Рис. 164. Кинетические зависимости прочности и относительного удлинения соединений стали Ст. 3:

а — при различной частоте обработки поверхности; б — прн проведении всего процесса или только его части (штриховая линия) с приложением р—2 кГ/мм*

расчета, либо с существенной ролью в механизме образования физического контакта помимо ползучести еще и спекания.

Для прямой оценки роли спекания при формировании соединения поставим опыты, в которых часть образцов из стали Ст. 3, обработанных по \7б и у8, сваривали в вакууме при Т = 1000е С, р = 2 кГ/мм2 и различных значениях г и по кинетическим кривым (рис. 164, б) находили /0, соответствующее незавершенной стадии формирования соединения. После этого аналогичные образцы сваривали в течение /0 при тех же значениях Т и р, а затем выдерживали различное время в вакууме при Т = 1000е С, но без нагрузки. Как видно на рис. 164, б, и после снятия нагрузки, т. е. в результате спекания (пунктирные линии), продолжается формирование соединения, но оно идет значительно медленнее, чем при наличии внешнего давления. Если в момент снятия нагрузки формирование соединения близко к завершению (например, при } = 30 сек и обработке по У8) и в нем, по-видимому, уже имеется много сваренных микроучастков, дальнейшее его формирование в результате спекания протекает сравнительно быстро. Проведенные опыты показывают, что процесс спекания наряду с ползучестью может влиять на кинетику диффузионной сварки. Однако роль спекания в этих опытах очень незначительная; она должна расти с уменьшением давления и с повышением чистоты обработки. На нее может влиять и род свариваемого металла. Автором книги совместно с М. С. Барышевым была построена экспериментальная зависимость ов = / (г) для низко-углеродистой стали при сварке в вакууме (Г = 1000' С, р = = 0,25 кПмм2), на которой при / = 3^-7 сек обнаружена площадка. Одновременно измеряли увеличение диаметра В образцов в зоне сварки, характеризующего ход процесса ползучести на кривой АВ = ф (г); типичный для кривой ползучести перегиб в интервале / = З-т-7 сек подтверждает основную роль ползучести р изученных условиях сварки. 258

Влияние давления на кинетику диффузионной сварки изучено полнее. Характерная зависимость предела прочности соединения (сталь Ст.З, Т = 800° С, вакуум 5-10"6 мм рт. ст.) от времени при различных давлениях приведена на рис. 165 [31]. В этих опытах образцы предварительно нагревали 16 мин в вакууме при температуре 900° С для очистки поверхности от окислов, а затем сжимали заданным усилием (1 и 2 кГ/мм2). При уменьшении давления вдвое необходимое время сварки увеличивалось также вдвое (с 8 до 16 мин), тогда как в соответствии с формулой (52) оно должно увеличиться в 16 32 раза. Сварку проводили на образцах с очищенной в вакууме поверхностью, поэтому полученная зависимость tф = / (р) непосредственно характеризует кинетику выравнивания микровыступов и не связана с процессом очистки поверхности от окислов.

Относительно небольшое влияние давления на скорость образования соединения наблюдалось и при сварке в вакууме (Ю-6— 10"в) мм рт. ст. алюминия [26] при Т = 300-4-600° С. Например, с увеличением р в 4 раза (1—4 кГ/мм2) при Т — 400° Си / = 1 ч (рис. 166) прочность соединения повышалась всего вдвое (3— 6 кГ/мм2). Здесь могло сказаться влияние окисных пленок, практически не удаляемых на алюминии.

Отсутствие резко выраженного влияния давления на кинетику диффузионной сварки титана подчеркивают Г. Кинг и В. Овчар-ский [196]. Они пришли к выводу, что при диффузионной сварке титана (Т = 760н-870° С) формирование соединения идет в три этапа: создание местных микроконтактов в момент начального сжатия; образование общих зерен в результате рекристаллизации с залечиванием несплошностей за счет стока вакансий по границам зерен и с сохранением отдельных, наиболее крупных пор внутри образовавшихся общих зерен и, наконец, медленное зарастание этих внутризеренных пор путем „ 2

объемной диффузии вакансий ""|-—|-1---|— | ^

_Р~2 Ц 6 в Ю 12 14 16 пш

Рис. 165. Зависимость предела прочности соединения от длительности сварки при различных удельных давлениях (сталь Ст. 3; Т = =800° С; вакуум 5- Ю-6ммрш. ст.)

500°.

0 100 200 300 400 500 пин

Рис. 166. Зависимость предела прочности соединения при сварке алюминия в вакууме Ю-6 —10_в мм рт. ст. от времени (р= 2 кГ/мм2) [26]