Термодинамическое определение и баланс энергии процесса сварки

Анализ физико-химических особенностей получения сварных и паяных соединений позволяет установить наличие в зоне сварки двух основных физических явлений, связанных с необратимым изменением состояния энергии и вещества (рис. 20):

• введения и преобразования энергии;
• движения (превращения) вещества.

Вид, интенсивность и характер преобразования вводимой энергии – вот главное, что определяет вид процесса сварки. Причем введение энергии всегда является необходимым условием сварки, так как без этого невозможна активация соединяемых поверхностей. Введение вещества необходимо только при некоторых видах сварки плавлением и пайки, причем энергия в этих случаях может вводиться также с расплавленным материалом.

Характер движения (переноса) вещества в зоне сварки сильно меняется от процесса к процессу. Движение значительно при сварке в жидкой фазе и пайке, особенно при наличии присадочного материала. При сварке давлением с нагревом материал в зоне стыка испытывает незначительные превращения и существенным является только движение вещества через стык в результате диффузии.

Холодная сварка реализуется практически без движения вещества, если не учитывать переползания дислокаций и выхода их на поверхность. Исходя из сказанного, можно дать следующее термодинамическое определение процесса сварки.

Склеивание, цементирование и другие соединительные процессы, обеспечивающие монолитность соединения, в отличие от сварки и пайки, как правило, не требуют введения энергии. Они реализуются обычно за счет введения и преобразования вещества (рис. 21).

Рассмотрение термодинамической структуры процессов сварки позволяет классифицировать их по виду введенной энергии на термические Т, термомеханические ТМ и механические М процессы (рис. 20.).