несколько недель. Здесь, по существу, имеет место не холодная, а горячая сварка.

Некоторое промежуточное положение между теориями холодной сварки, основанными на предположении, что этот процесс требует или не требует термической активации, занимает энергетическая теория А. П. Семенова [130]. По этой теории для возникновения связи между чистыми поверхностями металла, сближенными до физического контакта, необходимо, чтобы атомы в поверхностных слоях обладали определенным запасом энергии. Физически это предположение связывается с направленностью межатомных связей в металле и с необходимостью некоторой взаимной подстройки атомов на соединяемых поверхностях для образования между ними таких связей (см. рис. 5, б).

А. П. Семенов видит подтверждение энергетической теории в том, что повышение уровня свободной энергии металла (за счет его нагрева, наклепа или объемного сжатия) облегчает холодную сварку (уменьшает етш), причем любой из этих способов увеличения свободной энергии эквивалентен. Это положение не вполне точно. Например, при максимальной плотности дислокаций в сильно наклепанном металле порядка 1011 Нем2 вызываемое этим повышение свободной энергии в алюминии составит 4 ■ 107 эрг!сма (энергия одной линейной дислокации в алюминии 4 • 10"4 эрг/см), что эквивалентно повышению температуры менее чем на 5° С. Необходимая величина ет|п для наклепанного алюминия (см. табл. 12) па 4,5% меньше, чем для отожженного. Изменение температуры сварки алюминия от 18 до 100° С (см. рис. 28) снижает ет1п с 63 до 60%. Таким образом, повышение температуры на 5° снижает ет|п всего на 0,2%, что на порядок меньше эффекта, получаемого за счет эквивалентного наклепа.

При большой степени деформации незначительное ее изменение, связанное с небольшим уменьшением ет1п, вряд ли заметно повлияет на плотность дислокаций в металле. Поэтому с увеличением е работа деформации растет, а ее доля, вводимая в металл в виде упругой энергии решетки, падает (см. табл. 6). Абсолютная величина этой энергии остается постоянной или незначительно растет. Если учесть увеличение степени растекания наклепанного металла в зоне соединения (по сравнению с отожженным), то эффект наклепа с точки зрения энергетической теории объяснить еще труднее. С позиций этой теории трудно объяснить рост ет1п с повышением степени легирования металла. Можно было бы ожидать обратной зависимости, так как упругая энергия решетки в твердом растворе выше, чем в чистом металле. Веским доводом против энергетической теории является резкое уменьшение вт|п при холодной сварке в глубоком вакууме [21 ]. При этом величина егат может стать одинаковой (порядка 10%) для металлов, сварка которых на воздухе достигается при сильно отличающихся значениях ет1п (для алюминия 55—60% и меди 75—80%). Отсюда сле-58

дует, что величина етт, соответствующая обычным условиям сварки на воздухе, может не определяться природой металла и его состоянием, а в основном зависит от чистоты поверхности.

В связи с изложенным необходимо отметить, что автор данной книги не отрицает ни влияния направленности межатомных связей в металле на условия его холодной сварки (однако его механизм, рассмотренный ниже, отличается от представлений энергетической теории), ни, тем более, роли движущихся дислокаций.

Одной из первых теорий холодной сварки, не связывающих этот процесс с термической активацией, была так называемая «пленочная» теория. По этой теории сварка осуществляется после обнажения и сближения до физического контакта ювенильных поверхностей металла, причем контролирующим параметром процесса является степень деформации, необходимая для разрушения и удаления из зоны сварки окисной пленки. Исходя из представлений Дж. Уайтхеда [218], показавшего, что при трении скольжения разрушение окисных пленок и последующее схватывание металла тем легче, чем выше отношение твердостей пленки и металла (НоК/НМе), Р. Тайлькот [216] построил зависимость (рис. 35) ет1п от Н0К1НШ (твердость определялась по шкале Мооса). С увеличением ЯоК/ЯМе закономерно уменьшается необходимая степень деформации. Полученную зависимость вряд ли можно рассматривать как количественную характеристику свариваемости, так как твердость по Моосу не дает такой характеристики для механических свойств ни пленки, ни металла. Сопоставление данных Ф. Боудена (табл. 14) по твердости, измеренной вдавливанием и царапанием (по Моосу), показывает, что отношение , полученное различными методами, не только отличается на два порядка (олово), но и расположение металлов в последовательном ряду может изменяться (например, для железа и меди).

Твердость некоторых металлов и окислов