Качество соединяемых поверхностей и создания необходимых для возникновения межатомных или межмолекулярных связей условия: определенные температуру, время контакта и качество поверхности и др. Некоторые пластичные металлы (медь, алюминий, и др.) могут свариваться без предварительного нагрева.
Сущность получения неразъемного сварного соединения двух металлических заготовок в твердом состоянии состоит в сближении идеально чистых соединяемых поверхностей на расстояния (2¸4)10-10 см, при которых возникают межатомные силы притяжения. При достижении таких расстояний возможен процесс образования металлических связей, т. е. появление коллективных электронов двух соединяемых поверхностей и их взаимодействие с положительно заряженными ионами кристаллических решеток.
Строение и состояние реальной поверхности соединяемых заготовок характеризуются наличием большого количества дефектов, неровностей и загрязнений. Поверхность любого, даже тщательно отполированного твердого тела, всегда волниста, шероховата и имеет множество микроскопических выступов, высота каждого из которых, однако, на несколько порядков больше, чем расстояния, необходимые для возникновения сил межатомного взаимодействия.
|
|
Кроме того, наружную поверхность металла характеризует наличие нескомпенсированных металлических связей и большое количество дефектов кристаллического строения, что способствует ее активному взаимодействию с внешней средой и приводит к быстрому окислению и осаждению на поверхности жидкости и газов.
Практически после любой обработки поверхность мгновенно покрывается тонкой пленкой оксидов, а также слоем адсорбированных молекул воды и жировых веществ и газов. Толщина этого слоя составляет 100 – 200 молекул, и удалить его полностью не удается, так как этому препятствует возникшая между слоем и поверхностью электрическая связь. Следовательно, даже если создать идеально плоские соединяемые поверхности, при их сближении соединение не может возникнуть из-за слоя оксидов и масляных пленок, адсорбированных примесей.
Получить прочное неразъемное соединение двух поверхностей в твердом состоянии можно при условии удаления загрязняющих пленок и осуществления затем плотного контакта по всей соединяемой плоскости. Практически при сварке в твердом состоянии этого достигают при приложении к свариваемым заготовкам давления, величина которого должна быть достаточной для смятия всех неровностей в соединяемом сечении.
В начальный момент сближения в точках касания разрушается слой осажденных на поверхности примесей и появляются «островки» металлических соединений. При возрастании давления площадь контактирования поверхностей (сближения до расстояний начала действий межатомных сил притяжения) увеличивается. Вследствие большой плотности контакта соединяемые поверхности не сообщаются с атмосферой, поэтому новые оксидные и жировые пленки не образуются, а имевшиеся до этого частично выдавливаются из зоны соединения наружу, частично диффундируют в глубь металла и не препятствуют образованию металлических связей. Необходимым условием получения качественного соединения в твердом состоянии являются хорошая очистка и подгонка поверхностей и наличие значительных пластичных сдвиговых деформаций в зоне соединения в момент сварки.
|
|