Казаков Н.Ф. Диффузионная сварка материалов
Подождите немного. Документ загружается.
ш4ффу'ионная
[7з0анце
впорое'
перерабопанное
ш 0ополненное
{_р
техн.
наук
н.
ф. нА3Анов
свАРкА
москвА
кР1АшиностРовнив
>
1976
6п4.3
к14
удк
621.791.4:б39.378'3
[(азаков
н.
Ф'
к14
.['иффузиоглная
сва-рка
матеоиалов
'
Азд'
2-е'
перераб.
,
Ё""^м
'"-й!й""'''р''"""'
1976
г'
3!2
с.
{
прило}кение
1-48
с'
в книге
и3ло)кень!
оснош
тео-р-ии^и
технологии
диффузионной
сварки
"'""р'|!1}Ё'1
",'''о.'
!р94{.у"ъъ::;-?,Ё%,"";,']'?|}??'}?
преимущества
этого
способа'''"д11::-}':,.;;,')'Ёй'
!1э6в'.])
'
к',г"
Б8ЁБуц.:,-*_}":^т'""":*а;Ё:}:''.-""Ё!3Ё}'#
"ЁЁЁЁЁЁ,.
Ё"ффу1''н
йой
.сва-р^ки
более
подрооно
рассуо_]!_::::'.?'|1]"]]{,"'
'"й?"оиалоБ,
показан
накоплен_
металлов,
',ла,о"
и
нёметалличес*'-1
-у::
ный
опыт
"";;;";;;''";;
отечественнь1*-'|о"д'р*,"иях
и намечень|
перспективы
д?}тьнейшсго
развитня"Б'6'"Б'"'Ё')Ёсййо'о
спосо6а
сварки'
ппстоуктооов'
технологов'
зани_
кн
и га
р
а
ссч
ит
а н
а н
а
-и
я
)к
ен
е
р
'
т 1*''1^";|у#"",ж*'|,!}}?^?
?*"""'
-
мающихся
соединением
(сваркой'
паякой)'металлических
и немет:
лических
материалов'
3!206_621
.
6п4.3
(@-овэ-ть
Рецен3ент
д-р
техн.
наук
1}{'
Б.
[1оплавко_]!1ихайлов'
(Ф йздательство
<<}4атлит;острое}!ие>
1976
г'
[1релисловие
Развитие
современь]ой
науки и техники требует
для
с]оздания
различнь|х
конструкций применения
]!1еталлов'
сплавов
и
неметаллов,
обладающих вь1сокими
механическими
свойствами
при
ра3личнь1х
температурах
и
нагрузках; корро3ионт{ой и эро_
3ионной стойкостью
в
ра3личнь]х
средах;
физинескими
свойствами'
не
изменяющимися при во3действии
на них электромагнитнь!х
и электрических
полей'
радиоактивнь1х
лучей и т. п.
(
таким
материалам
относятся
некоторь1е вь1сокоуглеродисть]е
(конструк-
ционнь1е
и
теплоустойнивьте)
стали и чугунь|; коррозионно-стой-
кие
стали;
)каропрочнь]е
сплавь1;
цветнь1е
металль|
(медь,
.алюми-
ний,
магний);
сверхтвердь{е
сплавь1;
тугоплавкие
и активнь1е
ш{еталль!
и их
сплавьт' металлокерамические
материаль1
(кера-
мика'
кварц'
стекло'
графит,
ситалль!' керметь1'
сапфир
и
др.).
А4т:огие
и3
этих материалов
дорогостоящие'
мало
пластичнь!' не-
рас'гворимь]
друг
в
друге'
имеют
вьтсокую температуру плавле-
нгтя.
€оединение
этих материалов
в боль!пинстве
случаев свя3ано
с
определеннь1ми
трудностями.
111ироко
применяемь1е
способь1 сварки плавлением и контакт_
ной
сварки
не
могут
преодолеть
барьер несовместимости' при_
сущий
миру
металлов'
сплавов и
неметаллических материалов'
и
получить
вь1сококачественное
соединение многих и3
них.
|1реодо-
леть
этот
барьер
помог
открьттьтй, исследованнь:й
и
разработанньтй
в
€€€Р
для
промь]1пленного
применения
автором настоящей
раооть!
способ
диффузионного
соединения
материалов
в
вакууме
и
га3овь|х
средах.
|1редлох<енное
автором
ранее
определение
диффу3ионной
сварки:
<|1олунение
данного
вида монолитного
соединения
объяс-
няется
во3никновением
металлических
свя3ей
в
ре3ультате
ло_
кальной
плас'гической
деформации
при
повь]1пенной температуре,
максимального
сбли>кения поверхностей
и взаимной
диффузии
в
поверхностнь1х
слоях
контактирующих материалов)
кратко
и
точ_
но
опись!вало
принципиальнь1е
особенности
процесса
соединения.
..^-0днако
в
последнее
время
диффузионная
сварка
на1|]ла 1пиро-
кое
применение
при
соединении
как металлических' так и
неме-
таллических
материалов
и металлов
с
неметаллами;
в
зоне
соеди'
нения
могут
появляться
не
только
металлические'
но
и
другие
,{'й.,",'.'связи.
|1оэтому
1!
комисс-и_ей
}[е>кдународного
инсти'
;;;;ъъ;;/]ййсг
в
Аюсёел
ьдорфе
(
Ф
Р
|)
в
1 973
г'
п
р
ин
ято
_"^1р^!;
;Ё;;й;';;о\*узиойБй-
сварки'
'в
6олее
утонненной
и
строгой
редакции:
<.(иффузионная
ёварка
в
твердом
состоянии
-
способ
получения
монолитного
соединёния'
образовавшегося
вследствие
во3никновениясвязейнаатомномуровне'появивш-их.сявре3уль-
тате
максимального
сближения
контактнь|х
поверхностей
3а
счет
локальной
,,..'""".1ой
деформации
при
повь|шенной
темпера_
;'';;
обеспечивающей
"заБуч.диффузию
в
поверхностнь!х
с.1:оях
соединяемь!х
материалов>
[оо]'
-_
-А'ффу.ионная
сварйа
_
это
про11есс'
при
котором детали'
находясь
в
тесном
йонтакте
при
контролируемом
давлении'
нагреваютс"
д'
,'1',ной
темпер1турьт
в
течение
определенного
периода
времени'
5"и
зада"нь1е
условия
по3воляют
посредством
местной
пластической
деформации'
со3дающей
максимальное
сбли-
}кение
поверх!1остей,
и
йассопереноса
(лиффузии)
з]9у:3
мех(ду
двумя
соединяемь1ми
частями
детали
обеспечить
равнопрочность
основного
материала'
!.иффузионная
сварка
о6ладает
цель1м
рядом
достоинств:
она
,"
|Ё"?;}Ё.
дорогостоящих
припоев'
электродов,
флюсов'
-:.3^ч5
",*'й]',,'более
того'
отпадает
необходимость
в
последующеи
;й;;;;;;ой
йрао''ке'
так
как
нет
окалинь1'
1шлака
и грата'
что
исключаетпотеРюценногометалла;массаконструкциинеуве-
личивается'
что
неизбе>кно
при
других
видах
сварки'
пайке
и
склеивании;
детали
не
коробя1ся,
ёвойства
металла
в 3оне
соеди-
нения
не
и3меня}отся,
поскольку
нагрев
локален;
":3!-1'
проис-
ходит
при
невь1соких
температурах
й
д'',*,'"х;
отпадает
необ-
ходимость
'
".р*й|,о'{{.]
пфш'аетс"
качество
изделий
и
уве-
личивается
срок
их
слу}коь1
!о+]'
__
||римененйе
вакуума
при
диффузионной
сварке
позволяет
получить
соединение
с
минимальным
содерх{анием
вреднь1х
при_
месей,
да}ке
при
сварке
вь|сокоактивн,тх
йеталлов'
Бакуум
обла_
дает
такими
преимуйествами'
как
простота
получения
и
контроля;
отсутствие
трансп6ртнь!х
и
складских
расходов
делает
примене-
ние
его
экономи'ески
более
вь1годнь1м'
чем
инертнь1х
газов'
€оединения'
полученнь1е
ука3аннь]м
спос9!9у,
по]1рочности'
пластичности'
плотности'
термической
и
корро3ионной
стойкости
полностью
'',**,Б-'р*'о',1"""*,
предъявляемьтм
к любьтм
от-
ветственнь1м
конструкциям'
"-'йбй
ййо6узионй6*
сварке
в
вакууме
не
происход""
-1:'1.{91::
'уй''*
э1тё|'гии,
га3ов'
йелкодисперсной
пь{ли'
1]9 _1у""'
место
при
сварке
,',"'*"'-*.
3то
весьма
ва)кно
для
охрань1
3доровья
человека.
.|!.иффузионная
сварка
по
своей
природе
_
вь|сокопроизводи_
тельнь:й
.р
у,
,''Б*';;;;;
'ор
.о''к,
т]здёлмй,
легко
поддающийся
;;;;;;;;;ййй.
о"
позволяёт
соеди1{ять
3а
один
прием
сотни
и
6
ть1сячи деталей,
полученнь|х 1птамповкой,
прокаткой
или
прессо_
ванием
в
сло}кнь]е
у3ль|
и конструкции
при вь1соком
коэффициенте
использования
материалов.
9то по3волило
с
помощью
диффу_
зионной
сварки
вести
окончательньтй
процесс
-
сварки и
сборки.
€ледовательно,
процесс
диффузионной
сварки
-вьтсокопро_
и3водительнь:й,
не требующий
3начительнь|х
давлений,
позволя-
ющий
получать
преци3ионнь1е
соединения'
равнопрочг{ь|е
основ-
ному
материалу.
|1роблемной
наунно-исследовательской
лабораторией
диффу-
зионной
сварки
в
вакууме' как
головной
организацией,
и
дру_
гими
многочисленнь1ми
органи3ациями
и
предприятиями
прове-
день1
ва)кнь1е
теоретические и
экспериментальнь1е
исследования'
разработань1
новь1е типь1
сварочньтх
диффузионнь|х
вакуумнь|х
установок
с исполь3ованием
различнь1х
источников
нагрева
и
систем
с)кимающего
давления'
позволив1шие
3начительно
рас1пи-
рить
область применения
диффузионного
соединения.
€
помощью
диффузионной
сварки
в
вакууме
полученьт вь1соко-
качественнь1е
соединения керамики
с
коваром' медью'
титаном'
}каропрочнь|х и
тугоплавких
металлов
и
сплавов, электроваку-
умнь1х
стекол' оптической керамики'
сапфира, графита
с
метал-
лами'пористь|х,
волокнисть|х
и поро1пковь1х
материалов
и
др.
|34].
(пособ
диффузионного
соединения материалов
на1пел про-
мь]1пленное
применение
на
700
предприятиях.
Б промь|||]ленности
и опь]тном
производстве
ра6отает
около
700
установок
для
соеди-
нения более
560 пар
разнороднь1х
материалов.
||ри этом
3а
послед-
ние
годь1
экономический эфект
составил
несколько
десятков
миллионов
рублей.
3та экономия по мере
ввода в
эксплуатацию
новь1х
установок
будет
непрерь|вно возрастать.
Работьт
в
нагпей
стране
в
этой
области послух{или т9лчком
к
распространению
диф-
фузионной
сварки
и
за
рубе>ком
[36].
-
3а
время'
про1шед1пее
с
первого
у|3да|1|1я
книги' в
€оветском
(-оюзе
и
за
рубе>ком
вь]полнено
и опубликовано
по
диффузионной
сварке
в
вакууме
больтпое количество
работ
теоретического
и при_
кладного
характера. 3начительно во3рос
объем промь1шленного
внедрения
ее
ре3ультатов.
|1оэтому
вознйкла
необходимость и3дания
новой
книги'
в ко-
торой
бьтли
бьт обобщень: и и3ло}кень1
последние
достих<ения
в
об-
ласти
диффузионной
сварки
металлов'
сплавов и неметаллических
материалов
Б
предло>кенном
изда\1ии книга заново
переработана'
рас1пи_
рена
и
пополнена
новейп:ими
даннь1ми'
содерх(ит значительньлй
объем
информации
для
конструкторов'
технологов'
специалистов_
сварщиков
по
производству
ма1шин' аппаратов,
приборов.
^_
\ак и
всякий
другой
труд, эта книга'
ра3умеется
не свободна
9г
недостатков.
Автор
3аранее
при3нателен
всем
организациям
]-9"ц,''
которь}е
своими
замечаниями
и
предлох(ениями
помогут
эти
недостаткй
в
будущем
устранить.
Фсобенности
диффу3ионной
сварки
€ушествующие
способь1
сварки
условно
делятся
на
две
основнь]е
группь1:
сварку
плавле!{ием
и
сварку давлением
(без
оплавления).
|!ри
сварке
плавлением
кромки
соединяемь1х
деталей
расг1лав-
ляютсяи3азормех(дунимизаполняетсярасплавленнь]мметаллом;
образование
йеразъёмного
соединения
происходит
в
ре3ультате
охлах<дения
и совместной
кристаллиза1\14и
металла
свариваемь1х
деталей
и
г1рисадочного
металла
(в тех
случаях'
когда
его
до-
6авляют).
"-"(__Ё"''р^с!
плавлением
примь]ка-ет---пайка'
отлича}ощаяся
тем'
что
расплавляется
ли1пь
присадочньтй
металл
(припой)'
а
основ_
ной
^свариваемьтй
металл
остается
нерасплавленнь!м''_--
___
€вар!<а
давлением
происходит
прй
температурах
них{е
точки
плавления
свариваемь|х
металлов
(оез
использования
припоев)
с
прило)кением
давления'
достаточного
для
создания
необходимой
пластической
деформации
соедин"'*,'*'частей
(гост
260|-74);
нера3ъемно"
"'"д"Ё","е
образуется
вследствие
во3никновения
сил
связт4
ме)кду
атомами
свариваемь1х
пов_ерхностей
в
ре3ультате
сблих<ения
последних
до
расстояния
действия
мех{атомнь1х
сил
;;;;;:-п;"
объединения
твердого
вещества
в
одно целое
прихо_
дится
3атрачивать
3начительнь1е
количества
энергии
и
применять
сло}кнь]е
технические
приемь1
для
сбли>кения
соединяемь1х
ато_
;;;"г|а'
:б,
зо,
6|,72,'73].
Ёекоторые
пластичнь1е
металль1
сва0иваются
давлением
при
комнатной
и
дах(е
более
ни3ких
'е*,"р''урах'
Аруги_е_-металль1
'й" ^'*,'тной
температуре дах{е
при
3начительном
сжатии
не
;;;;;;;;;;.
э''*,у
йетпайт
их
твердость
и
ш1ероховатость
по_
;й;;;;;.-'}
наиболее
вах(нь1х
для
техники
ме11л{:1''
сплавов
и.
?собенно
неметаллических
материалов
твердость
и
11]ер0хова-
тость настолько
велики'
что
соприкосновение
происходит
ли11]ь
в отдельнь1х
точках'
как
бьт
'щ,'"',,'
поверхности
не
6ьтли
об_
рабо!аньт
"
,р"."','.
1(роме
этого,
на
поверхности
имеются
слои
!дсорбиров'н",,*
газов'
водь1'
окислов'
х(ировь!е
пленки
и
др'
й"^
у-1'*'ной
сварки
давлением
в
последнем
случае
металль1
8
Рнс.
1, 1ршнцсопшальная
схе1|!а
успоновкц
0ля
0нффузаонной
сваркш
и
сплавь1
дол)кнь1
бьтть
подвер_
гнуть]
искусственному
повь|шени]о
пластичности
путем
нагрева
соеди_
г]яемьтх
поверхностей
до
сравни_
тельно
вь1соких
температур'
не пре-
вь111]ающих однако
температурь1
ллавлен\1я
[18,34,
49,
58,
6в, 8,].
[иффузионная
сварка
_
ра3_
новидность сварки
давлением
_
происходит
за
счет взаимной
диффузии
атомов
контактирующих
частей при
относительно
длительном
воздействии
повь1йенной
]9ч{'ерзтурь1
и
не3начительной
пластической
деформации
([Ф€?
260\-74);
сварное
соединение
образуется
в
результате
диффузии
атомов
соединяемь1х
частей
через
поверхность
сть|ка как в твер-
дом'
так
иногда
и в
х<идком
состоянии (при
приме!1ении
расплав_
,цяющегося
проме)куточного
слоя).
€оединяемьте
поверхности
с
помощью
прило>кения
с)кимающего
давления
с6ли>каются
на
расстояния
действия
ме)катомнь1х
сил. Бсли
процесс
соединения
протекает
при
наличии
>кидкой
фазьт,
то
потребность
в
'давлен14и
отпадает'
поскольку
происходит
предварительное
смачивание
соединяемь]х
поверхностей
х<идкой
пленкой
1421.
(-варку
проводят
в
специальнь1х
сварочнь1х
установках.
9ста_
новки
для диффузионной
сварки
не сло)кнь1
по
своей конструкции
(рис.
1).
[ве
части
детали
помещают
в вакуумную
кайеру
1;
в
процессе
сварки
камера
охла)кдается
проточной
водой 2;
для
3ащить1
деталей
от интенсивного
окисления в
процессе
ра3огрева
и-сварки
сть]кующихся
поверхностей
в
рабоней
камере
обеспечи-
вается
ра3ре)кение
3; истонником
нагрева
свариваемьтх
деталей
слу}кит
индуктор
вь]сокочастотного
генератора
4;
сх{имающее
усилие
передается
от гидросистемь1
5. |1осйе
сБарки
детали
охла_
ждаются
в
вакуумной
камере
до
соответствую(ей
температурь1
134,
37,
3э,
в4!.
.'|1р"
данном способе
образование
соединения
обусловлено
действием
.трех
основньтх
параметров'
3а которь1ми
необходим
тщательньтй
контроль.
3то
-_
темЁература,
давление
и вРемя
РРдер_жки
(сваркй)
при
заданнь1х
температуре
и
давлении'[34,
36,
37,
451.
,.."|9'."Р''ур.
соединения
для
однороднь|х
материалов'
как
1,!]-"1']^':
долх{на
составлять
0,5-0,7
температурь|
плавления
шдс;3"т|"||Ф8
или
сплавов,
при
сварке
разнороднь1х
металлов
-
ме-
",'*1.-:
более
,'.^'й'ёй'.рй{ур'й-.''''.""".
",,*1Р'|"-]*"н
ие
температурь|
необхБдимо
для
ускорения'
взаимной
дич)ру3ии
атомов
материалов
через
поверхность
сть1ка;
для
обес-
9
печевия
некоторого
ра3мягчения
металла'
которое
способствует
;;й;;";;;;й-1.о'р|,''ии
-
смятию
неровностей,
в
результате
чего
соединяемь|е
"5Ёф}*!'''и
более
плотно
контактируют
друг
!_!ру.'*
"
ускоряется
пооцесс диффузии'
,[,авление
.,у"'й-
'!Ёой
главно_й-
цели:
обеспечить
плотнь1и
контакт
,',"р*,'-"ей,'подл9кащих
соединению'
Белинила
при_
лагаемого
д',,.*""'-лБ'йй
бьтть
достаточной,
чтобьт
в
ре3ультате
деформаши,
,',"р*,'стей
соединяемь1гд"'а'еи
все
пустотьт
в
об_
ласти
сть1ка
3аполнились
свариваем.'ми
йа'ер'алам1,_!11и
давле_
ние
недостаточно'
мелкие
пу&отьт
сохраняются'
3начительно
сни'
)кая
качес','
.'.й€"й'"
Бспомога|ельная
фу]^т':":авления
заключаетс"
'
р..руй'нии
поверхностных-_ок::*'''
обеспечивая
;;';ый'ю
нйст6|у
соединяемь1х
поверхностеи'
Бремя
,р'".'."Ё
процесса
с11Рк:1_при
3аданнь1х
температуре
и
давлении
в
оольшинётве
слунаев дол}кно
бьтть
минимальнь1м'
что
обосновано
как
физико-механическими,
так
у1
экономическими
;й;'*.;;;;;'
};;
-1йФфу'"'"|91-
сваоки
необходимо
ли1шь
время
для
обеспечения
плот1того
контакта
и
дифузии'
€лигшком
значительная
дифф';ия
.мо}кет
привести
к
образованию
пустот
в
шве
(в зоне
"'*д'{й'"""),
в
ряде
слунаев
к
образованию
хрупких
интерметал,''..'|*!]''
(,р1,
соединении
разнородньтх-металлов
;";#;;;;;."'д'й
_
й',учен
ия
н
аиооле-е_
п
р
очн
ого''9д11^':-1,
доста-
точно
ли1'пь
установление
плотного-
контакта
мех(ду
соединяемь1ми
повер
хност
ям|1
|4";;;;;;;;
ая
дифузия
атомов
через
повер
хность
'"-Ё#;ь;:"'"","
'
с^варка
наилуч_1'шим
-образом
1ч:1'у"'
при
вакууме
не
ни}(е
|0_2
мм
рт'
ст'
или
при
бескислородной
атмосфере
;:Ёж;;'^.
-с,''и
целью
-'"''','у,.'
су
хой
1р^гон
-
либо
гели
й
(тонка
рось1
них{е-:а7ъ-с,.
14ногда ]\ля
восстановления
приме'
няют
га3овую
водородную
среду
д|_1
"!:ц::_ч1*-"л""
окисления
и
других
загря,нений
_соедйняемь1х
поверхностеи'
'
1ак
как
для
1.,"','''
соединения
нёобходим
хоротлий
по_
вер
хн остн
ь1*
*','',"*"
Б'!'"
"'*',!
х
деталей'
соп
р
я
г
аемь|е
повер
х_
ности
дол>кнь1
',''!
д'".точно
гладкими
и
плотно
прилегать
друг
'
,&{#""
металль1'
которь1е
свободно
деформиру''1!1-
1р"
легко
достих(имь1*
д,',.Ё]'!!,'
,'"
!реоуют
особой
подготовки
соединяе-
мь1х
поверх"'"""{Ё-|;;
йрщ^?::
-
алюминий'
медь'
магнии'
олово
и 3олото.
|верАьте
материальь
такие
как
твердь1е
сплавь1'
тугоплавки"
**",''*','
>кароп!очнь1е
сплавь1'
инструментальнь|е
стали,
,.*..''йические
йатериальт
требуют
осо!919^3нимания
к
обработк"
.'й"!'мьш
поверхностей'
Б
этом
случае
поверх_
ность долх(,'
о,,|{^'ор'о''','
|о
тшестому
классу
1шер-оховатости
;};'а;;;й
""'.,''/.овать
промех<уточньте
слои
относительно
пластичнь1х
материалов'
легко
поддающихся
дефор-мации'
,||иффузионная
сварка
_
проше"ё
соединения
однороднь1х
и
разнороднь1х
металлов-'
сплавов
и неметаллических
материалов'
осуществля"*','
йу'"й'диффузии
атомов
чере3
повер
хность
стьтка'
10
во3никающий
в
результате
действия
давления
и
нагрева
в
течение
3аданного
п
ромех(утка
вр емен
и. €оединя емьте
повер хн ости
долх{нь|
бьтть
исключительно
ровнь1ми
и чисть|ми.
Фтличие
диффузионной
сварки
от сварки
плавлением 3аключается
в том'
что при
диффу_
зионной
сварке
поверхности соединяемь|х
матер|4алоъ
не
оплав'
ляются'
так как
температура сварки ни}|{е
температурь|
плавле_
ния
основного
металла. 3 отличие от
пайки'
расплавляемь|е
про_
ме)куточнь!е
слои
в процессе
диффузии
полностью
рассасьтваются
в
основнь1х
соединяемь1х
материалах'
в настоящее
время
для
описания
процесса
диффузионной
сварки
иногда
исполь3уют
терминологию
других
процессов.
Бсе
это
вносит путаницу
в
определение
и описание
сущности
и
механи3ма
диффузионной
сварки.
гост
26о1_74 та
\9521-74
установлень|
четкие
терминь'' определяющие
сущность
и
понятие
диффузионной
сварки
в вакууме.
|(роме
того, }{ех<лународнь:й
институт
сварки
(мис)
принял определение
диффузионной
сварки'
предло'{енное
автором
данной
книги
и приведенное
в пре'
дисловии
|36].
}чить:вая
природу соединения,
в которой
главную
роль
играет
диффузия,
терминь1
циффузионное
соединение)
или
щифузион'
ная
сварка)
луч1пе
всего отра>кают
сущность
процесса.
Фбр
а1ован
ие
соединен
ия
(ст{еплен
ие
соедин
я емьтх
повер
хн остей
без
р!сплавления
соединяемых
материалов)
без
заметной
диф'
фузии
поверхностнь|х
атомов происходит
в
результате
во3никно'
вения
только металлических
связей
мФкду
соединяемь1ми
(кон'
тактирующими)
поверхностями
металлов.
йногда
в месте
сть|ка
поверхностнь[е
атомь1
взаимодействуют
таким образом,
что
вос'
создают
псевдокристаллическую
решетку
металла
в мех<стьтковой
поверхности
|83].
|[рактинеское осуществление
сцепления
соединяемь1х
поверх'
ностей
без заметной
диффузии
с
образованием
прочного соедине'
ния
свя3ано с боль:пими 3атруднениями'
поскольку
для
обеспе-
чения
сцепления 3а счет
сил
мех(атомного
притя)кения
необхо'
димь1
поверхности'
свободньте
от каких бьт
то ни бьтло
адсорбиро'
ваннь1х
и
окиснь1х
пленок и общего
3агря3нения,
и с6лизить
их
требуется
на
расстояние
атомарного
в3аимодействия.
,[1ля
образо_
вания
соединения в этом
случае
нух(но
прилагать
давление'
вьтзь1вающее
значительную
пластическую
деформацию
поверх_
ности
сть1ка
с последующим
увеличением
контакта соединяемь!х
поверхностей.
,[!ифузионная
сварка обладает
рядом
ва}!(нь|х
преимуществ
по
сравнению
с
известньтми
способами
сварки
ут пайки, среди
кото-
рь|х-
мохс{о
вь]делить
следующие.
1.
Фд"'
\1з
наиболее
Ёах<ньтх преимуществ
диффузионной
сварки
_
вь|сокое
качество получаемь1х
сварнь1х
соединений,
при
этом
металлическое
соединение
сохраняет
основнь1е
свойства,
присущие
монолитнь1м
металлам и сплавам.
|[ри
правильно
вь1-
оРанном
ре}киме
-
температуре'
давле\1\4и
|1
времени
сварки
ме-
11
талл
сть]ка
и
прилегающих
к нему
3он
обладает
вь]сокой
проч-
ностью
и
пластичностью.
||ри
сварке
в
вакууме
поверхность
деталей
1:^:',^т.
предо-
*р'"Ёе'с"
от
дальней1шего
3агрязнения'
например'
окисления'
но
и
очищается
в
результате
прошессов
десорбции'
возгонки
или
растворения
окислов
й
диффузии
их
в глубь
материала'
Б
резуль_
тате
в^стьтке
отсутствуют
непроварь1,
порь1'
окиснь1е
включения
и
другие
дефекты.
Б-зонах
термического
влияния
такх{е
отсут-
;;;;;,йф"*',,,
,р'.ущие
сварке
плавлением
и пайке:
трещинь1
холодн,те
и
горяние'
порь{'
коробление
и
т'
п'
_
й'*и
с,особ
соединёния
не
требует
дорогостоящих
припоев
(золота,
платинь|'
серебра
и
т'
п'),
специальной
проволоки
и
}'"й1р'д"",
флюсов,'3ащитнь1х
газов
(аргона'
гелия'
водорода
и
т'
п')'
!
с
помощью
диффузионной
2. в
партии
дета.пей,
вь]полняемь|}
-',р,',
об*чно
наблюдается
постоянство
качества
соединении
по
таким
показатедям'
как
временное
сопротивление
разръш}'-}гол
и3г|аба,
ударная
вязкость'
вакуу-мная
пйотность
и
т'
п'
(олебания
этих
величйн
не
превьттцают2-,5о/о'
3то
объясняется
постоянством
Б!!',','*',арамет!:ов
процесса
(температурь1'
давления
и времени
сваоки)
и
вспомогательньтх
(степени
разре)кения
и
подготовки
йБйБр*!''с,"),
а
также
тем,
что
свойства
сварного
соединения
практически
не
3ависят
от
таких
вне1пних
факторов'
как
колеба-
ниянапря)кениявпитающейэлектросети'качествовспомогатель-
нь1х
материалов'
квалификашия
и степень
утомляемости
сварщика
и
т.
п.'
которь1е
имеют_существенное
3нат1ение
при
других
видах
сварки.
-
п''*'',ку
соединение
происходит
в
твердом
состоянии'
то
автоматически
исключаются
основнь1е
дефектьт,
присущие
сварке
,'^,й."""'
и
пайке.
|1рименение
вакуума
не
только
защищает
металл
от
окисления
при
нагреве'
но
и способствует
очистке
по-
'*р*"'-'-*
'"
ок"'*"'*
и
адсорбирова]|нь|х
пленок'
различнь1х
,й[р".,.,"й,
позволяет
получить
соединен""
:':"ч1у_альнь1м
со-
дер)канием
вреднь1х
примесей
да>ке
при
сварке
вь1сокоактивнь1х
металлов'_
_
Б,'-'*,я
стабильность
механических
пока3ателей
сварного
соедине1{ия
вполне
обоснованно
позволяет
применять
вьтборонньтй
й'йр"'"
иэделий
путем'
например'
тщательной
,Р9::р1у
по
всем
параметрам
нес^ольких
деталей,
отобраннь:х
и3
партии'
это
весьма
вах(но
в современнь|х
условиях
прои3водства'
когда
в
ряде
слу'
чаев
практически
отсутствуют
прость!е'
де1певь1е
и надех(нь1е
способь1
неразру1пающего
контроля
сварнь1х
соединений,
при-
годнь|е
для
исполь3ования
в свароч1{ь1х
и
сбороннь1х
цехах'
''3.
н,*'''енньтй
6ольтпой
производственньтй
опь1т
пока3ал'
что
применение
диффузионной
сварк]'{
позволило
со3давать
проч-
нь1есоединениянетолькоодноименнь1х'нотакх(еира3ноименнь1х
металлов'
сплавов'
в том
числе
и
таких,
теплофизинеские
харак-
теристики
которь1х
ре3ко
ра3личнь1.
3то,
по_видимому'
единствен_
\2
ньтй
наде>кньтй
способ
соедине[]ия
материалов
малопластичнь|х'
тугоплавких'
нерастворимь|х
друг
в
друге
или
образующих
ме)кду
со6ой
при сварке
плавлением
хрупкие
интерметаллические
соеди-
нения.
(
помощью
диффузионной
сварки
получень]
и
освоеньт
в
промьт1пленном
производстве
соединения
таких
пар
металлов
и
сплавов'
вьтполнить
которь|е
другими
видами сварки
или вовсе
не
бьтло
во3мо)кности|
или
удавалось
с
большим
трудом
(например,
титан
с
корро3ионно-стойкой
сталью,
титан с
алюминием'
медь
со
сталью'
сталь
с
чугуном'
медь с молртбденом,
вольфрам с нио-
бием,
алюминий
со
сталью
и
т' п.).
йсключительное
достоинство
диффузионной
сварки
-
полу'
чение
качественнь1х
соединений
металлов, сплавов'
неметалличе_
ских
материалов'
обладающих
вь]сокими
механическими
и спе'
т{иальньтмй
свойствами'
а так)ке
изделттй
0лох<ной
конфигурашии
из
разнородных
материалов
(х<аропрочнь1х'
вь1соколегированнь]х'
тугоплавких
и активнь1х
металлов, сверхтвердь]х
и
твердь1х
спла-
вов
и неметаллических
материалов:
керамики'
кварца' стекла'
графита,
си"[алла'
сапфира
и
др.)
[34,
з6,
3в,
45, 5в,
66, 84
}.
_
4. |1оскольку
диффу3ионная
сварка
происходит
при
темпе'
ратуре
0,5*0,7
температу-рь1
плавления
в течение
весьма
малого
промех<утка
времени
(1-5_мин),
расход
энергии
и
мощность
по_
тре6ления
на сварку
в 4-6
раз
мень1ле'
чем' например,
при кон-
тактной
сварке.
[иффузионная
сварка
_
вь1сокопроизводитель_
ньтй
группойой
метод
обработки
изделий,
позволяющий
прово_
дить
окончательньтй
процесс
сборки,
легко
поддающийся
авто_
матизаци||.
5.
дифу3ионную
сварку
от
других
видов
сварки
отличает
гигиеничность;
отсутствие
ультрафиолетового
и3лучения'
вреднь|х
га3овь1х вьтделений,
горяних
брызг
металла'
мелкодисперсной
пь1ли'
что
весьма
ва>кно
для
охрань1
3доровья
работаюших.
3то
позволило
устанавливать
ма1пинь|
для
диффу3ионной
сварки
в ли-
ниях механической
обработки
и
сборки
деталей
и
узлов'
исключив
внутри3аводские
транспортировки
и3
механообрабатьтвающих це-
хов
в
сварочнь!е
и
обратно.
6.
Фсновньте
параметрьт
диффузионной
сварки
-
температура'
давление'
вакуум
и
время сварки
-
легко
программируются.
(ак
правило,
все
оборуАование
для
диффузионной
сварки
пред-
ставляет
собой либо
полуавтомать1
с
минимальнь1м
использова_
нием
ручного
труда, либо
автоматьт,
работа
которь1х
протекает
практически
без
унастия
человека.
Бьтсокая
степень
механи3ации
и
автоматизации
установок
для
диффузионной
сварки,
а
так)ке
гигиеничность
процесса
суще-
ственно
улуч1пают
условия
труда
по сравнению
с
другими'
тра_
ди|[ионнь1ми
видами
сварки.
Бесьма
ва)кная
особенность
способа
_
во3мо}кность
соедине-
ния
деталей
вне
3ависимости
от
размера'
сечения
свариваемь]х
дета'пей
и
формьт
поверхностей
(стерх<ни
и трубы
всть1к'
детали
с
плоск0й
поверхностью
всть1к или
внахлестку,
соединения
угло_
|3
вь|е' прорезнь|е'
с
отбортовкой
кромок,
на конус' по
сфере,
эволь-
венте
и
'.
..)' влияющие
ли1пь на
вьтбор
ко}1струкции
нагревателя
и при)кимньтх
устройств
для
передачи
давления.
€
целью
повьт1пения
коэффициента
исполь3ования
рабонего
объема
камерь|
периодического
действия
разработань1
установки
для
сварки
изделий
-
многокамернь|е
(роторного типа), непре-
рь1вного
действия
с
1плюзованием
и3делий,
со специальнь|ми
за-
грузочнь]ми
бункерами. Разрабатьтвают
установки
с
программ-
ньтм
устройством'
камерами'
установленнь!ми
непосредственно
на
изделий,
и
др.
14менно
в таких
устройствах
(камерах)
сваривали
детали
массой
до
75 т,
длиной до
50
м и
диаметром
58,8 мм
при
подаче 3аготовок
к месту
сварки
с
помощью
во3ду1пнь1х поду1|]ек.
1аким
>ке
образом сваривают
корпуса
морских
судов'
о6тпивку
самолетов'
магистральньте
трубопроводьт'
и3готовляют
такие
сло'{-
нь]е
и
точнь]е
конструкции'
ка\< аппарать|'
плакированнь|е
сере-
бром,
для
химической
промьт1пленности
(вьтсота
3 м и
диаметр
1,8 м),
металлокерамические
гермовводь|,
у3ль1
из
феррита
и
ме-
таллокерамики'
вь|сокостойкие 1птампь|'
упругие
элементь1
дат-
чиков'
вольфрамовь]е сопла летательнь|х
аппаратов,
многослой-
нь1е
панели,
модули пневмоники'
колеса турбин
радиального
типа, лопа}ки
турбин
двигателей'
пористь1е
трубьт
для
химиче-
ской
и газовой
промь11|]ленности' клапаньт'
гиль3ь|
цилиндров
двигателей'
ювелирнь1е
изделия и
т.
п.
3тот >ке способ
позволяет
успе1пно
сваривать
фольгу
и3
ни'
келя
толщиной 3 мкм с
массивной
деталью'
алюминиевую
фольгу
толщиной 8 мкм с
регпеткой
и3
меди'
т. е.
толщинь1
соединяемь1х
материалов могут находиться
в 1пироких пределах
от микроме-
тров
(фольги)
до
нескольких
метров
[36|.
Ёевьтсокие температурь] и
давления
не
изменяют свойства
соединяемь1х
металлов, нто особенно
вах(но
для
практики.
||олу-
ченнь]е соединения по прочност|1'
плает\4чности'
плотности' кор-
розионной
стойкости отвечают
тре6ованиям' предъявляемь|м
к
раз-
нороднь1м
ответственнь1м
конструкциям.
[ифузионная
сварка
по3волила
в 10_12
ра3
повь1сить срок слу>кбьт,
качество и на-
де}кность
ряда
и3делий,
разработать
принциг1иально
новь1е
кон-
струкции
ма1пин' приборов,
упростить
технологию
и
3аменить
дефицитнь:е
и
дорогостоящие
материаль1.
Фтпала
таюке
необ-
ходимость
в термообработке
для
с}тятия
напря)кений,
так как
охла)кдение
происходит
медленно, в
последующей
механической
обработке
и потере
ценного
металла.
Бес
конструкции не
увели-
чивается.
Ёауяно-исследовательские
работь'
по
диффу3ионному
соеди-
нению на1пли
применение при
ре1пении
тло6альнь:х
про6лем
со-
ветской
науки.
1ак, академик
[.
Ё. Флеров
считает' что открь|тие
106 элемента
периодической
системь1 }1енделеева
6ьтло
осуше-
ствлено
при
участии
|1роблемной лаборатории
диффузионной
сварки в вакууме'
обеспечивающей
надех(ное соедине[{ие
рабонего
вещества
с
электродом
источника'
работающим
в
пла3ме}!шом
14
разряде.
Бах<ная
работа
вь|полнена
такх{е
по
просьбе
академика
А.
}1.
||рохорова
для
мощнь|х
газовь|х
лазеров.
3ти
п
другие
преимущества
данного
способа
сварки
вь|двигают
его
в
число перспективнь1х
способов
соединенйя
металлических
и
неметаллических
материалов.
Фднако,
как
|1
всем
существу_
ющим
способам соединения,
диффузионной
сварке
свойственньт
недостатки:
дополнительнь1е'
но
неизбех<нь|е
затрать1
времени
на
операцию
откачки-вакуумирования.
рабонего
объема камерьт'
необходимость
в
хоро:пей
подгонке
и тщательной
очистке
соеди-
няемь1х
поверхностей.
Бстественно' что
успе1пное
ра3витие
и внедрение
диффузион-
ной
сварки
в прои3водство
находится в
прямой
3ависимости от
масшттабов
вь1пуска
и качества
разрабатьтваемого
оборудования.
3а
последнее время
проведень|
вах<нейгпие
наунно-йсследова-
тельские
и
опь1тнь|е
работьт,
по3воляющие
3начительно
рас1пирить
применение
диффузионной
сварки практически
во всех
отраслях
промь|1пленности.
Ёаряду
с
дифузионной
сваркой возникло
и
начало
развиваться
новое
научное
направление
-
диффузионная
металлургия.
Разработан
способ термовакуумной
обра6отки,
по-
зволяющий
увеличить
наде'шость
ма1пин'
механи3мов
и
инстру-
мента.
.[,альнейп:ая
ра6ота
привела
к
со3данию
слох(нь|х
компо_
зиций,
сочетающих в
себе
разнообразнь:е
свойства
составляющих
их металлов'
сплавов и
неметаллов
[34,
36, 76].
1аким образом,
3а сравнительно
короткий
срок
дифу3ионная
сварка
на1пла
1широкое
применение;
интерес
к этому
весьма
про-
грессивному
и экономичному
способу
сварки' а так'(е
лиффузи-
онной металлургии
и методу
улуч1пения
свойств металлов
и
ёпла_
вов
путем
их
термовакуумной
обработки
постоянно
во3растает.
1еоретические
основь[
лиффузионной
сварки
|1ри
всем
многообразии
способов
сварки
металлов'
исполь3уемй
в
современной
технике'
все большее
распростране-
ние
в самь1х
ра3личнь1х
областях
промь|1пленности
получает
сварка
давлением.
€варкой
давлением
назь1вают
сварку'
осуществляе-
муюпритемпературахни}кеточкиплавлениясвариваемь1хме-
таллов
без
исполь3ова|114я
припоя
и с
прило)кением
давления'
достаточног0
для
создания
необходимой
пластической
дефоРмации
соединяемь1х
частей
(гост
2601-74).
о
природе
образования
соединения
при
сварке.давлением
существует цель:й
ряд
гипотез'
которь1е
с
ра3личнои
степенью
достоверности
описывают
этот
процесс
и механизм
образования
соеди"ен'я.
Ёапример,
пленочная
гипоте3а'
авторь|
которой
(Айбиндер
с.
Б. йдр.)^утверхкдают'
что
все
металль| и сплавьт
об-
ладают
одинаковои
способностью
к схвать|ванию
при сблихсении
чисть|х
поверхностей
на
расстояния'
не
превь11пающие
радиуса
действия
ме)катомнь1х
сил.
Ёаблюдающиеся
на
опь1те
различия
в способности
свариваться
для
различнь1х
металлов
они
объяс-
няют
появлением
поверхностнь1х
пленок'
Фкисньте
пленки'
препя'гствующие
соединению
металлов
и
сплавов'
бьтвают
тверАьте,
хрупкие'
вязкие
и пластичньле.
|1ри
холодной
пластической
деформации
соеди1{яемь]х
металлов
твер-
дь1е'
хрупкие
окиснь1е
пленки
ра3рушаются,
обна>кая
чисть1е
слои
метал{а,
йоторьте,
сблих<аясь
ме}кду собой
на
расстояния
дей_
ствия
мех(атомнь1х
сил'
прочно соединяются.
Рсли
х{е
поверх_
ностнь]е
пленки
пластичнь|
(хотя
бьт
у
одного
и3
металлов),
то
при
деформации
они
растекаются
вместе со
слоями
металла'
и соединения
мо}кет не
произойти.
Фднако
при определеннь|х
схемах
деформации
роль
пленок становится
второстепенной.
Рекристалли3ационная
гипоте3а
основана на представлении
о
рекрйсталли3ац14и
как
основном
факторе'
определяющем
обра_
зоЁание
соединения
в
твердом состоянии:
согласно этой гипотезе
деформация
и сопутствующий
ей наклеп
металла
при одновремен-
ном
воздействии
относительно
вь1соких
температур
на
границе
раздела
слоев,
образующихся
при совместной
пластической
де_
10
формации,
приводят
к
перестройке
атомов
в кристаллических
ре1петках
соединяемь|х
тел
и
образованию
на их границах
общих
3ерен' одновременно
принадле>*{ащих
обоим
.гелам
11!,
следова-
тельно'
соединению
контактирующих
металлов.
.[4.ногочисленнь!е
исследования
свидетельствуют
о том,
что
сторонники этой
гипотезь1
не
располагают
достаточно
убедитель_
нь1ми
даннь1ми.
Ёап^ример'
возмох<на
сварка металлов
при
ни3ких
температурах (-150'€);
в
зоне
соединейия
наблюдается
вьтсокая
твердость;
скорость
деформации
не
влияет
на
получение
прочного
соединения холодной
сваркой;
рентгеноструктурнь|м
анали3ом
не
обнару>кена
рекристалли3ац\1я
в
сваренном
на холоде
алюми_
н|1|1
|1'
"|.
л.
Б основе
энергетической
гипоте3ь|
лех{ит
представление
о необ_
ходимости
определенного
для данного
металла
уровня
энергии
атомов или
ионов'
находящихся
в контакте
металлов,
которьтй
мо>к!1о
назвать
энергетическим
порогом
схвать1вания.
|{ри
дости-
)кении энергетического
порога
направленность
связей атомов
те-
ряет
определяющее
3начение;
ме)кду
поверхностнь1ми
атомами
образуются
металлические
свя3и'
и поверх1{ость
ра3дела
двух
соприкасающихся
объемов
исче3ает.
Б.ля
начала
схвать1вания
требуется
тем
мень1пая
степень
совместной
пластической
дефор-
мации'
чем
вь11пе
энергия
атомов
металла.
1ак,
например'
нагрев
или
упругая
деформация'
повь11пающие
энергию
атомов'
приблих<ают
металл
к
состоянию,
необходимому
дЁя
схватьтва_
11ия.
€хватьтвание
металлов
А.
п.
€еменов
считает
ньтм
процессом.
Фднако
при
вь1соких
температурах
на
<бездиффузионное>
схвать]вание
накладь1вается
зионнь:й
процесс.
Ёедостатонна
обоснованность
термина
(направленная
связь>.
(ак
извест!{о'
наклеп'
сопрово)кдающийся
увеливением
энергии
кристаллической
решетки'
ухуд1пает
способность
металла
к
схва-
ть|ванию.
3нерге{инеская
гипоте3а
не
мо}кет
объяснить,
от каких
Физико'химических свойств
соединяемь1х
металлов
зависит их
сцепление.
€огл-асно
дислокационной
гипоте3е
при
совместной
пластиче-
9хой
леформации
дислокации
вьтходят
на контактнь1е
поверхности
металлов'
-в
результате
чего
происходит
ра3ру1пение
окиснь1х
п-л^е!ок'
образуются
ступеньки
вьтсотой
в
одно йе>катомное
рас-
стояние.
Б
первом
случае
считают'
что вь1ход
дислокаций
на
кон-
::1]"у'
поверхность
металла
умень1пает
сопротивление
пласти-
:::1'й
леформации,
способствуя
соединению
металлов'
во вто-
Р9'.-
исходят
и3
предполох{ения'
что вь1ход
дислокаций
на по-
::|:.:::'"
увелинивает
ее
рельеф"'.",.
э'о
Бй'е{-йй'!""
д'"
бпачительно
больтшей
пластичесйой
деформации
контактнь1х
г|о_
;;ч1ч9стеа'
чем
внутренних
объемов
металла.
€ледовательно,
;{:-.^.."
сцепления
-
это
результат
пластического
течения
ме_
'ц,|/!а в
контактной
зоне
[5,
73].
бездиффузион-
в
зоне контакта
еще
и
дифу_
\7
2
,,.
о. (азаков
Авторь:
дислокационной
гипотезь1
считают'
что
при
протека'
нии
процесса
схвать1вания
во3мох(нь1
так)ке
диффузионнь1е
про_
;;;;;,.'Ё?!
*"
в объяснении
механи3ма
схвать1ва||ия
у|х
взглядьт
прямо
противополох(нь1.
Б
соответс'"',
"'й[ффузионной
гипотезой
в
основе
образова-
ния
качественного
соёдйЁёния
ме}кду
контактирующими
поверх_
ностями
ле}кат
процессь1
взаимного
перемещенй;
"]9у9:.:
глубь
;й;;;ъ;;;;1.'.'й',.р
хностнь1е
атомь1
{}ска
металла
имеют
сво-
бодньте,
ненась1ще1{нь,е
связи
(вакансии),
которь1е
3ах:а:тв:Р;
всякйй
атом
или
молекулу'
прйбл.изивгпиеся
на
расстояние
деи-
ствия
мех(атомнь1*'
'"1.'
ё'вооо^дн,ти
атом
имеет
из6ьтток
энергии
по
сравнению
с
атомами
конденсированной
системь1'
и
присоеди-
;;";ъ
с!ободного
атома
сопрово}кдается
осво6ождением
энергии'
1акое
самопроизвБ'!й"'
'б,ед',","е
наблюдается
в
объемах
однородноя
*'д''Ё'й.
-
н"р,",'!1но
труднее
проис1_о4ит
-
объеди_
нение
объема
твердого
вещества;
в
этой
случае
приходится
3атра_
чивать
значительные
количества
эцергии
и
применять
сло>кнь|е
технически"
,р".*|'-л,й
'о'"*",ия
соединяемых
атомов
[11'
17'
30,
34,
37,
45,-
61,
651.
|4меется-ещ"
це'"й
ряд
более
или
менее
обоснованнь1х
гипоте3
"
й;;;;.й?и,
'однайо
перечисленнь1е
вь11пе
_
наиболее
рас'
пространеннь1е.
Ёесмотря
на
ках(ущуюся
простоту
процесса'
природа
и меха_
низм
соединения
при
сварке давлением
(без
оплавления)
в
лей-
ствительности
довольйо
слох<ньте
и
состоят
и3
комплекса
после_
дующих
стадий_
соприкосновения
свариваемьтх
поверхностей'
л14кв|1дац|1||
повер
хнос1нь1х
окисных
и
адсорбир
ованн
ь1
х
пленок'
возбух<дения
при
деформировании
атомов
йатериалов'-
о6ъемньтх
процессов'
,р'"''?й1йй*.Ё
'
форме
схвать1вания,
диффузионнь1х
процессов'
рекристаллизат\|4|\
и
т'
п'
1акая
многостадийность
процесса'
несомненное
перекрь1тие
отдельнь1х
его
стадий
свиде-
тельствуют
о
его
слох{ностй
и
подчас
нево3мо)кности
рассмотрения
механи3масваркискакой.либооднойточки3рения.
||ротиворенивость
во
взглядах
на
природу
и
механи3м
соеди_
ненияобъясняетсяиотсутствиемдостаточ1{огоколичестваэкспе.
риментальнь1х
дан!'ьтх
о
влиянии
отдельнь1х
параметров
и
условий
на
образование
соединения
при
сварке
без
рас!лавления'
Фднако
3а
последнее
время
слох(ились
некоторь1е
общие
представления
об
особенностях
соединения
сваркой давлением'
Больтшинст''
й*"'*д'вателей утвер>клают'
что
соединение
ме-
"','Б,
.?!|й"й_б",
',','ления
обязано
возникновению
так
на3ьг
ваемь|х
'*''',"'Ё-кйх
связей'
т'
е'
таких
х{е
сил
взаимодействия
;;;ы_ййй
1ионами)
двух
соседних,
введеннь1х
в
контакт
тел'
какие
всегда
имеют
место
вйутри целого
куска
металла'
и опреде_
ляют
его
монолитность'
-
".-я.
й.'Фр*,*"'ь
рассматривает
любой
металл
как
совокупность
поло}кительно
заря}*еннь|х
ионов'
располо)кеннь1х
в
идеальном
случае
в
у3лах
кр"с'''ли'еской
решетки'
и
больтшого
числа сво_
1в
бодньтх
электронов' находящихся
в постоянном
взаимодействии
одновременно со
многими ионами
рассматриваемого
объема
ме-
талла'
3то
взаимодействие
<облака>
коллективизированнь1х
элек'
тронов
с
ионами
и
определяет
цельность
металлического
тела.
||ри определеннь|х
условиях
такие
х{е силь1
могут возникнуть
и мех(ду
поверхностями
двух
соединяемь!х
металлических
тел.
|1ри их сблих<ении на
расстояние,
при
котором
ух{е
интенсивно
действуют
ме}катомнь|е силь1,
тела начинают
в3аимно обмениваться
атомами.
}1ех<ду
сблих<аемьтми
атомами
возникают силь|
взаимо-
действия,
и
атомь1 соединяются
так
)ке
прочно' как
внутри
металла.
€ледовательно,
атомь1
металла стремятся
к
соединению
с
та_
кими
'(е'
а
так}ке с
любьтми
другими
атомами
и молекулами.
€ра-
стаясь'
они
могут образовьтвать
любьте,
сколь
угодно
большие
комплексь|
_
объемьт
металла'
|!ри
сблих<ении
иАеально
гладких'
чисть1х
и параллельнь1х
по_
верхностей
металлические
связи'
достаточнь1е
для
образования
соединения,
не
уступающие
по прочности
целому
металлу'
могли
бьт
возникнуть
мех{ду ними самопроизвольно,
без
3атрат
энергии.
Фднако
идеальнь1х
поверхностей
не существует'
а
реальнь|е
металлические
поверхности'
во-первь1х'
всегда покрь1ть|
пленками
окислов
и адсорбированнь1х
)киров
и газов' которь1е
препятствуют
образованию
металлических
связей,
||'
во_вторь1х'
никогда
не
бьтвают
гладкими.
|1оверхность любого'
дах(е
тщательно отполированного'
твер_
дого
тела
всегда волниста'
1шероховата
и покрь1та
мнох(еством
микроскопической
величинь1
вь1ступов.
|[ри сблил<ении
таких
поверхностей их
начальное
соприкосновение
происходит ли11]ь
отдельнь1ми
точками'
располо'(еннь1ми
на
гребнях
волнистостей.
Размерь:
площадки
каса||ия 3ависят
от свойств
материалов'
обработки
поверхности
и
ряда
других
причин
и колеблются
в
пределах
от
долей
квадратного
микрометра
до
ть1сячи квадрат-
нь|х
микрометров
[23,
34,36, 50].
Ёесмотря
на
то' что
количество
одновременно
контактиру-
ющих
микровь1ступов
мо>кет
бь:ть
весьма
значительнь1м'
сум_
марная
фактинеская
площадь
касания сопрях(еннь|х
поверх-
ностей
)
Р*
во
много
ра3
мень1пе номинальной
поверхности
кон-
такта
Р,
и
составляет
(1/100
000_1/100)
л''.
|1онятно, что
при
таких
размерах
суммарной
площади
фактинеского
контакта'
если
на
ней
да>ке
и возникнут
силь|
взаимодействия
ме}кду сопря-
женнь1ми
поверхностями
вследствие
металлических
связей,
т. е.
если
появятся
первь]е
очаги
схвать|вания
поверхностей
и
да)ке
если
локальная
прочность
этих очагов буает
весьма вьтсокой,
то все }ке
проч}1ость
такого
соединения
в
целом
оках(ется
намного
меньш_тей
по
сравнению
с прочностью
исходного
материала
деталей.
^
-.-(-ледовательно'
при
образовау|и|)!
единичньтх
очагов
(мостиков)
схвать]вания
и
да)*(е
при
относительно
большом
их
числе
еще
нельзя
говорить
о
сварном
соединении.
14так,
понятия
схвать1ва-
"!0