Оптимизация дизайна соединений металлов малых толщин в художественных изделиях на основе локального плавления

• Автор: Мирзоян, Арам Эдуардович
• Шифр специальности: 17.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 219 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ПРОБЛЕМЫ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ МАЛЫХ ТОЛЩИН В ХУДОЖЕСТВЕННЫХ ИЗДЕЛИЯХ, СОВРЕМЕННОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ О СВАРИВАЕМОСТИ И СПОСОБЫ Е ОЦЕНКИ

1.1. Факторы, влияющие на дизайн художественных изделий

1.2. Обзор способов соединения металлических материалов малых толщин.

1.3. Особенности свариваемости однородных и разнородных металлических материалов.

1.4. Применение лазерной сварки для соединения

металлов малых толщин

1.5. Дефекты сварных соединений при сварке плавлением

1.6. Анализ существующих методов оценки свариваемости

1.6.1. Оценка свариваемости в машиностроении.

1.6.1.1. Способы оценки склонности соединений
к горячим трещинам
1.6.1.2. Способы оценки склонности соединений
к холодным трещинам.
1.6.1.3. Способы оценки склонности соединений
к хрупкому разрушению.
1.6.1.4. Способы оценки механических свойств соединений.
1.6.2. Оценка свариваемости материалов малых толщин
1.7. Постановка цели и задач исследования
Глава 2. РАЗРАБОТКА ТИПОВ ОБРАЗЦОВ И МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ ПРОЧНОСТИ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ МАЛЫХ ТОЛЩИН
2.1. Выбор критериев для оценки свариваемости материалов
в связи с размерами и условиями эксплуатации изделий
2.2. Выбор модельных материалов для проведения исследований.
2.3. Источник лазерного излучения
2.4. Разработка типов модельных образцов для экспериментального исследования свариваемости
2.4.1. Разработка модельного образца для оценки структурных и электрических характеристик
2.4.2. Разработка модельного образца для определения прочности
2.4.3. Исследование чувствительности образцов к
технологическим отклонениям при сборке под сварку
и разработка приспособления для сборки образцов
2.5. Разработка методики количественной оценки прочности сварных микросоединений на основе статического растяжения на срез.
2.6. ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2
Глава 3. РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСА МЕРОПРИЯТИЙ ДЛЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ОЦЕНКИ СВАРИВАЕМОСТИ МАТЕРИАЛОВ МАЛЫХ ТОЛЩИН
3.1. Разработка методики количественной оценки
прочности сварных микросоединений при скручивании
3.2. Разработка методики металлографического исследования микроструктуры и определения микротврдости микросоединений.
3.2.1. Методика металлографического исследования микроструктуры.
3.2.2. Методика измерения микротврдости.
3.2.3. Выявление особенностей формирования
сварных микросоединений
3.3. Исследование удельной электропроводности сварного
контакта однородных и разнородных микросоединений
3.4. Статистическая обработка экспериментальных данных.
3.5. Исследование эффективности использования критериев
3.8. ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3.
ГЛАВА 4 ИССЛЕДОВАНИЕ ФАКТОРОВ ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ ХАРАКТЕР И ФОРМИРОВАНИЕ СВОЙСТВ РАЗЛИЧНЫХ ГРУПП МИКРОСОЕДИНЕНИЙ
4.1. Исследование влияния угла встречи кристаллитов на прочность при сварке разнородных металлов
4.2. Исследование влияния смачиваемости и растекаемости
на прочность микросоединений при сваркепайке
4.3. Обоснование нового термина соединяемость материалов.
4.4. Исследование влияния удельного временного импульса энергии на прочность микросоединений при лазерной микросварке
4.5. Числовой анализ свариваемости на основе математического моделирования влияния параметров режима лазерной сварки на свариваемость материалов малых размеров
4.6. ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4.
Глава 5. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ КОМПЬЮТЕРНОГО НАКОПЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ
КОНСТРУКТОРДИЗАЙНЕР.
5.1. Обоснование компьютерной системы.
5.2. Структура системы
5.3. Разработка базы данных.
5.4. Разработка входной формы.
5.5. Разработка приложения для просмотра изображений изделий, сварных узлов и микроструктуры соединений.
5.6. Методика работы в системе
5.7. ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 5
Глава 6. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ СВАРИВАЕМОСТИ НА ПРИМЕРЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ХУДОЖЕСТВЕННЫХ ИЗДЕЛИЙ
6.1. Исследование свариваемости материалов кулона.
6.1.1. Требования, предъявляемые к сварным соединениям
6.1.2. Исследование формирования сварного соединения
и выбор оптимальных условий сварки.
6.1.2.1. Влияние параметров режима сварки
на формирование шва.
6.1.2.1.1. Влияние энергии в импульсе на
качество микросоединений.
6.1.2.1.2. Влияния дефокусировки на
качество микросоединений.
6.1.2.1.3. Влияния фокусного расстояния на качество микросоединений.
6.1.2.2. Влияние технологических параметров
сварки на формирование сварной точки
6.1.2.2.1. Исследование влияния зазора на качество
сварных микросоединений
6.2. Разработка проекта руководящего документа для
оценки свариваемости материалов малых толщин.
6.3. ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 6
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ОСНОВНЫЕ
РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ


В частном случае идеальной однофазной системы твердом растворе в отсутствие внешних сил диффузия приводит к выравниванию концентрации компонентов во всех участках системы. Диффузия имеет место также в однокомпонентных системах и представляет собой виртуальное перераспределение атомов, составляющих однокомпонентную систему. Такой процесс называется самодиффузией . Как правило, эти металлы образуют систему окислов более тугоплавких, чем сам металл, что приводит к засорению металла шва этими окислами. В некоторых случаях окислы имеют более низкую температуру плавления, и возникает опасность образования легкоплавких эвтектик, приводящих к кристаллизационным трещинам. Например, при сварке алюминия с другими металлами, значительные затруднения возникают изза находящихся в ванне тугоплавких окисных плнок алюминия А1тОп, создающих включения в сварном шве. Некоторые металлы медь, алюминий обладают сравнительно высокими теплопроводностью и удельной тепломкостью, что способствует быстрому охлаждению места сварки, и требует применения более мощных источников теплоты при сварке, а в ряде случаев дополнительного подогрева деталей. У некоторых сплавов цветных металлов велика разница между температурами плавления отдельных компонентов и сплава в целом. Так, при температуре плавления цинка 9С и олова 2С, латунь и бронза имеют температуру плавления 0. С. Возникает опасность испарения лгкоплавких компонентов. Небольшое различие С в температурах плавления, например, алюминиевых сплавов, приводит к тому, что даже при строгом ведении электрода вдоль стыка при дуговой сварке в большей степени расплавляется металл, обладающий меньшим коэффициентом теплопроводности. У меди, алюминия, магния и их сплавов наблюдается довольно резкое снижение механических свойств при нагреве, в результате чего в этом интервале температур металл легко разрушается от ударов, либо сварочная ванна проваливается под действием собственного веса, например алюминий, бронза. Все сплавы цветных металлов при нагреве в значительно больших объмах, чем чрные металлы, растворяют газы окружающей атмосферы и химически взаимодействуют со всеми газами, кроме инертных. Особенно активны в этом смысле тугоплавкие и химически более активные металлы титан, цирконий, ниобий, тантал, молибден. Эту группу металлов выделяют в группу тугоплавких, химически активных металлов. В результате взаимодействия металлов с кислородом, азотом, водородом свойства их могут резко ухудшаться. Сравнительно большие коэффициенты линейного расширения и большая линейная усадка приводят к возникновению значительных внутренних напряжений, деформаций и образованию трещин в металле шва и околошовной зоны. Резкое различие электрических и магнитных свойств соединяемых материалов может привести к неудовлетворительному формированию шва, изменениям глубины проплавления и стабильности горения дуги при дуговой сварке, что затрудняет получение однородной зоны сварки ,,,. Некоторые металлы в месте взаимодействия образуют интерметаллиды в виде сплошной или прерывистой прослойки, отдельных микро или макровыделений с размерами от одного до нескольких сотен микрометров , . Например, железо и магний, чистые свинец и медь, железо и свинец и др. При расплавлении таких пар металлов образуются несмешивающиеся слои, которые при последующем затвердевании могут быть сравнительно легко отделены друг от друга. Конгломерат интерметаллических фаз, образующихся, например, при сварке ниобия со сталью, сохраняется и при последующей термообработке, и вс дальнейшее поведение сварного соединения определяется количеством, формой, характером расположения и свойствами прослойки 5. Для изготовления интегральных микросхем используют золото и алюминий. При сварке этих материалов могут образовываться следующие интерметаллические фазы АиА АиА1 Аи5А Аи4А1, проявляющиеся как пурпурные, белые, коричневые и др. Хрупкость определяется не зоной, поражнной пурпурной чумой, а областью внутри этой зоны, носящей название белой чумы Аи4А1, с достаточно высоким переходным и удельным сопротивлением. Механические воздействия или увеличение тока через контакт вызывают повреждение этой области .