Сварка с применением давления

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.