Разстилане на стопилката върху повърхността на твърд метал, Светът на заваряването

СЪДЪРЖАНИЕ

Разпръскване на стопилката върху повърхността на твърд метал

В пряка връзка с намокрянето е разпръскването на метална стопилка върху повърхността на твърд метал: колкото по-добре стопилката намокря твърдата повърхност, толкова по-добре се разпространява върху нея.

Разпространението на една капка обикновено не продължава безкрайно, а само до определена граница. След спиране на процеса на разпръскване на капката, условията за нейното равновесие върху металната повърхност се изразяват с уравнението

Уравнение (1) предполага

Анализът на израз (2) ни позволява да направим следните заключения:

ако повърхностното напрежение между твърдо тяло и газ е по-голямо, отколкото между твърдо тяло и течност (σtg > σtzh), тогава контактният ъгъл θ е остър;
ако σtg 0, намаляването на σtzh причинява увеличаване на cos θ, намаляване на θ в рамките на 90–0 °, т.е. подобряване на омокрянето;

б) когато σtg - σtzh σtzh, т.е. θ 90 °, и cos θ има отрицателна стойност, тогава те казват за липсата на намокряне.

Разтекаемостта е сложна характеристика, която зависи от много голям брой фактори. Един от основните фактори, определящи разстилаемостта, е съотношението на повърхностните напрежения на границите твърдо-газ, твърдо-течно и течност-газ.

Скоростта на разпръскване до голяма степен зависи от вискозитета на стопилката и ако стопилката се разпространи при температура под началната точка на кристализация (точка на ликвидиране), тогава зависи и от нейната течливост. Ефектът на течливост се проявява само при горещо покритие със сплави, които кристализират в широк температурен диапазон. Забележим ефект върху способността за разпръскване се оказва от гравитацията, която има тенденция да намали височината на падане, както и наличието наразтопена повърхност на силен оксиден филм.

Проблемът за взаимното намокряне на реални метални двойки все още не е достатъчно проучен. Недостатъчните данни правят невъзможно да се каже предварително кои метали могат да мокрят и кои не.

Разпространението на стопилката върху твърда метална повърхност е силно повлияно от грапавостта на повърхността.

Ако повърхността на грапавото тяло е и пъти по-голяма от гладкото, тогава уравнение (1) приема формата

Решавайки заедно равенства (2) и (4), получаваме

От израз (5) следва, че косинусът на контактния ъгъл (θ′) върху грапава повърхност е толкова пъти по-голям от косинуса на контактния ъгъл (θ) върху гладка повърхност, колкото действителната площ на грапавата повърхност е по-голяма от гладката. Това предполага двоен ефект на грапавостта на повърхността върху намокрянето. Ако стопилката намокри металната повърхност, т.е. θ′ 0, тогава увеличаването на грапавостта води до увеличаване на cos θ′, т.е. до намаляване на θ' и, следователно, до подобряване на омокрянето. За случая на ненамокряне, когато θ′>gt; 90°, a cos θ′ 90°).

От анализа на горните съображения следва, че намаляването на омокряемата повърхност, дължащо се например на включвания, които не са омокряеми от стопилката върху повърхността, действа по същия начин като намаляването на грапавостта на повърхността, т.е. намалява добрата омокряемост.

Тъй като намокрянето е в пряка връзка с повърхностното напрежение, естествено е да се предположи, че намокрянето и разпространението ще варират в зависимост от вида на метала. Въпреки това, няма причина да се смята, че омокрящата способност е присъщо свойство на този метал. Трябва да се помни, че намокрянето и разпространението зависят не само от повърхностното напрежение на твърдия метал и стопилката, но и от стойността на междуфазното напрежениемежду тях (σtzh). Тъй като σtzh е стойност, присъща на всяка конкретна метална двойка, способността за омокряне не трябва да се разглежда като индивидуално свойство на един метал, а като взаимно свойство на тази конкретна метална двойка. Следователно, един и същ течен метал може да намокри и да се разпространи по различен начин върху повърхността на два различни твърди метала, при равни други условия.

Горната информация показва, че разпространението на стопилката зависи от естеството на твърдия метал, но естеството на тази зависимост от своя страна се определя от естеството на използвания поток. Следователно омокрянето трябва да се разглежда не като индивидуално свойство на даден метал и дори не като колективно свойство на двойка метали, а като обобщено свойство на всяка конкретна тройна система твърд метал-топилка-поток. Подобно разбиране на механизма на намокряне отваря широка възможност за разработване на технологични процеси за свързване на всякакви метали, чието намокряне изглежда невъзможно при нормални условия.