Рис. 56. Зависимость температуры, обеспечивающей получение прочного соединения стержней из электролитического железа с полированными торцами, от давления [185]

900 1000 1100 "С Рис. 57. Зависимость прочности соединения стержней из электролитического железа (сваренных при р = 2 кГ/мм2) от температуры при различной степени шероховатости поверхности [185]:

/ — полирование; 2 — обработка наждачной бумагой мелкой; 3 — то же крупной

заданных свойств металла в сварном соединении (включая зону термического влияния сварки).

Роль давления при сварке с ограниченным окислением сводится в основном к выравниванию соединяемых поверхностей и, в известной мере, к интенсификации за счет пластической деформации процессов образования на них активных центров и последующей рекристаллизации в зоне соединения. При неизменной продолжительности нагрева с увеличением давления облегчается получение прочного соединения — снижается необходимая для этого температура (рис. 56). Аналогично сказывается в этих условиях и уменьшение степени шероховатости поверхности (рис. 57). Однако при обычном выполнении Р, Т-процессов сварки на воздухе давление должно быть также достаточным для осуществления значительной пластической деформации, необходимой для разрушения и удаления из зоны сварки окисных пленок.

С повышением температуры толщина пленок быстро растет (см. рис. 48). Нет систематических данных о зависимости степени деформации, достаточной для удаления окислов, от температуры сварки. Во всяком случае, она с повышением температуры не уменьшается, а скорее растет. Степень такой деформации удобно определять «коэффициентом площади» kM:

где Рк — конечная площадь сечения стыка; FH — исходное сечение свариваемых деталей. В работе [190] сваривали встык на воздухе прутки диаметром 10 мм из аустенитной и ферритной сталей при температуре 180° С 102

с торцами, очищенными щеткой непосредственно перед сваркой. Прочное соединение аустенитной стали было получено с кпл^ 3 (рис. 58). Для ферритной стали это отношение близко к 4.

В. К. Лебедев и др. исследовали прессовую сварку заготовок из конструкционных сталей [97]. Нагретые торцы заготовок перед осадкой окислялись в течение 6—20 сек. Стыки с удовлетворительной структурой и свойствами были получены при температуре 1000—1200е С с пластической деформацией, соответствующей кПл ^ 5,2. Лучшие результаты обеспечивались при радиальном течении металла в плоскости соединения (см. гл. IV). Такая деформация требует резкого повышения удельного давления. Если в опытах [185] и [197] оно ограничивалось для низкоуглеродистой стали величиной 2—3 кПмм2, то при большой направленной деформации сильно окисленных поверхностей давление возросло до 18—28 кГ/мм*. Хорошая сварка практически невозможна при очень большой толщине окалины (окисление нагретых заготовок на воздухе в течение более 20 сек [97]).

Направленная деформация, осуществляемая с принудительным формированием стыка в зажимах, вызывает в стыке значительные трехосные напряжения, как указывают А. И. Шестаков и А. А. Рос-сошинский [ 159 ]. При свободном течении металла образуется много дислокаций, в местах сосредоточения которых скапливаются вакансии, служащие зародышами трещин. Это может снизить свойства и нарушить сплошность соединения. Когда в условиях принудительного сформирования осадка завершается всесторонним сжатием металла в зоне соединения, количество вакансий в нем уменьшается, металл как бы уплотняется и исчезает граница между соединяемыми поверхностями. Однако значительная радиальная деформация в результате искривления волокон может вызвать в сталях, обладающих анизотропией свойств вдоль и поперек проката, пониже- ви.кГ/тг ние пластичности и особенно ударной вязкости соединения, например с 12,8 кГм/см2 для основного металла (Ст. 3) до 5,6 кГм/см* для сварного соединения [97].

При сварке давлением предварительно упрочненных металлов термомеханический цикл может накладывать существенные дополнительные ограничения на основные параметры процесса. Это наглядно иллюстрируется на примере свар- Рис. 58. Зависимость предела проч-ки высокопрочных легких сплавов. н°сги соединения ае от степени де-На рис. 59 дана зависимость пре- формации в стыке^„л (сварка встык дела прочности соединения стерж-„' ^

„ г1/ — аустеиитная сталь; 2— ферритиая

Ней аЛЮМИНИеВОГО СПЛаВа С СОДер-сталь [190]