Расчетные методы определения времени сглаживания неровностей были рассмотрены в § 3 [162]. Длительность активации поверхности можно ориентировочно оценить по уравнению [162]

г = 1ехр(62)

х V (р, с) Л'о ^ \ кТ )к

где v — частота собственных колебаний атомов или частота перемещения дислокаций при скорости ползучести порядка Ю-5 сек'1 (что соответствует условиям диффузионной сварки); р — давление (напряжение); с — величина, зависящая от свойств металла;

-тт--доля поверхностных атомов, которые должны быть

активированы для получения прочного соединения; обычно = 0,7-г-0,9;

Еа — энергия единичной связи, энергия активации движения дислокации или образования и движения вакансий (в зависимости от природы вещества, типа химической связи, а также механизма активации). В табл. 38 приведены опытные данные по длительности сварки некоторых металлов и отдельные результаты по сварке неметаллов с расчетными значениями /ф и 1Х {1Х определяли по предельным

Параметры процесса диффузионной сварки некоторых металлов и неметаллов в вакууме

величинам £с). При сварке неметаллов /ж велико и по существу определяет общую продолжительность процесса [162] Однако для металлов 4 С /ф. Как подчеркивается в работе [162], при сварке одноименных металлов длительность периода активации мала (/* Ю-3 сек). Поэтому в условиях диффузионной сварки металлов определяющим фактором в кинетике процесса должно быть выравнивание поверхности [162]. Э. С. Каракозов и др. теоретически проанализировали кинетику диффузионной сварки с учетом начальной деформации при нагружении и перекрытия во времени процессов образования физического контакта и активных центров (т. е. /ф и /х) на основе вероятностных представлений [76]. Кроме того, они учли особенности пластической деформации на различных стадиях ползучести, что позволило авторам работы [76], в частности, объяснить исходя из представлений о решающей роли ползучести в выравнивании поверхности ход кривой ов = / (/) при конечной прочности соединения в начальный момент и наличии на этой кривой перегиба (см. рис. 171, кривая 3).

Расчет кинетики сглаживания неровностей в результате ползучести (см. § 3) показал, что необходимое время выравнивания обратно пропорционально квадрату чистоты обработки п (А ^

^7^) и удельному давлению в степени ш (т = 4-=-5) [162]. Фактическая скорость сварки растет с повышением чистоты обработки поверхности, а также с ростом давления и температуры, однако имеющиеся ограниченные по объему опыты подтверждают теоретическую зависимость t = f (п, р, Т) только качественно, без количественной корреляции.

Образцы из стали Ст.З сваривали при Т = 1000° С и р = «= 2 кГ/ммй с различной чистотой обработки поверхности (грубое и чистое точение, полирование соответственно при п ^ 10; 20 и 280; см. § 3). До приложения нагрузки образцы выдерживали 2,5 мин в вакууме при 1000° С для удаления окислов. Длительность сварки изменяли от 6 до 240 сек. Полученные зависимости о = / (() и 6 = ф (/), приведенные на рис. 164, а, показали значительное влияние шероховатости поверхности на кинетику процесса. Например, установившиеся значения предела прочности и удлинения на полированных образцах были достигнуты соответственно через 6 и 15 сек, в то время как при грубой обработке (уЗ) для этого потребовалось около 120 сек. В предположении, что главным процессом, определяющим время выравнивания поверхности Цф, а также /), является ползучесть, должно изменяться обратно пропорционально па. Если п — 10 соответствует /ф = = 120 сек, то для п = 20 время tф должно было бы понизиться приблизительно в 4 раза, т. е. до 30 сек. В действительности при переходе от обработки УЗ к уб ^ сократилось всего на 25% (со 120 до 90 сек). Расхождение расчетных и экспериментальных данных связано либо с не вполне удовлетворительной методикой

17 А. С. Гельман257