Сварка давлением

Сущность получения неразъемного сварного соединения двух металлических заготовок в твердом состоянии состоит в сближении идеально чистых соединяемых поверхностей на расстояния , 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 характеризуют наличие некомпен­сированных 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. 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 сдвиговых пластич­ных деформаций в зоне соединения в мо­мент сварки.