был достаточным для удаления окисных пленок, то после зажатия и соответствующей выдержки обеспечивалось высокое качество соединения. При сварке с нагревом в зажатом состоянии (рис. 168, б) даже через 32 мин ударная вязкость еще оставалась существенно ниже своего предельного значения (см. рис. 168, а).

В нормальных условиях сварки в вакууме детали покрыты тонкой естественной пленкой окислов. Возникает вопрос: может ли время восстановления такой пленки существенно влиять на кинетику формирования сварного соединения? Принятая методика не позволила непосредственно изучить кинетику восстановления естественных окисных пленок при вакуумном нагреве, так как время, протекающее между извлечением образца из вакуумной камеры и моментом измерения контактцого сопротивления, достаточно для образования новой пленки окислов. Однако ход кривых = = / (г), асимптотически приближающихся к /?га1п, указывает на то, что восстановление тонких пленок требует относительно большого времени.

Процессы восстановления окисных пленок и выравнивания соединяемых поверхностей идут одновременно. В зависимости от толщины пленок и трудности их удаления очистка поверхности может завершаться до или после ее выравнивания. Например, при сварке предварительно окисленных образцов с пленкой толщиной порядка 600 А очистка шла медленнее образования физического контакта, и длительность сварки определялась временем восстановления окисных пленок. При сварке металлов с тонкой естественной пленкой восстановление, вероятно, идет намного быстрее создания физического контакта, и факторы, влияющие на сглаживание поверхностных неровностей, имеют основное значение в кинетике сварочного процесса.

Хотя окончательное установление кинетических закономерностей диффузионной сварки даже для стали требует дальнейших систематических исследований, приведенные данные достаточно убедительно подтверждают возможность трехстадийного процесса и существенную роль стадии очистки поверхности от окислов. В этой связи интересны результаты исследования кинетики диффузионной сварки алюминия, некоторые особенности которой уже отмечались [26]. Несмотря на высокую пластичность и малую жаропрочность алюминия, в результате чего время /ф должно быть очень малым, получение соединений высокой прочности потребовало длительного времени (см. рис. 166). Окисные пленки препятствуют прямому взаимодействию поверхностных атомов алюминия, и соединение, по существу, образуется между пленками А1203, создание активных центров на которых идет относительно медленно, что, вероятно, объясняется низкой температурой сварки (=^600° С) по сравнению с температурой плавления окисла (2030° С).

Несколько типичных кинетических кривых для диффузионной сварки металлов и сплавов представлено на рис. 169 [73]. Более 262

быстрое достижение установившихся значений ов в случае сварки стали 45 и титанового сплава, возможно, связано с относительной легкостью удаления окисных пленок на этих металлах (в первом случае за счет восстановления FeO углеродом, во втором — в результате интенсивного растворения кислорода титаном). Однако на кинетику сварки могли оказать существенное влияние и параметры самого процесса (температура, давление).

Иногда, в особенности для зависимостей пластичности, кинетические кривые носят экстремальный характер, по достижении установившегося максимального значения изучаемого показателя наблюдается его более или менее резкое падение. Например, так изменяется ударная вязкость соединения стали 2X13 (пунктирная кривая на рис. 169). Сварка производилась в вакууме 10 3 мм рт. ст. при Т = 940° С и р = 1,6 кГ/мм2 [145].

Выше в опытах по сварке стали было показано, что при любых значениях давления в изученном диапазоне и достаточной длительности процесса достигаются практически одинаковые показатели свойств (см. например, рис. 165). Если же длительность нагрева ограничивается и для всех исследуемых температур и давлений остается неизменной, то, как правило, при более низких значениях Тир процесс сварки, по существу, не завершается. В результате этого механические свойства соединения оказываются пониженными. Типичная зависимость предела прочности соединения от температуры и давления (сварка в вакууме —Ю-3 ммрт. cm с нагревом в течение 5 мин) для образцов из стали 45 дана на рис. 170 [73]. Установившееся значение предела прочности в. кГ/иигак.кГп/с1г

60

20

О10 20 30 ним

Рис. 169. Зависимость механических свойств сварного соединения от длительности нагрева:

предела прочности: 1 — сплав ВТ5; 2 — сталь 45; 3 — ковар Н29Н18А; 4 —медь М1 [73]; 5—сталь 2X13 [145] и ударной вязкости соединения (6) стали 2X13 [145]

ГС 1000 900 800 700

Рис. 170. Зависимость предела прочности соединения (сталь 45), сваренного в вакууме 10~3 мм рт. ст. с нагревом в течение 5 мин, от температуры и давления [75]