1.5 Особливості протікання стадій при різних способах
отримання нероз’ємного з’єднання
Зварювання в рідкій фазі. Фізичний контакт виникає за рахунок змочування з’єднуємих поверхонь рідким (розплавленим) металом.
Енергія активації — термічна.
Фізико–хімічні процеси:
1) дифузія атомів у межах зони утворення зварного шва та біляшовної зони проходить як у рідкій ванні, так і в металі шва, що
закристалізувався, до повного його охолодження;
2) кристалізація металу шва;
3) хімічні реакції проходять як між металевою, шлаковою та газовими фазами, так і в середині цих фаз;
4) утворення твердих розчинів;
5) релаксація (розсіювання) напруг. Процес розвитку напруг іде як на етапі дії дугового розряду (нагріву), так і на етапі охолодження металу шва.
Стадії А та Б протікають швидко (рисунок 1.9).
Зварювання в твердій фазі. Не відбувається розплавлення поверхонь, що зварюються.
Особливості дифузійного зварювання у вакуумі:
а) фізичний контакт утворюється за рахунок пружно-пластичної
деформації біляповерхневих шарів;
б) активація проходить за рахунок термодеформаційної енергії;
в) утворення хімічних зв’язків;
г) фізико–хімічні процеси:
1) гетеродифузія (внаслідок цього утворюється перехідний шар, котрий в залежності від матеріалів, що зварюються, може бути у вигляді евтектик, евтектоїдів, твердих розчинів та інших сполук);
2) хімічні реакції;
3) рекристалізація;
4) релаксація напруг.
Паяння. Утворення фізичного контакту відбувається за рахунок змочування поверхонь, що з’єднуєються, рідким припоєм. Активація в основному термічна.
Фізико–хімічні процеси:
1) встановлення хімічних зв’язків;
2) хімічні реакції;
3) дифузія;
4) кристалізація;
5) релаксація напруг.
Склеювання. Фізичний контакт утворюється за рахунок змочування з’єднуємих поверхонь рідким клеєм. Процес відбувається в основному без активації.
Фізико–хімічні процеси: в загальному випадку можливі процеси гомеодифузії в межах клейового прошарку, хімічні реакції між клеєм та матеріалом, але спочатку встановлюються міжмолекулярні зв’язки. В багатьох випадках склеювання міцність з’єднання визначається силами
Ван–дер–Ваальса, а також можуть відбуватися дифузійні процеси, котрі завжди закінчуються, як тільки шов закристалізувався. Як правило міцність клеєних з’єднань визначається силами когезії клею, тобто міцністю самого клею.
1.6 Термодинамічне визначення процесу зварювання
При зварюванні завжди в зону зварювання вводять речовину та енергію, з якими в зоні зварювання протікають термодинамічні необоротні перетворення (рисунок 1.13).
Р.Ф. — рідка фаза; Т.Ф. — тверда фаза;
Г.Ф. — газова фаза; Т — термічна енергія;
М — механічна енергія; ТМ — термомеханічна енергія;
О — особа
Рисунок 1.13 — Схема термодинамічних перетворень енергії
та речовини при зварюванні
Зварювання як термодинамічний процес — це одержання монолітного з’єднання з окремих матеріалів за рахунок введення та термодинамічного необоротного перетворення енергії та речовини у місці з’єднання.