некоторое время после увеличения давления вновь достигается установившееся значение W, не зависящее от температуры, при которой увеличивали р0.

Для более эффективного использования мощности двигателя, особенно при сварке трением деталей большого сечения, стремятся уменьшить пик мощности и начинают процесс при малом р0, а затем по мере нагрева трущихся торцов, т. е. после прохождения пика Мтах (см. рис. 179), плавно или ступенями увеличивают осевое усилие,

При сварке трением, как и при любом другом способе сварки давлением в твердом состоянии, важнейшим условием получения соединения высокого качества является равномерный нагрев по всей поверхности соединения. По своей природе нагрев трением должен быть неравномерным. Действительно, если в первом приближении принять, что осевое усилие распределяется по торцу равномерно (ро = const) и коэффициент трения не зависит от р, v и Т (J = const), то по мере увеличения расстоянии г от оси вращения до нагреваемой точки удельная работа сил трения, т. е. интенсивность источника тепла, будет увеличиваться пропорционально г. Как следствие, если пренебречь теплопередачей, температура торца будет изменяться от Тп1ах на поверхности свариваемых деталей до Т = Т0 на их оси. При таком распределении температуры сварка трением без дефектов, во всяком случае сварка деталей компактного сечения, была бы практически невозможна. В действительности при сварке трением достигается относительно равномерный нагрев. Этому способствуют два фактора: выравнивание температуры за счет теплопередачи в плоскости нагреваемых торцов и, что, по-видимому, имеет главное значение, выравнивание интенсивности источника тепла в результате саморегулирования процесса тепловыделения при трении.

Саморегулирование связано с уменьшением коэффициента трения при увеличении скорости скольжения и температуры, во всяком случае выше некоторой критической (рис. 181); в результате более интенсивного нагрева и большей скорости на периферии нагрев здесь автоматически замедляется. Кроме того, в наиболее нагретой зоне падает удельное давление в связи с более высоким сопротивлением деформированию центральной, относительно холодной части сечения. Это также ведет к замедлению нагрева на периферии сечения. Из анализа приведенных графиков, в частности, следует, что коэффициент трения даже в условиях сварки металлов, очень близких по своим свойствам (сталь 20 и 45), может изменяться в чрезвычайно широких пределах от / = l-f-2 при низкой температуре и малой скорости (при D = 20 мм и п = 700 об/мин максимальная окружная скорость v — 0,7 м/сек), а также малом удельном давлении до / = 0,02 при v — 7-*-8 м/сек, Т = 1000° С и Ро = 4,3 кГ/мм2.

Высокие значения /, очевидно, соответствуют режиму трения с глубинным вырыванием, а низкие — режиму полирования. Пр-

Рис. 181. Зависимость коэффициента трения от скорости скольжения и температуры:

б)

а — стержни из стали 20 диаметром 20 мм [24]; б — трубы из стали 45 размером 160Х20лл' '

следнее указывает на вероятность достижения в отдельных точках на трущихся поверхностях температуры плавления металла и перехода к полужидкостному трению.

Для того чтобы процесс саморегулирования нагрева при трении шел с практически необходимой быстротой, следует применять достаточно большое удельное давление. На рис. 182 показано изменение в процессе нагрева трением труб из стали 45 размером 160x20 мм отношения минимальной температуры к максимальной для двух точек, расположенных на наружной и внутренней поверхностях невращающейся трубы на расстоянии 2 мм от ее торца. В начальный момент, естественно, Тт1п = Ттзх ^ 20° С

и= 1. В силу неизбежной непареллельности торцов и не-

постоянной интенсивности источников тепла в начальной стадии процесса появляется значительная неравномерность нагрева, тем большая и тем более длительная, чем меньше удельное давление.

Ро'0,6 кГ/пп2

р0=0,5кГ/т2

р0=0.2кГ/пм2

Термопара

■.1 .

«0

80

Рис. 182. Изменение отношения

в процессе нагрева

трением труб из стали 45 размером 160X20 мм [42] на их наружной и внутренней поверхностях