При контакте твердых фаз с расплавленными происходит их взаимодействие, интенсивность которого определяется параметрами состояния и химическим составом фаз. Под термином «взаимодействие» понимают весь комплекс процессов, который имеет место при контактировании фаз: смачивание, диффузия, а также растворение, изменение структуры и химического состава твердой фазы.
Смачивание основного металла расплавленным легкоплавким создает условия для растворно-диффузионных процессов на границе твердой и жидкой фаз. Поскольку на этой границе реакции идут в гетерогенной среде между металлами, находящимися в различных агрегатных состояниях, то развитие реакций связано не только с химическими превращениями, но и с переносом веществ из глубины фаз к поверхности взаимодействия из зоны реакции. Следует пояснить, что такой метод сварки применим при изготовлении душевых лотков. Более того, благодаря именно такому методу, с помощью которого изготавливаются душевые лотки — цены стали ниже.
Таким образом, процесс образования, геометрия и структура интерметаллических слоев определяются не только смачиванием, но также и растворением более тугоплавкого металла в расплаве сварочной ванны. Скоростью образования этих процессов определяются режимы сварки разнородных металлов.
В замкнутом объеме сварочной ванны на жидкий металл действует ряд возмущающих факторов со стороны дугового разряда и процесса переноса присадочного металла. Эти возмущения вызывают конвекционные потоки, которые в значительной мере определяют характер физико-химических превращений.
Кинетика растворения твердого металла в жидком — один из существенных факторов взаимодействия разнородных металлов, в частности сталей со сплавами алюминия, меди со сталью и др. Вопросы перемешивания металла сварочной ванны изучены недостаточно, и точных количественных соотношений теория сварки пока дать не может.
Скорость реакционной диффузии зависит от природы диффундирующего металла и матрицы, температуры процесса, в то время как скорость растворения зависит от соотношения площади растворяющейся поверхности и объема расплава, режима перемешивания. Отсюда вытекает возможность регулирования соотношения скоростей роста и растворения интерметаллической прослойки, что представляет технологический интерес. Установление основных закономерностей взаимодействия различных сочетаний металлов даст возможность подобрать режим сварки соединений этих металлов.
28 марта 2013
