Физическая и технологическая свариваемость

Понятие физической свариваемости – материалы физически свариваемы, если процесс образования соединения термодинамически выгоден, то есть сопровождается уменьшением свободной энергии системы.

Если энергии, освобождающейся при уничтожении двух соединяемых поверхностей, для перестройки и искажения решеток в граничном слое будет достаточно, то соединение может произойти самопроизвольно, без дополнительного внешнего воздействия. В противном случае к границе раздела нужно подвести некоторую энергию активации.

Необходимым условием установления металлической связи между атомами твердого и жидкого металла является сближение атомов, которое достигается при смачивании твердого тела жидким. С энергетической точки зрения самопроизвольно такое смачивание будет происходить только в том случае, если работа сил притяжения между жидкостью и твердым металлом (работа адгезии) будет равна или больше работы сил притяжения частиц жидкости друг к другу (работа когезии).

Смачивание зависит от химического сродства между контактирующими металлами, и в первую очередь, от их взаимной растворимости. Металлы, образующие взаимные растворы или химические соединения и имеющие общие фазы на диаграмме состояний, обычно обладают хорошей взаимной смачиваемостью и наоборот. Смачивание улучшается при меньшей разнице температур плавления.

Технологическая свариваемость – материалы свариваемы технологически, если при существующем уровне технологии можно получить работоспособное сварное соединение.

Физическая свариваемость не всегда совпадает с технологической по следующим причинам:

1) воздействие условий внешней среды (O₂, H₂, CO₂, N₂, орг.вещества);

2) малая пластичность одного или обоих свариваемых материалов;

3) большие остаточные напряжения после сварки (большие упругие деформации кристаллических решеток) свариваемых материалов.

Задача инженеров – сварщиков – приблизить технологическую свариваемость к физической. Пример (МВТУ) – УЗК (кость – п/проводник СаО и др. + белковое вещество сложного строения с молекулой ≈ 10⁴ атомов).