3. Физические особенности образования сварного соединения на примере двух монокристаллов

При сближении монокристаллов с ювенильными поверхностями на расстояние1 ангстрем,т.е.1ангстрем= , на котором действуют атомные связи, то их соединение не произойдет из-за существования сил межатомного отталкивания.

Каждый атом внутри кристалла уравновешен и находится как взаимодействия электронных оболочек атомов. бы в потенциальном ящике с энергией . Если для перемещения атомов внутри тела необходима энергия , то для выхода в окружающую среду и преодоление сил отталкивания необходимо введение внешней энергии . В этом случае в решетке кристаллов возникнут квантовые процессы. Общая энергия системы начнет снижаться и с исчезновением двух поверхностей произойдет образование монолитного соединения.

Энергия активации – это внешняя энергия, позволяющая атому преодолеть энергетический барьер поверхностных атомов.

3. Энергия активации. Виды активации поверхностей свариваемых кромок

Т.к

Три необходимых условия образования сварного соединения:

1. Ювенильность поверхностей свариваемых кромок; (т.е. обеспечить поверхность, свободную от других инородных атомов

2. Сближение 2-х соединяемых деталей на межатомное расстояние;

3. Активация атомов свариваемых кромок

то

Энергия активации – это внешняя энергия, позволяющая атому преодолеть энергетический барьер поверхностных атомов.

Физическая сущность процесса сварки заключается в образовании прочных связей между атомами или молекулами на поверхности соединяемых заготовок. Для получения сварного соединения требуется сблизить соединяемые поверхности на расстояния, в пределах которых начинаю действовать межатомные силы сцепления, и создать необходимые для возникновения межатомных межмолекулярных связей условия: определенные температуру, время контакта и качество поверхности. Поэтому требуется введение определенной энергии для активации состояния поверхности с целью ослабления связей поверхностных атомов с телом и разрыва связей с атомами внешней среды.

Виды активации:

Энергия активации сообщается ввиде теплоты, упругопластической деформации и электронного, ионного и других видов облучения. В результате поверхностные атомы металлов и кристаллических неметаллических материалов образуют общие для соединяемых заготовок кристаллические решетки, а на поверхности пластмасс происходит объединение частей молекулярных цепей.

3. Физические процессы при сварке плавлением в жидкой среде.

Вводимая в свариваемые кромки тепловая, радиационная или химическая энергия расплавляет их, образует перемещающуюся со скоростью сварки вдоль соединения ванну жидкого металла, называемую сварочной ванной.

Окислые пленки и адсорбированные на поверхности свариваемых кромок газы разрушаются под действием тепла, тепловой энергии, расплавляются и выплывают из жидкого металла, образуя ювенильную поверхность, активированную теплом под расплавом, защищающую ее от атмосферных газов и влаги. В сварочной ванне и прилегающих к ней зонах термического влияния идет усиленная диффузия компонентов расплава. Адгезия атомов на твердых кромках сварочной ванны и охлаждение жидкого металла в хвостовой части приводит к сближению атомов и кристаллизации, при которой слабые адгезионные связи заменяются на метллические и химические. Так образуются соединения при газовой, электрошлаковой, плазменной, электро – лучевой, лазерной, термитной и всех дуговых способах сварки.

Сорбция – поглощение вещества из окружающей среды.

Абсорбция – поглощение вещества из раствора или газа всем объемом твердого вещества.

Адсорбция – поглощение вещества из раствора или газа поверхностным слоем твердого тела.

Химсорбция – процесс сорбции, при котором поглотитель и поглощаемое вещество вступают в химическую реакцию.

Адгезия – сцепление, прилипание поверхностей разнородных тел, достигается при сварке, пайке, склеивании, напылении, а также при образовании окисных, сулбфидных и других покрытий.

Ювенильная поверхность – чистая, свободная от инородных атомов поверхность.

Способы сварки делят