носит механическую энергию,
передает ее реальным частицам кристалла и обеспечивает увеличение энергии
этих реальных частиц, что в общей массе частиц мы и определяем понятием
температуры.
Возвращаясь теперь к нашему
конкретному примеру стыковой сварки, рассмотрим его уже с позиций
физических понятий. Не касаясь пока самого процесса электронагрева,
рассмотрим конечный результат нагрева стержней и их осадки; т. е. переход
механиче-1 ской энергии в тепловую. Вопрос теперь можно поставить так.
Если по старой привычной технологии стержни в плоскости контакта нагревали
до высокой, может быть близкой к плавлению температуры, то тем самым
доводили частицы кристаллической решетки приблизительно до таких частот
колебаний относительно их равновесного положения в кристалле:
Температура металла, °С . .
700—800 800—900 900—1150
Атомная частота, Гц ... (3,8-^4) 1013 (4-н4,6) Ю13
(4,6-н5) 1013
Как видно из этих данных, чистый
нагрев металла не очень сильно повышает энергию частиц кристаллической
решетки.
Нагрев до плавления, т. е. до
белого свечения металла, создает атомную частицу с частотой только до
7,6-1013 Гц. А вот что касается механической энергии, то она
посредством мощного ударного потока фононов может довести частоту
колебаний атомов до 1016 Гц, т. е. даже превысить частоту
ультрафиолетовой активации. Такие именно картины характерны для
сварки взрывом.
Что же касается рассматриваемого
примера контактной стыковой сварки, то, как было подсчитано, среднее
значение температуры нагретого металла от действия механической
осадки ничтожно. Но среднее значение относилось к довольно большому объему
нагретого металла и расчет этой средней температуры никак не
отобразил внутреннюю физическую картину в микроскопическом
масштабе. А в этом масштабе происходят весьма интересные процессы:
осадочная энергия создает два волновых, встречных фононных потока. Эти
волновые потоки, кстати сказать нелинейные, тормозятся, сталкиваясь в
плоскости контакта и дают концентрированный энергетический всплеск
именно по плоскости сваривания. Этот энергетический всплеск и обеспечивает
сдвиговый эффект, который в масштабе тонкого слоя элементарных кристаллов
создает значительно больший температурный импульс, чем среднее
значение температуры. Разумеется, чем меньше скорость осадочной
операции, тем слабее фононный поток, ею созданный. При ударно-стыковой
сварке с использованием разряда конденсатора слой кипящего металла
выбивается из плоскости контакта и только за счет ударно-волнового
всплеска фононной энергии удается безупречно сваривать самые
кристаллически неродственные металлы.
Приведем некоторые факты из
жизни и взаимодействия в металле реальных частиц и квазичастиц.
Физики о металле иногда
