых учебных материалов, т.е. получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ и рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


курсовая работа Физические основы получения неразъемных соединений

Информация:

Тип работы: курсовая работа. Добавлен: 04.09.2012. Сдан: 2011. Страниц: 8. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


Федеральное агентство образования  Российской Федерации 

ГОУВПО  «Воронежский Государственный  Технический Университет» 

Кафедра технологии и оборудования сварочного производства 
 
 
 
 
 
 
 
 

Курсовая  работа по дисциплине теоретические основы прогрессивных технологий на тему:
«Физические основы получения неразъемных соединений». 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Воронеж 2006 г.
Содержание: 
 
 

Введение  3
    Соединения сваркой                                                                                              4
1.1 Сущность получения сварных соединений 4
 2. Соединения пайкой                                                                                                8 
2.1 Физическая сущность процесса пайки                                                               8
 2.2 Виды соединений пайкой.                                                                                  9
2.3 Виды припоев и флюсов используемых в процессе пайки                            10
 2.4 Способы пайки                                                                                                    12                                                                                              
 3. Соединения склеиванием                                                                                     16
3.1 Физико-химические основы склеивания                                                          16                                                           
 4. Соединения заклепками 21
Заключение 22
Литература 24
 

Введение. 

    Задача соединения различных металлов и сплавов стоит перед человечеством очень давно. В процессе развития научной мысли удалось достигнуть многого в этом направлении. Быстрота, экономичность и прочность – вот главные преимущества, которые позволили сварке получить широкое признание в промышленности. Сейчас можно сваривать металл толщиной от нескольких микрон (микроплазменная сварка на малых точках) до нескольких метров (сварочные автоматы промышленного применения). Кроме сварки металлов в моей работе подробно освещены приемы пайки, склеивания и клепки.
    Подходя ближе к содержанию своей работы, хотелось бы раскрыть главный вопрос: что же все-таки относится к неразъемным  соединениям? К неразъемным соединениям относят соединения деталей с жесткой механической связью, сохраняющейся в течение всего срока их службы. Разборка таких соединений невозможна без разрушений или повреждений самих деталей или связывающих их элементов. К неразъемным можно отнести, например, соединения деталей сваркой, заклепками, пайкой. 

 

     1 Соединения сваркой
    Сварка  представляет собой технологический  процесс получения неразъемного соединения металлов за счет образования  между ними атомной связи. Для  создания межатомного взаимодействия соединяемых кромок необходимо совершенно чистые поверхности привести на такое расстояние, при котором внешние электроны обобществляются атомами обеих деталей. 

    1.1 Сущность получения  сварных соединений
       Физическая сущность процесса  сварки заключается в образовании  прочных связей между атомами  и молекулами на соединяемых поверхностях заготовок. Для образования соединений необходимо выполнение следующих условий: освобождение свариваемых поверхностей от загрязнений, оксидов и адсорбированных на них инородных атомов; энергетическая активация поверхностных атомов, облегчающая их взаимодействие друг с другом; сближение свариваемых поверхностей на расстояния, сопоставимые с межатомным расстоянием в свариваемых заготовках.
    Процесс образования сварного соединения протекает в две стадии. На первой стадии за счет расплавления кромок  или за счет пластических деформаций, возникающих в результате прикладываемого давления, происходит образование физического контакта между соединяемыми кромками. На второй стадии осуществляется электронное взаимодействие между атомами соединяемых поверхностей. В результате поверхность раздела между соединяемыми деталями исчезает и образуется либо атомная металлическая связь (свариваются металлы), либо ковалентная связь (при сварке пластмасс).
    Образование сварного соединения, после того как  соединяемые поверхности пришли на межатомные расстояния, должно было бы происходить самопроизвольно (без затрат энергии), так как в процессе сварки исчезают две поверхности раздела и, следовательно, процесс идет с уменьшением потенциальной энергии, а согласно второму закону термодинамики всякая система стремится к минимальной потенциальной энергии. В действительности же при сварке для образования межатомной связи энергия затрачивается.
    При любом устойчивом состоянии системы  на каждый атом приходится минимум  энергии, а для того чтобы атом вывести из этого  состояния, необходимо затратить какую-то энергию Wo. Внутри системы каждый атом со всех сторон удерживается симметричными силами связи.
    В кристалле на поверхности раздела  отсутствие связей с одной стороны  вызывает повышение энергии поверхностного слоя. Для перемещения атома в поверхностном слое нужно затратить энергию Wn>Wo. Энергия при сварке образуется за счет нагрева и расплавления кромок (при сварке плавлением) или в результате пластических деформаций, происходящих под влиянием внешнего давления (при сварке с применением давления).
    Исходя  из физической сущности сварного соединения и источников нагрева, различают  сварку плавлением, пластическую и  холодную.
    Сварка  плавлением основана на применении местного нагрева соединяемых деталей до температуры плавления и образовании сварного шва путем смешения жидких фаз металлов.
    При пластической сварке местный нагрев производится только до температуры  пластического состояния металла, шов образуется посредством сдавливания  деталей.
    Холодная  сварка выполняется путем использования  высоких давлений без предварительного нагрева деталей.
    Сварка  плавлением, а также пластическая сварка, получившие широкое распространение  в производстве, подразделяются по видам тепловых источников в основном на газовую (нагрев пламенем горящего газа) и электрическую (нагрев за счет действия электрического тока).
    Электродуговой  называют сварку, при которой для  расплавления кромок соединяемых деталей  используют теплоту электрической  дуги, питаемой постоянным или переменным током.
    Питание дуги электрическим током (напряжением 30-60 В) осуществляется специальными сварочными генераторами или понижающими трансформаторами, которые обеспечивают резкое падение  напряжения при возрастании силы тока. Это условие необходимо для устойчивого и непрерывного горения дуги даже при некоторых изменениях ее длины из-за колебаний руки сварщика. Кроме того, ток короткого замыкания, неизбежный при зажигании дуги, становится  неопасным для исправности генератора или трансформатора.
    От  сварочного аппарата электрический  ток, достигающий нескольких сот  ампер и мощностью не менее 5-10 кВт, подводится к электроду и  свариваемому изделию. Прикосновение  электрода к изделию приводит к образованию дуги с температурой 5000-6000°С. Тепло электрической дуги расплавляет кромки свариваемых деталей и конец электрода, при этом металл электрода заполняет углубление разделки между деталями и образует шов.
    Электроды, применяемые при электродуговой сварке, представляют собой металлические  стержни со специальным покрытием (обмазкой). Покрытие в процессе плавления электрода способствует ионизации газового промежутка дуги, а также защищает шов от окисления и выгорания углерода из металла.
    Процесс сварки деталей вручную требует  от работающего определенных навыков в выполнении сразу нескольких движений. Вместе с перемещением электрода вдоль его оси для поддержания постоянной длины дуги электрод перемещают и вдоль шва для заполнения шва расплавленным металлом. При образовании широкого шва требуется еще и движения электрода поперек шва, чтобы заполнить весь шов металлом. Для повышения производительности труда применяют автоматическую сварку, при которой указанные движения выполняются сварочным автоматом.
    Электроконтактная сварка отличается от электродуговой тем, что здесь для местного нагрева соединяемых деталей используют теплоту, выделяющуюся в точке наибольшего сопротивления электрической цепи.
    Если  к соединяемым деталям подвести электрический ток и сблизить их до соприкосновения, то место соприкосновения  и будет этой точкой наибольшего сопротивления.
    Различают три вида контактной сварки: стыковую, точечную и шовную.
    Стыковую  сварку осуществляют электрическим  током напряжением 5-15 В от понижающего  трансформатора. Ток подводят к свариваемым  деталям, которые затем сближают до соприкосновения. Через несколько секунд в месте контакта (стыка) достигается температура начала плавления металла. Выключив ток, детали сдавливают друг с другом и таким образом получают сварное соединение.
    При точечной сварке соединяемые детали зажимают между электродами, к которым подведен ток напряжением 2-10 В. Вследствие большого сопротивления в месте контакта происходит нагрев металла в этой точке до температуры сварки. Затем под действием силы сжатия Р детали свариваются.
    Электроды изготовляют из местного сплава с большим поперечным сечением и благодаря высокой тепло- и электропроводности сами они не привариваются к соединяемым деталям.
    Электроконтактная сварка широко применяется для соединения деталей из листового металла.
    Шовная  сварка отличается от контактной тем, что в аппарате для шовной сварки (шовной машине) электроды выполнены в виде вращающихся роликов, между которыми пропускаются свариваемые листы. Главное преимущество шовной сварки – образование сплошного герметичного шва. 
 
 
 

 

     2 Соединения пайкой
    Пайка – это процесс получения неразъемного соединения изделий из стали, чугуна, стекла, графита, керамики и др., находящихся в твердом состоянии, путем заполнения зазора между ними расплавленным припоем. Применялась уже в глубокой древности для изготовления ювелирных изделий из золота, серебра, бронзы, орудий труда, предметов быта и др. 

    2.1 Физическая сущность процесса пайки
      Пайкой называется технологический  процесс соединения металлических  заготовок без их расплавления посредством введения между ними расплавленного промежуточного металла-припоя. Припой имеет температуру плавления более низкую, чем температура соединяемых металлов, и заполняет зазор  между соединяемыми поверхностями за счет действия капиллярных сил. При охлаждении припой кристаллизуется и образует прочную связь между заготовками. В процессе пайки наряду с нагревом необходимо удаление окисных пленок с поверхности паяемых металлов.
      Образование соединения без расплавления  кромок обеспечивает возможность распая, т. е. разъединения паяемых заготовок без нарушения исходных размеров и формы элементов конструкции.
      Качество паяного шва во многом  зависит от прочности связи  припоя с металлом основы. В результате смачивания твердой металлической поверхности между припоем и основным металлом возникает межатомная связь. Эта связь может образоваться при растворении металла основы в расплавленном припое с образованием жидкого раствора, распадающегося при последующей кристаллизации; за счет диффузии составляющих припой элементов в основной твердый металл с образованием твердого раствора; за счет реактивной диффузии между припоем и основным металлом с образованием на границе интерметаллических соединений; за счет бездиффузионной связи в результате межатомного взаимодействия.
     Получение паяного соединения состоит из нескольких этапов: предварительная подготовка паяемых соединений; нагрев соединяемых  деталей до температуры ниже температуры плавления паяемых деталей; удаление окисной плёнки с поверхностей паяемых металлов с помощью флюса;  введение в зазор между паяемыми деталями жидкой полоски припоя; взаимодействие между паяемыми деталями и припоем;  кристаллизация  жидкой формы припоя, находящейся между спаевыми деталями.
      Пайкой можно соединять любые металлы и их сплавы.  В качестве припоя используются чистые металлы (они плавятся при строго фиксированной температуре) и их сплавы (они плавятся в определенном интервале температур).
      Разница между температурами  начала плавления и полного  расплавления
называется  интервалом кристаллизации. При осуществлении  процесса пайки
необходимо  выполнение температурного условия:
                              t1 > t2 > t3 > t4,
где t1 –  температура начала плавления материала  детали;
t2 –  температура нагрева детали при пайке;
t3 –  температура плавления припоя;
t4 –  рабочая температура паянного  соединения; 

    2.2 Виды соединений пайкой
      По особенностям процесса и  технологии пайку можно разделить  на
капиллярную, диффузионную, контактно-реактивную, реактивно-флюсовую и пайку-сварку.
      Капиллярная пайка. Припой заполняет  зазор между соединяемыми
поверхностями и удерживается в нем за счет капиллярных сил. Соединение образуется за счет растворения основы в жидком припое и последующей кристаллизации раствора. Капиллярную пайку используют в тех случаях, когда применяют соединение внахлестку. Однако капиллярное явление присуще всем видам пайки.
      Диффузионная пайка. Соединение  образуется за счет взаимной  диффузии
компонентов припоя и паяемых материалов, причем возможно образование в шве твердого раствора или тугоплавких интерметаллов. Для диффузионной пайки необходима продолжительная выдержка при температуре образования паяного шва и после завершения процесса при температуре ниже солидуса припоя.
      Контактно-реактивная пайка. При пайке между соединяемыми металлами или соединяемыми металлами и прослойкой другого металла в результате
контактного плавления образуется сплав, который  заполняет зазор и при
кристаллизации  образует паяное соединение.
      Реактивно-флюсовая пайка. Припой образуется за счет реакции вытеснения между основным металлом и флюсом. Например, при пайке алюминия с флюсом 3ZnCl2 + 2Al  =  2AlCl3 + 3Zn восстановленный цинк является припоем.
      Пайка-сварка. Паяное соединение  образуется так же, как при сварке плавлением, но в качестве присадочного металла применяют припой.
      Наибольшее применение получила  капиллярная пайка и пайка-сварка. Диффузионная пайка и контактно-реактивная более трудоемки, но обеспечивают высокое качество соединения и применяются, когда в процессе пайки необходимо обеспечить минимальные зазоры. Качество паяных соединений (прочность, герметичность, надежность и т. д.) зависит от правильного выбора  основного металла, припоя, флюса, способа нагрева, величины зазоров, типа соединения. 

   2.3 Виды припоев и флюсов используемых в процессе пайки
      Припой. Припои для пайки, заполняющие зазор в расплавленном состоянии между соединяемыми заготовками, должны отвечать следующим требованиям:
1) температура  их плавления должна быть ниже температуры плавления паяемых материалов;
2) они  должны хорошо смачивать паяемый  материал и легко растекаться  по
его поверхности;
3) должны  быть достаточно прочными и  герметичными;
4) коэффициенты  термического расширения припоя  и паяемого материала не
должны  резко различаться;
5) иметь  высокую электропроводность при  паянии  радиоэлектронных и
токопроводящих  изделий.
      Припои классифицируют по следующим  признакам:
           А) Химическому составу;
           Б) Температуре плавления;
           В) Технологическим свойствам;
      По химическому составу припои  делятся на свинцово-оловянные, серебряные, медно-фосфорные, цинковые, титановые и др.
      Все припои по температуре  плавления подразделяют на низкотемпературные (tпл<500оС), или мягкие припои, и высокотемпературные (tпл>500оС), или твердые припои. Припои изготовляют в виде прутков, проволок, листов, полос, спиралей, колец, дисков, зерен и т. д., укладываемых в место соединения.
      К низкотемпературным, или мягким  припоям относятся оловянно-свинцовые, на основе висмута, индия, кадмия, цинка, олова, свинца. К
высокотемпературным или твердым припоям относятся  медные, медно-свинцовые, медно-никелевые, с благородными металлами (серебром, золотом, платиной).
      По техническим свойствам делятся на самофлюсующиеся (частично удаляют окислы с поверхности металла) и композиционные (состоят из тугоплавких и легкоплавких порошков, позволяющих  производить пайку с большими зазорами между деталями).
      Изделия из алюминия и его  сплавов паяют с припоями на алюминиевой
основе  с кремнием, медью, оловом и другими  металлами.
      Магний и его сплавы паяют  с припоями на основе магния  с добавками
алюминия, меди, марганца и цинка.
      Изделия из коррозионно-стойких  сталей и жаропрочных сплавов, работающих при высоких температурах (>500оС), паяют с припоями на основе железа, марганца, никеля, кобальта, титана, циркония, гафния, ниобия и палладия.
      Паяльные флюсы. Эти флюсы применяют  для очистки поверхности паяемого металла, а также для снижения поверхностного натяжения и улучшения растекания и смачиваемости жидкого припоя.
      Флюс (кроме реактивно-флюсовой пайки)  не должен химически
взаимодействовать с припоем. Температура плавления  флюса должна быть ниже температуры плавления припоя. Флюс в расплавленном и газообразном
состояниях  должен способствовать смачиванию поверхности основного металла расплавленным припоем. Флюсы могут быть твердые, пастообразные, жидкие и газообразные.
      Флюсы классифицируют по признакам:
- температурному интервалу пайки на низкотемпературные (t<4500C) и
высокотемпературные (t>4500C);
- природе растворителя на водные и неводные;
- природе активатора на канифольные, галогенидные, фтороборатные,
анилиновые,    кислотные и т.д.;
- по агрегатному состоянию на твердые, жидкие и пастообразные.
      Наиболее распространенными паяльными флюсами являются бура
(Na2B4O7) и  борная кислота (H3BO3), хлористый  цинк (ZnCl2), фтористый
калий (KF) и другие галоидные соли щелочных металлов. 

    2.4 Способы пайки
      Способы пайки классифицируют  в зависимости от используемых источников нагрева. Наиболее распространены в промышленности пайка в печах, индукционная, сопротивлением, погружением, радиационная, горелками, экзофлюсовая, паяльниками, электронагревательными металлами и блоками.
      Пайка в печах. Нагревают соединяемые заготовки в специальных печах:
электросопротивления, с индукционным нагревом, газопламенных  и газовых.
Припой  заранее закладывают в шов  собранного изделия, на место пайки  наносят флюс и затем помещают в печь, где это изделие нагревают до температуры пайки. Припой расплавляется и заполняет зазоры между соединяемыми заготовками. Процесс пайки продолжается несколько часов.
      Этот способ обеспечивает равномерный  нагрев соединяемых деталей без
заметной  их деформации.
      Пайка сопротивлением. Соединяемые  заготовки нагревают теплотой,
выделяющейся  при прохождении электрического тока через паяемые детали и токопроводящие элементы. Соединяемые детали являются частью электрической цепи. Нагрев сопротивлением можно осуществлять на контактных сварочных машинах. С нагревом в контактных сварочных машинах паяют при изготовлении тонкостенных изделий из листового материала или при соединении тонкостенных элементов с толстостенными.
      Пайка погружением. Эту пайку выполняют в ваннах с расплавленными
солями  или припоями. Соляная смесь обычно состоит из 55% KCl и 45% HCl.
Температура ванны 700-800°С. На паяемую поверхность, предварительно
очищенную от грязи и жира, наносят флюс, между кромками или около места
соединения  размещают припой, затем детали скрепляют  и погружают в ванну. Соляная ванна предохраняет место пайки от окисления. Перед погружением в ванну с расплавленным припоем, покрытые флюсом детали нагревают до 550°С. Поверхности, не подлежащие пайке, предохраняют от контакта с припоем специальной обмазкой из графита с добавками небольшого количества извести. Пайку погружением в расплавленный припой используют для стальных, медных и алюминиевых твердых сплавов, деталей сложных геометрических форм. На этот процесс расходуется большое количество припоев. Разновидностью пайки погружением является пайка бегущей волной припоя, когда расплавленный припой подается насосом и образует волну над уровнем расплава. Паяемая деталь перемещается в горизонтальном направлении. В момент касания ванны проходит пайка. Бегущей волной паяют в радиоэлектронной промышленности при производстве печатного радиомонтажа.
      Пайка с радиационным нагревом. Пайку выполняют за слет излучения
кварцевых ламп, расфокусированного электронного луча или мощного светового потока от квантового генератора (лазера).
      Экзофлюсовая пайка. В основном  этим способом паяют коррозионно-стойкие стали. На очищенное место соединения наносят тонкий порошкообразный слой флюса. Соединяемые поверхности совмещают, на противоположные стороны заготовок укладывают экзотермическую смесь. Смесь состоит из разных компонентов, которые укладывают в форме пасты или брикетов толщиной в несколько миллиметров. Собранную конструкцию устанавливают в приспособлении и помещают в специальную печь, в которой происходит зажигание экзотермической смеси при 500°C.
      В результате экзотермических  реакций смеси температура на  поверхности металла повышается и происходит расплавление припоя. Этим методом паяют соединения внахлестку и готовые блоки конструкций небольших размеров.
      Газопламенная пайка. Паяемые  заготовки нагревают и расплавляют  припой газосварочными и плазменными горелками. Газовые горелки обладают наибольшей универсальностью. В качестве горючих газов используют ацетилен, природные газы, водород, пары керосина и т.п.
      При использовании газового пламени  припой можно заранее помещать  у
места пайки или вводить в процессе пайки вручную. На место пайки
предварительно  наносят флюс в виде жидкой пасты, разведенной водой или
спиртом;  конец прутка или припоя также  покрывают флюсом.
      Нагревают также паяльными лампами,  которые по существу являются
газовыми  горелками, работающими на жидком топливе. Паяльные лампы
используют  для работы в полевых условиях или в ремонтных мастерских.
      Плазменной горелкой, обеспечивающей  более высокую температуру нагрева, паяют тугоплавкие металлы – вольфрам, тантал, молибден, ниобий и т.п.
      Пайка паяльниками. Основной металл  нагревают и припой расплавляют  за счет теплоты, аккумулированной в массе металла паяльника, который перед пайкой или в процессе ее подогревают. Для низкотемпературной пайки
применяют паяльники с периодическим нагревом, с непрерывным нагревом,
ультразвуковые  и абразивные. Рабочую часть паяльника  выполняют из красной меди. Паяльник с периодическим нагревом в процессе работы периодически подогревают от постороннего источника теплоты. Паяльники с постоянным нагревом делают электрическими. Нагревательный элемент состоит из нихромовой проволоки, намотанной на слой асбеста, слюды или на керамическую втулку, устанавливаемую на медный стержень паяльника. Паяльники с периодическим и непрерывным нагревом чаще используют для флюсовой пайки черных и цветных металлов мягкими припоями с температурой плавления ниже 300-350°С. 
 
 
 

 

      3 Соединения склеиванием
     Клеевое соединение -  неразъемное  соединение  деталей с  помощью  клея, наносимого на соединение поверхности. Склеивание применяется для закрепления элементов  на  платах,  шасси  и лицевых панелях, для соединения различных прокладок и  уплотнительных  колец с  металлическими  деталями;  вообще  склеивают  материалы   и   их   сплавы, натуральные, синтетические и слоистые материалы, стекло, керамику,  спекаемые материалы.
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.