428k
3 года назад · 3 фото · 7911 просмотров · 31 комментарий
Сварка в космосе: почему металлы сами прилипают друг к другу? (3 фото)
В космосе человек сталкивается с неожиданными эффектами — привычные вещи начинают вести себя совершенно неправильным образом.
Одним из таких феноменов является холодная сварка — металлы внезапно спаиваются между собой без всяких видимых причин.
Если на Земле, чтобы создать сварное соединение нужно специальное оборудование, электроды, проволока, температура и энергия, то в космосе оно может образоваться само собой.
И создать множество проблем для астронавтов и исследователей.
Что представляет собой холодная космическая сварка?
Какие трудности из-за нее возникают?
Можно ли предотвратить образование спонтанного сварного соединения в космосе?
Закрой за мной дверь…
30 лет назад НАСА запустило в сторону Юпитера зонд Галилео. Но при подлете к объекту 3 из 18 ребер специальной антенны для передачи данных отказались раскрываться.
Ничего не помогло. Исследователям на Земле пришлось задействовать малую запасную антенну и довольствоваться худшим качеством данных.
В 1965 году первый американский астронавт вышел в открытый космос. Когда его работа снаружи была завершена, он не смог закрыть изнутри люк, использованный для выхода. А это создавало угрозу жизни. Пришлось подключиться всему экипажу. Только объединенными силами, с большим трудом им удалось закрыть люк.
Шлюзовой люк МКС
Через некоторое время по плану астронавты должны были выкинуть из корабля ненужное оборудование. Но они попросту не рискнули больше открывать коварный люк.
Причиной этих и других подобных случаев в космосе считают спонтанную холодную сварку.
Но что заставляет металлы внезапно спаиваться между собой?
Свободные электроны
Металлы имеют кристаллическую атомную структуру. По углам решетки находятся положительно заряженные ионы. А вот электроны находятся в свободном движении, перемещаясь по куску вещества.
В земных условиях их выход за пределы металла ограничен, так как вокруг находятся частицы газов атмосферного воздуха. Особую роль играет кислород. Из-за него на поверхности многих металлов постоянно присутствует тончайшая окислившаяся пленка — оксид.
Еще в XVIII веке исследователи предположили, что если убрать слой газа и предотвратить окисление, то частицы из одного куска металла смогут проникнуть в другой. И наоборот. Таким образом, создастся необыкновенно прочная молекулярная связь — холодная сварка.
Аппарат для вакуумной сварки
В XX веке ряд экспериментов подтвердил эти предположения. Сварку в вакууме стали использовать в ряде отраслей промышленности.
А вот в космосе она иногда создает проблемы со внезапным образованием ненужного соединения.
Там роль играет не только естественный вакуум, но и высокая чистота поверхности металла.
Все решаемо!
Осознание проблемы помогло начать искать пути ее решения.
При проектировании подвижных металлических объектов и деталей космического корабля или зонда используют материалы, не склонные к спонтанной сварке между собой. Для дополнительной защиты металлы покрывают специальными составами смазками, предотвращающими взаимообмен электронами.
Метки: #интересно #космос #металлы #познавательно #сварка #удивительно #факты #фото
вспомнилось в школе показывали на физике если потереть друг об друга два алюминиевых цилиндра торцами, то они склеиваются
Интересно а приваренные таким образом детали при возвращении на Землю разваливаются или нет? А так конечно интересно что будет если алюминий к стали приварить что получится?
Если алюминий приварить к стали, то получится биметалл.
Не расклеятся, т.к. атомы обеих поверхностей имеют общую электронную оболочку. Т.е. поверхности становятся единым целым куском.
"Пришлось подключиться всему экипажу. Только объединенными силами, с большим трудом им удалось закрыть люк."
Как говорится, а вот с этого места поподробней.
Каким образом весь экипаж подключился к закрытию внешнего люка?
Ну один снаружи толкал, а другой изнутри дергал. Что непонятного-то?
Видимо надо было на писать "открытого внешнего люка". Наверное тогда бы до многих дошло быстрее. Я надеюсь вы не думали что весь экипаж открыл внутренний люк шлюзовой камеры при открытом внешнем?
Вообще-то это был сарказм. Я сильно рассчитывал на то, что меня прочитают адекватные люди.
Упс! Тупанул.
"привычные вещи начинают вести себя совершенно неправильным образом".
Эт почему неправильным то, если это законами физики объясняется. Непривычным тогда уж, но не неправильным
Скорее - пригорел
А прогоревший металл, гораздо быстрее ржавеет!
Горение и ржавление - это окисление. Просто время и реагенты разные, а результат тот же.
Это да.
Совершенно разные процессы.
Одно - окисления.
Второе - коррозия
Коррозия это все же гидратирование с образование оксидов и гидроксидов.
Горение гидроксидов не дает от слова - никак.
это разве не в школе рассказывают?
В какой?Высшей?Про диффузию металлов рассказывают, но там необходимо приложение сил к "свариваемым" деталям и ровная поверхность прилегающих поверхностей.
Я вообще наблюдаю тенденцию, что многие с какого-то йуха предполагают, что все вопросы физики, генной инженерии, макро и микроэкономики, астрофизики, психологии, лингвистики, вирусологии преподают в школе..
В американских, откуда этот пост, видимо, нет.
Как говорится, если прогуливать уроки физики и химии, то мир буден наполнен неведомым волшебством ))))
ну может у вас была школа для отсталых, нам про этого рассказывали в последних классах школы
Найди мне учебный материал, где это написано...Продвинутый ты наш...
Если преподаватель что-то там рассказывал про сварку вакуумом или эффект Джанибекова, не значит, что это входило в программу нормальной школы
Подтяфкиваешь Ego?
Большинство подвижных деталей, окрашено. К чему бы это?
А что такое диффузионная сварка в вакууме так вот тебе коротенько совсем.
Процесс диффузионной сварки в вакууме был разработан в 1953 году Н. Ф. Казаковым.
Определения и сущность диффузной сварки описаны в ГОСТ 19521-74.
Диффузионная сварка производится воздействием давления и нагревом свариваемых деталей в защитной среде. Перед сваркой поверхность детали обрабатывают по 6 классу шероховатости и промывают для обезжиривания ацетоном.
Температура нагрева составляет 0,5 – 0,7 от температуры расплавления металла свариваемых деталей. Высокая температура обеспечивает большую скорость диффузии и большую пластичность деформирования металла. При недостаточной диффузии в сварке используют металлические прокладки (фольга из припоя ВПр7 толщиной 0,1 – 0,06 мм.) или порошок (фтористый аммоний), прокладываемые в месте сварки. Перед сваркой фольгу приваривают к поверхности одной из деталей с помощью контактной сварки. В процессе сварки прокладка расплавляется.
Процесс сварки осуществляется с использованием разных источников нагрева. В основном применяют индукционный, радиационный, электронно-лучевой нагрев, нагрев проходящим током, тлеющим разрядом или в расплаве солей.
Сварка протекает при давлении в камере – 10 2 мм. рт. ст. или в атмосфере инертного газа (иногда водорода). Вакуум или защитная атмосфера предохраняет свариваемые поверхности от загрязнения.
Сварка производится сжатием деталей с давлением 1 – 4 кгс/мм2. Давление, применяемое при способах сварки без расплавления материалов, способствует разрушению и удалению окисных плёнок и загрязнений на поверхности металла, сближению свариваемых поверхностей до физического контакта и эффективного атомного взаимодействия, обеспечению активации поверхностей для протекания диффузии и рекристаллизации. Различается сварка с высокоинтенсивным силовым воздействием (свыше 20 МПа) и сварка с низкоинтенсивным силовым воздействием (до 2 МПа).
Диффузионная сварка походит в две стадии:
сжатие свариваемых поверхностей, при котором все точки соединяемых материалов сближаются на расстоянии межатомных взаимодействий;
формирование структуры сварного соединения под влиянием процессов релаксации.
Школьная программа, бл"ть?))
В учебных материалах такого не помню, но в книгах научной фантастики данное свойство описывается, я узнал это ещё в далёких восьмидесятых годах, когда открыл для себя читальный зал.
Ну и?Где хоть слово про высокий вакуум?Про необходимые условия диффузии при заданных параметрах?Что это за сайт?Имеет он отношение к школьной программе или к довузовской или вузовской подготовки?Ключевое только: "В силу особенностей механизма протекания диффузия в твердых телах – процесс маловероятный. Не несмотря на люди научились использовать его в промышленности."
Нарыл?Теперь - разгребай.
Тоже помню такую лабу, только без алюминиевой трубки. Просто два цилиндра свинцовых.
Вы с ума посходили или читать разучились?Где в этих лабах вакуум?Где космос?Я тоже делал эти лабы и сцеплял бруски, это совсем другое.