зующего материала к поверхности соединяемых заготовок. В простейшем случае работа адгезии определяется уравнением Дюпре — Юнга (1.6), справедливым для жидкостей. Оно не может быть использовано для предсказания адгезии после затвердевания материалов, так как величины поверхностного натяжения жидкого металла и твердого не совпадают. В таком случае значительно лучшая корреляция между термодинамической работой адгезии и прочностью достигается, если в уравнение подставить вместо ож_г поверхностное натяжэние уже затвердевшего металла от_г, однако для многих металлов такие данные отсутствуют [172, 203]. Помимо этого необходимо учитывать, что при

сварке, например, разнородных металлов процесс образования адгезионного соединения протекает в условиях постоянно нарастающей вязкости легкоплавкого металла. Это приводит к тому, что использование понятий поверхностного натяжения и краевого угла как равновесных величин становится неправомерным [152, 172].

Механическая прочность связи зависит от многих других факторов: структурных несовершенств, дефектов и дислокаций в приконтактных участках взаимодействующих металлов, напряжений, в том числе возникших из-за термического расширения и сжатия наплавленного металла и материала твердой фазы и др. Имеется немало литературных источников, в которых хорошее смачивание поверхности ,считается главным условием

высокой адгезии, в других — обоснованность использования смачивающей способности в качестве критерия для получения прочного адгезионного соединения ставится под сомнение.

Отсутствие фундаментальной связи между условиями образования и разрушением адгезионных соединений может быть объяснено в известной мере многочисленностью факторов, влияющих на адгезию разнородных металлов. Влияние каждого из этих факторов детально пока не установлено.

На примере изучения поведения жидкого алюминия по отношению к твердой стали рассмотрим связь смачиваемости с прочностью соединения. Известно, что одной из основных трудностей при дуговых способах сварки алюминия со сталями является образование интерметал-

Рис. 40. Схема наплавки алюминия на стальной образец для механических испытаний:

I — нагреваемый элемент; 2 — подложка; 3 — расплав алюминия; 4 — вольфрамовый электрод; 5 — шток; 6 ■— термопара.

лидов. Их появление на границе сплавления и вблизи ее снижает пластичность и работоспособность сварного соединения. Уменьшить вероятность образования интерметаллидов можно снижением времени контакта расплавленного алюминия со сталью. В связи с этим улучшение смачиваемости стали расплавом алюминия должно способствовать росту механических свойств сварного соединения алюминий — сталь [361].

Для технологических целей весьма важно знать величину фактической прочности соединения алюминий — сталь, а также выявить условия, обеспечивающие ее наибольшее значение. Для изучения связи смачиваемости стали расплавом алюминия с механическими свойствами сварного соединения разработана [115] следующая методика

773_В73__$73Т,К

65

30

1свА

Рис. 41. Зависимость краевого угла смачивания и площади контакта алюминий — сталь от сварочного тока, начальной температуры (а) и продолжительности горения дуги (б).

эксперимента (рис. 40). Подложка 2 из стали 12Х18Н10Т выполнялась в виде диска с отверстием в центре, в которое вставлялся шток 5 из той же стали и закреплялся таким образом, чтобы была обеспечена ровная внешняя поверхность. В подложке укреплялась вольфрам-рениевая термопара 6 марки ВР 5/20 в другом отверстии меньшего диаметра. В таком виде подложка устанавливалась на нагреваемый проходящим переменным током элемент /. Сверху помещался алюминий 3 марки ЧДА, масса которого была во всех опытах постоянной и равнялась 280 мг. Опыты проводили в специальном устройстве, описанном в параграфе 2 настоящей главы, которое позволяло проводить эксперименты в контролируемой атмосфере, изменять температуру подложки и фиксировать растекание алюминия с помощью кинокамеры.

Дугой прямого действия, горящей между вольфрамовым электродом^ (йэ = 2 мм) и алюминием, последний расплавлялся, очищался от оксидной пленки и растекался по подложке. После остывания готовый к механическим испытаниям сталеалюминиевый образец извлекался из устройства. Результаты замеров краевого угла и площади контакта приведены на рис. 41. На рис. 41, а показано влияние сварочного ток