ТЕОРИЯ сварочных процессов

Растекание

Способность жидкости распространяться по поверхности твер­дого тела с образованием в пределе мономолекулярного слоя на­зывается растеканием. Это самопроизвольный процесс, приводя­щий к равновесию в системе. Тенденция к растеканию существует, если увеличение поверхности покрытия жидкостью подложки со­провождается уменьшением энергии Гиббса системы жидкость - подложка - среда. Для жидкости, лежащей плоским слоем, прира­щения ее межфазной поверхности Асоц и общей поверхности с подложкой Acoj_jj примерно одинаковы. Поэтому приращение энергии Г иббса принятой системы составит

AG = Асо(стп + ст^п - Ст]). (8.79)

Выражая приращение энергии Г иббса на единицу поверхности, с учетом соотношения (8.78) можно записать:

Act = стп (1 - cos0). (8.80)

Из выражения (8.80) следует, что при значениях краевого угла, обеспечивающих смачивание (cosO < 1, рис. 8.17, б), приращение

поверхностного натяжения Аст и приращение энергии Гиббса AG положительны. Ситуация не изменится, если cos0= 1, т. е. даже при абсолютном смачивании (cos0= 1) жидкость самопроизволь­но растекаться не будет. Условие самопроизвольного растекания (AG < 0) соответствует неравенству cos 0 > 1, и тогда зависимость (8.78) и понятие смачиваемости теряют смысл.

Работа, совершаемая системой при растекании жидкости на единице поверхности, 8ЛПмах = - ЛG, называется коэффициен­том растекания и обозначается Sp. Коэффициент растекания выра­жается формулой

Sp =CJi - CJn _CTi-iI - (8.81)

Чем больше значение Sp, тем большую скорость растекания жидкости по подложке следует ожидать. Растекаемость жидкостей играет важную роль в процессах пайки и сварки. Большая расте­каемость припоев обеспечивает большую производительность пайки и высокое качество паяных соединений. Растекаемость шла­ка по поверхности жидкого металла увеличивает радиус перехода от шва к зоне термического влияния и является необходимым ус­ловием для активной его обработки (легирование, рафинирова­ние). Повышению растекаемости жидкого металла по поверхности твердого тела способствует рост температуры и снижение меж­фазного натяжения на их поверхности. Высокие смачиваемость и растекаемость керосина используются при контроле сплошности сварных соединений.