под ними. На рис. 24 показана деформация шариком металлической поверхности, на которую предварительно были нанесены риски. Как видим, при вдавливании его на довольно значительную глубину выступы сохранились, у них лишь немного смялись вершины. Таким образом, применяя нормальное давление, трудно добиться полного уничтожения выступов и впадин. Для этого нужны высокие давления. Более плотное соприкосновение поверхностей достигается пластической деформацией с перемещением металла вдоль поверхности.

В сварке металлов, схватывании и получении прочного соединения большое значение имеют обменные силы, соединяющие атомы

Рис. 24. Деформация вдавливанием шарика выступов, имеющихся на поверхности стали.

(см. § 3). Эти силы относятся к близкодействующим и проявляются лишь при соприкосновении атомов, для которого необходимы большие сжимающие усилия (осадка) и значительная пластическая деформация, перемешивающая атомы.

У разнородных металлов решетки, конечно, отличаются своими параметрами друг от друга. Поэтому при сваривании совпадение в расположении атомов может быть лишь случайным и распространяться на небольшое число их.

Следует иметь в виду, что при сварке частей из одного металла возможность встречи двух одинаково ориентированных кристаллов очень мала. Как правило, соприкасаться будут монокристаллы с различной ориентацией кристаллических решеток (рис. 25). В этом случае соединяться атомы могут только при условии искажения решеток, на что нужна определенная затрата энергии. Величина этой энергии зависит от свойств свариваемых металлов. Если энергии, освобождающейся при уничтожении двух соединяемых поверхностей, для перестройки и искажения решеток в граничном слое будет достаточно, то соединение может произойти самопроизвольно, без дополнительного внешнего воздействия. В противном случае к границе раздела нужно подвести некоторую энергию активации. Практически этого достигают различными способами, например подогревом соединяемых частей, при котором увеличивается энергия и

амплитуда тепловых колебаний атомов, усиливаются процессы диффузии, облегчается сцепление.

Повышение температуры активизирует процессы сцепления в силу таких причин:

1)в результате нагрева повышается энергетический уровень атомов, благодаря чему перестройка решетки при контакте различно ориентированных монокристаллов облегчается;

2)повышение температуры облегчает пластическую деформацию металлов и снижает величину усилий, нужных для сдавливания образцов;

3)уменьшаются собственные напряжения, которые иногда могут разрывать уже образовавшиеся соединения;

4)при достаточно высоких температурах в некоторых случаях возможно растворение окисных пленок специальными флюсами.

Применение нагрева в корне меняет рассмотренную картину соединения металлов при низких температурах. Нагрев снижает твердость и повышает пластичность метал- п ос ^

_Рис. 25. Схема ориентации кристалличес-

ла. возрастает амплитуда ких решеток отдельных зерен для сва-тепловых колебаний атомов риваемых частей из одного металла, и число атомов, которые покидают свои положения в кристаллической решетке, образуют вакансии и свободно странствуют по объему металла. Падает величина напряжений, возникающих при сварке. Резко повышается скорость диффузии, причем атомы получают способность диффундировать не только по объему металла, но и через слой оксидов и тонкие зазоры между поверхностями. Разрушаются пленки на поверхности металла: жировые выгорают, окисные частично растворяются в металле. Благодаря этому отпадает необходимость тщательно зачищать металл. Диффузия приобретает особо важное значение, так как расширяет зону соединения и делает ее объемной.

Нагрев не только усложняет процесс, но и имеет другие отрицательные стороны: поскольку диффузия в твердых металлах — процесс медленный, при нагревании приходится давать выдержку, часто измеряемую минутами; в случае сварки разнородных металлов возникают переходные зоны, иногда с нежелательными свойствами.

Активизацию процессов сцепления широко применяют во всех видах высокотемпературной сварки в твердой фазе: контактной, газопрессовой, кузнечной и др. При ультразвуковой сварке аналогичного эффекта достигают за счет энергии ультразвуковых колебаний. При сварке ядерной энергией пограничные частицы приводятся в движение и даже перемешиваются в результате