Реальные поверхности волнисты и шероховаты (рис. 11). В сече­нии они контактируют по отдельным площадкам, не превышающим 1% поверхности. Металлы при комнатной температуре на воздухе покрыты пленками окислов, жи­ров и адсорбированных (погло­щенных) газов. Толщина пленок может меняться от 0,05 мкм до 1 мм и более. Такое состояние поверхностей препятствует взаи­модействию металлов. Для взаи­модействия неровности обеих поверхностей совместно дефор­мируют, что сопровождается дроблением окисных пленок и

разрушением адсорбированных слоев. Образование соединения завер­шается обобществлением валентных электронов, поверхностным и объемным перемещением ионов и их подстройкой.

При деформации шероховатость и волнистость уменьшается, а пло­щадь контакта увеличивается. Если материал недостаточно пластичен, То после снятия давления упругие силы восстанавливают волнис­тость, разрушая образовавшуюся связь.

Нагрев деталей из алюминия до 400° С, повышая пластич­ность металла и ускоряя диффузию, обеспечивает межатомное взаимо­действие При МСПь'ПеЙ степени деформации (8%), чем при холодной сварке (60%) По­вышение температуры нагрева в вакууме стали от 1150 до 1250° С также снижает тре­буемое давление сжатия от 2 до 1 кгс/мм2. При нагреве выгорают жировые пленки, а некоторые окислы (например, у титан;:) рас­творяются в металле, усиливаются диффу­зионные процессы, ускоряется зарастание пор в контакте и ускоряется образование общих зерен.

Нагрев на воздухе сопровождается интен­сивным окислением большинства металлов с образованием толстых окисных пленок, препятствующих атомному взаимодействию. Металлы, на поверхности которых образуются такие пленки, сваривают в условиях, исключа­ющих интенсивное окисление (защитные сре­ды и др.) или облегчающих удаление пленок окислов и адсорбированных газов.

Защитными средами служат вакуум, нейтральные (аргон, гелий) или активные (азот) газы, а также газы-восста­новители.

При длительном нагреве возможно сни­жение температуры и давления. Одинаковая прочность соединения большинства метал­лов достигается как при пониженном дав­лении и средней температуре (0,7 — 0,8) Тпя с длительным нагревом, так и при повышенном давлении с крат­ковременным нагревом до высокой температуры (0,8 — 1) Т Повышение давления от 0,5 до 1 и 2 кгс/мм2 при нагреве чистого же­леза до 1100° С уменьшает длительность сварки от 420 до 90 и 15 с соот­ветственно. Снятие давления до окончания формирования соединения ухудшает его качество. Длительность нагрева особенно важна при ма­лом давлении, когда заполнение неровностей между поверхностями с образованием общих зерен в большой мере зависит от диффузии частиц. Длительный нагрев при повышенных температурах с ростом зерен и окислением или оплавлением их границ часто ухудшает ка­чество соединений.

Требуемая при стыковой сварке деформация часто оцени­вается отношением конечной площади соединения Fu к исходному сечению Fо

К. — 2-^2-гЗ.

То

Деформация обычно неравномерна по сечению и может изменяться в зависимости от схемы ее осуществления (рис. 12).

Повышение класса шероховатости поверхностей и уменьшение окисления облегчают формирование соединения и снижают требуемую степень деформации К. Зачистка поверхностей целесообразна непо­средственно перед сваркой. Высокая прочность на разрыв еще недо­статочна для оценки качества, так как она достигается при низкой пластичности.

Давление, обеспечивающее требуемую деформацию, зависит от распределения температур в зоне сварки, скорости деформации Уд и ее схемы. При медленном росте давления влияние скорости де­формации невелико.

Чем чище и ровнее поверхности, тем быстрее устраняются поры и тем меньше влияние диффузии на формирование соединения.