Расплавов полимеров

Сварной шов представляет собой закристаллизовавшийся металл, который в процессе сварки находился в расплавленном состоянии.

Сварку начинают в нижней части формы, расплавляя дугой нижние кромки стыка. До окончания сварки металл в верхней части сварочной ванны стараются поддерживать в расплавленном состоянии на возможно большую глубину и обязательно на всю ширину разделки и формы. Шов наплавляют несколько выше поверхности стержней. Процесс проводят вручную, хотя и были попытки создания установок для механизированной сварки, в которых расплавление электрода происходило автоматически, а их смена выполнялась вручную. Однако установки оказались сложными в эксплуатации и малопроизводительными.

Расход флюса при этом способе сварки невелик и обычно не превышает 5% массы наплавленного металла. Ввиду малого количества шлака легирование наплавленного металла происходит в основном за счет электродной проволоки. Доля основного металла в пше может быть снижена до 10—20%. Вертикальное положение металлической ванны, повышенная температура ее верхней части и значительное время пребывания металла в расплавленном состоянии способствуют улучшению условий удаления газов и неметаллических включений из металла шва. По сравнению со сварочной дугой шлаковая ванна — менее концентрированный источник теплоты./Поэтому термический цикл электрошлаковой сварки характеризуется медленным нагревом и охлаждением основного металла. Отклонение положения оси свари-

основным металлом (границы сплавления) протекает очень быстро. По мере удаления от нее к центру ванны длительность пребывания металла в расплавленном состоянии увеличивается. Переход металла из жидкого в твердое состояние — первичная кристаллизация на границе сплавления начинается от частично оплавленных зерен основного или ранее наплавленного металла (рис. 108) в виде дендритов, растущих в направлении, обратном теплоотводу, т. е. в глубь сварочной ванны. Таким образом, возникают общие зерна. При многослойной сварке, когда кристаллизация начинается от частично оплавленных зерен предыдущего шва, возможно прорастание кристаллов из слоя в слой — образуется транскристаллитная структура.

На рис. 109 слева показаны поперечное сечение стыкового сварного соединения при однослойной сварке низкоуглеродистой стали, кривая распределения температур по поверхности сварного соединения в момент, когда металл шва находится в расплавленном состоянии, и структуры различных участков зоны термического влияния шва после сварки, образованные в результате действия термического цикла сварки. Эта схема — условная, так как кривая распределения температур по поверхности сварного соединения во время охлаждения меняет свой характер.

5. Медь в расплавленном состоянии поглощает значительные количества водорода. При кристаллизации металла сварочной ванны с большой скоростью ввиду высокой теплопроводности меди и резким уменьшением растворимости водорода в металле (рис. 156, б) атомарный водород не успевает покинуть металл за счет десорбции. Закись меди восстанавливается водородом с образованием паров воды:

Жидкотекучесть — это способность металлов и сплавов течь в расплавленном состоянии по каналам литейной формы, заполнять ее полости и четко воспроизводить контуры отливки.

В расплавленном состоянии металлы и сплавы способны активно поглощать значительное количество водорода, кислорода, азота и других газов из оксидов и влаги исходных шихтовых материалов при их плавке, сгорании топлива, из окружающей среды, при заливке металла в форму и т. д.

Большинство остальных алюминиевых сплавов имеют низкую жидкотекучесть, повышенную усадку, склонны к образованию трещин, в расплавленном состоянии хорошо поглощают водород.

Тугоплавкие металлы (титан, ванадий, хром и др.) имеют высокую химическую активность в расплавленном состоянии. Они активно взаимодействуют с кислородом,азотом, водородом и углеродом. Поэтому плавку этих металлов и их сплавов ведут в вакууме или в среде защитных газов. Для изготовления отливок наибольшее распространение получили титановые сплавы.

Легкая окисляемость Си в расплавленном состоянии приводит к образованию Си2О, хорошо растворяющейся в жидкой Си, давая легкоплавкую эвтектику, которая, располагаясь по границам зерен, снижает стойкость металла шва против кристаллизационных трещин. Высокая теплопроводность Си вызывает необходимость применения концентрированных источников нагрева и часто подогрева.

Пленки (толщина менее 0,5 мм) или листы (толщина 0,5—3,0 мм) изготовляют из соответствующих полимеров или их композиций методами экструзии, каландрирования, механической резкой готовых блоков, отливкой и напылением растворов и расплавов полимеров, а также проводя полимеризацию исходных мономеров в специальных формах.

В результате проведенных нами теоретических и экспериментальных исследований получены соответствующие дифференциальные уравнения и алгоритмы их решения для неизотермических процессов переработки термопластов на валковых, червячных и дисковых машинах, а также при течении расплавов полимеров в каналах различной формы.

При течении расплавов полимеров в прямолинейных и винтовых каналах, процессы теплообмена в которых можно моделировать, получены следующие интерполяционные уравнения, которые дают возможность определить интенсивность теплообмена с учетом диссипации энергии:

Если в будущем оправдаются прогнозы о «нефурьевском» поведении расплавов полимеров и практическом приложении их, то в математическую модель должны быть введены теплофизические параметры не только в зависимости от градиента температуры, по и от состояния сдвига в потоке и на теплоотдающей поверхности. А сегодня мы располагаем этими данными только в статическом состоянии. Таким образом, на повестке дня — разработка методов определения теплофизических свойств в зависимости от состояния сдвига и соответствующей аппаратуры для этих исследований.

При изучении влияния центробежных сил на течение аномально-вязкой жидкости исследуются гидродинамические характеристики и теплообмен неньютоновских жидкостей — растворов и расплавов полимеров. На основании этих исследований определяются оптимальные условия стационарного и пульсационного течения реологических сред в каналах, являющихся рабочими частями машин и аппаратов химической и добывающей промышленности. Для оптимизации условий течения рассматриваются вопросы управления гидродинамическими параметрами потока. Исследования влияния на поток жидкости поля действия центробежных сил позволили разработать новую алмазную пилу, заполненную жидкостью. В этом инструменте снижены температурные напряжения в алмазоносном слое, благодаря чему повышается его стойкость. Помимо этого наличие в инструменте двухфазной среды металл — жидкость снизило уровень звукового давления, что улучшает санитарные условия труда рабочих при обработке различных материалов. В настоящее время проводятся конструкторско-технологические работы по созданию алмазной пилы с улучшенными характеристиками за счет эффективного использования жидкости для снятия температурного напряжения и уменьшения звукового давления в процессе ее эксплуатации.

Замена термореактивных связующих на термопластичные требует решения ряда сложных технологических задач. Из-за большой вязкости расплавов полимеров приходится работать при высоких температурах и давлениях. Для преодоления этих трудностей предложены разные способы, например, пленочная технология.

нагпенянии. олняко при повышенных темпепятупях может протекать интенсивная термическая деструкция термопластов. В отдельных случаях, например при литье под давлением или экструзии возникают высокие сдвиговые напряжения. В этом случае требуется оборудование со строгим контролем температуры и большими усилиями для обеспечения течения расплавов полимеров. Высокая вязкость расплавов термопластичных полимеров не позволяет пропитывать ими пористые наполнители, поэтому расплавленные термопласты обычно совмещают только с дисперсными наполнителями, позволяющими перерабатывать их традиционными методами.

Для совмещения термопластичных полимеров с такими армирующими наполнителями, как ткани, волокна или стальная проволока, можно использовать полимерные пленки, получаемые экструзией. При этом наполнитель укладывается между слоями пленок и материал спрессовывается при повышенной температуре. Технологические трудности, возникающие из-за высокой вязкости расплавов полимеров, можно исключить, используя порошкообразные полимеры, спекаемые в присутствии наполнителя. Однако при этом неполное спекание может приводить к образованию несвязанных и связанных между собой пустот. Термопластичные полимеры можно подвергнуть вспениванию при экструзии или литье под давлением, если в их состав вводить порофоры, которые разлагаются с образованием паров, или газообразных продуктов, либо другие вещества, способные переходить в газообразное состояние при резком снижении давления, например, при выходе расплава полимера из экструзионной головки. Вспененные материалы (пенопласты) часто не относят к композиционным, хотя они являются типичными композиционными материалами.

Влияние пластификаторов на вязкость расплавов полимеров..... 71

Влияние пластификаторов на вязкость расплавов полимеров

Пластификаторы или жидкие разбавители резко снижают вязкость расплавов полимеров [90, 111—118]. Небольшое количество таких добавок особенно резко снижает вязкость при температуре выше Тс. Это обусловливается следующими факторами: 1) пластификатор или разбавитель снижает Тс, и в соответствии с теорией ВЛФ вязкость и время релаксации при изотермических условиях уменьшаются; 2) пластификатор или разбавитель увеличивает длину отрезков макромолекул между зацеплениями согласно уравнению: '