Рис. 44. Зависимость отношенияот ц, = — ппн

сжатии в вакууме Ы0-« мм рт. ст. холодных образцов с чистой поверхностью

меньше коэффициента трения /. В первом неизбежно взаимное перемещение сжатых деталей, которое при большой его скорости ведет к заметному нагреву (процесс не относится к холодной сварке), а при малой скорости в результате разрушения окисных пленок возможна так называемая холодная сварка сдвигом.

Тангенциальные усилия, даже не вызывающие макроперемещений ^т. е. при /). существенно влияют на процессы схватывания и сварки [202]. В опытах образцы сначала нагревали в вакууме для очистки от окислов. После охлаждения их сжимали нормальной силой, а затем прикладывали тангенциальную (40— 120 Г), недостаточную для преодоления сил трения. Далее снимали тангенциальную нагрузку и определяли прочность образовавшегося соединения на отрыв. В результате действия тангенциальной нагрузки прочность соединения увеличивалась в несколько раз (рис. 44). Полученный эффект объясняется облегчением условий пластической деформации при совместном действии нормальных р и касательных 5 напряжений. По условию Мизеса пластическая деформация наступает при соблюдении неравенства

р2 + Зв2 ^ Ч\(16)

где ц — предел упругости.

При вдавливании сферы в плоскость это условие можно написать так [173]:

р*+а!? = б2.(17)

Здесь а и 6— эмпирические коэффициенты. В работе [173] по-

казано, что между с = —ф- и ст0 = - ^ существует зависимость

1 + «,?,(18)

где Рр — разрушающая нагрузка соединения, полученного при одновременном действии V? и Б; Р„ — то же, но при действии только 1У; _ Я

На рис. 44 дана зависимость величины —ф- от щ, указывающая на хорошую корреляцию расчетных и экспериментальных данных.

Поданным Н. Д. Голего, все исследованные им чистые металлы, представляющие различные группы периодической системы (магний, алюминий, скандий, титан, ванадий, хром, железо, кобальт, никель, медь, цинк, иттрий, цирконий, ниобий, молибден, серебро, кадмий, индий, сурьма, лантан, празеодим, неодим, диспрозий, эрбий, платина, таллий, свинец и висмут), схватываются без нагрева при взаимном перемещении в вакууме одноименных пар образцов с предварительно очищенными поверхностями (аналогичные опыты по схватыванию разноименных металлов см. в § 4) [49].

Эффективность совместного действия нормальных и тангенциальных сил при холодной сварке подтверждается в исследованиях К- К- Хренова и др. [153] и в работах С. Б. Айнбиндера с сотрудниками [2, 5]. В частности, в работе [2] показано, что при сварке «сдвигом» и малом нормальном усилии, не приводящем к макропластической деформации, уже могут образовываться прочные узлы схватывания на отдельных участках контактирующих поверхностей (табл. 19).

Таблица 19 Прочность в кГ/мм? соединения при сварке «сдвигом»

' тттгттп"!т

Характерно, что железо относительно легко сваривается «сдвигом». Это можно объяснить разрушением пленок при трении и уменьшением нормальных напряжений, необходимых для выравнивания поверхностей. Последнее ведет к уменьшению остаточных напряжений и сохранению узлов схватывания после снятия нагрузки. Прочность соединений, особенно на отрыв, мала, что наиболее резко проявляется у железа, склонного к хрупкому разрушению. Истинное сопротивление срезу, отнесенное к фактической площади соединения, во всех случаях очень высоко.