Доказательством
диффузионного характера процесса сварки может служить то обстоятельство,
что все меры, способствующие тепловому движению (повышение давления и
температуры, введение пластификаторов и т. д.), вызывают и увеличение
прочности сварного соединения и, наоборот, факторы, замедляющие
диффузию, снижают прочность. Подсчеты по уравнению Эйнштейна [25]
показали, что скорость диффузии для различных материалов различна и
составляет около 3—4 нм/с. Согласно расчетам, проведенным авторами,
достаточно взаимного проникновения молекул на глубину всего лишь 10—30 А,
чтобы площадь молекулярного контакта, а следовательно, и прочность
соединения достигли значительной величины. Это подтверждается
исследованиями, проведенными различными методами (метод меченых
атомов, метод микроскопии в ультрафиолетовых лучах и электронная
микроскопия) [58, 59]. Эти методы позволили сделать вывод, что возможен
такой подбор пар материалов (так называемых совместимых полимеров), при
котором диффузия проходит до полного растворения компонентов.
Существуют, однако, и другие точки зрения на процессы, протекающие на
стадии объемного взаимодействия. Так, показано [60], что в случае частично
кристаллических полимеров, таких, как например, полиэтилен, определяющим
является не процесс диффузии, а процесс интенсивного перемешивания
расплавленного материала под действием ультразвуковых
колебаний.
Высказывается
предположение [61], что перемешивание материала, находящегося в
вязкотскучем состоянии, при ультразвуковой сварке может быть вызвано
«насосным» действием поверхности движущегося излучателя — волновода. При
движении вперед излучатель отталкивает полимер, а при движении назад не
полностью увлекает его за собой. Благодаря этому в область
разрежения, образующуюся на границе раздела деталей, притекают новые
частицы полимера, которые вовлекаются в движение при следующем ходе
поверхности излучателя вперед. Это приводит к перемешиванию тем более
интенсивному, чем меньше вязкость размягченного полимерного
материала, т. е. чем выше температура.
Явление
перемешивания вязкотекучего материала в зоне сварки подтверждено
экспериментально в работах К. И. Зайцева, изучавшего процесс
термоконтактной сварки полимеров. По-видимому, для макрообъемов
вязкотекучего материала при сварке характерен процесс перемешивания,
а для микрообъемов — процесс диффузии. При исследовании сварных образцов
из полистирола и полистирола с оргстеклом было установлено [62], что по
границам раздела протекают химические превращения. Сварные образцы
исследовались до и после экстрагирования методами ИК-стектро-метрии,
полярографии и турбидиметрического титрования.
При
исследовании сварных образцов из полистирола в ИК-спектрах наблюдалось
увеличение интенсивности полосы поглощения в области 1720
см-1, характеризующей валентные колебания карбонильных
групп, образующихся через перекисные соедине-
