Сварка — получение неразъемных соединений посредством установления атомных связей между соединяемыми частями при их нагревании и (или) пластическом деформировании.
Элементарные связи удерживают каждый атом внутри кристалла симметрично направленными силами. На свободной поверхности тела атом неуравновешен вследствии отсутствия или ослабления связей с внешней стороны (рис. 002-01)
Энергетический барьер потенциальной энергии εn система атомов у поверхности кристалла (а) и на границе твердой и жидкой фаз εr в начальный период их контактирования (б): εо — энергия связи атомов внутри кристалла
Это увеличивает потенциальную энергию поверхностного слоя, поэтому при соединении тел требуется введение извне механической или тепловой энергии для преодоления энергетического барьера (рис 002-02) .
Внешняя механическая энергия деформации будет затрачена на преодоление сил отталкивания, возникающих между поверхностными атомами сближаемых тел. Когда расстояния между ними становятся близкими к межатомным, в решетке кристаллов возникают квантовые процессы взаимодействия электронных оболочек атомов.
Тепловая энергия, сообщенная поверхностным атомам при повышении температуры, увеличивает флуктуационную вероятность развития процессов электронного взаимодействия и облегчает соединение.
Схема-модель поясняющая термодинамическое определение, и классификация процессов сварки:
Практическое получение монолитных соединений осложнено двумя факторами:
- свариваемые поверхности имеют микронеровности, поэтому при совмещении поверхностей контактирование возможно лишь в отдельных точках;
- свариваемые поверхности загрязнены, так как на любой поверхности твердого тела адсорбируются атомы внешней среды.
Для качественного соединения изделий необходимо обеспечить контакт по большей части стыкуемых поверхностей и активацию их.
Активация поверхности состоит в том, что поверхностным атомам твердого тела для перевода их в активное состояние сообщается некоторая энергия, необходимая для разрыва связей между атомами тела и атомами внешней среды, насыщающими их свободные связи. Такая энергия активации может в общем случае быть сообщена в виде теплоты (термическая активация), упругопластической деформации (механическая активация), электронного облучения и других видов воздействия (табл.002-01)
| Сварка без давления плавлением | Сварка с давлением | Сварка с давлением |
| Термические процессы | Термомеханические процессы | Механические процессы |
| Газовая Дуговая Лазерная Плазменная Термитная Электронно-лучевая Электрошлаковая | Высокочастотная Газопрессовая Диффузионная Контактная Кузнечная Печная | Взрывом Магнитно-импульсная Трением Ультразвуковая Холодная |
