ПРЕДИСЛОВИЕ
Возможности технологических процессов в большой мере определяются их научно-технической основой. Среди технологических способов сварки металлов холодная сварка не получила пока еще достаточно широкого распространения.
Практическое значение этого способа состоит не только в уникальных его возможностях — получать полноценные высокопрочные соединения без нагрева, но и в развитии новых комбинированных процессов, связанных с минимальным нагревом и интенсивной деформацией. Именно комбинированные способы сварки в твердой фазе дали возможность решить отдельные проблемные задачи сварочной техники, например сварки высокопрочных сплавов.
Холодная сварка в чистом виде получила применение в электротехнической промышленности, связи, железнодорожном и городском транспорте, в различных отраслях промышленности. Сварка таким способом производится без нагрева деталей при комнатных, отрицательных и даже глубоко отрицательных температурах, близких к абсолютному нулю. Это явление, необычное для установившихся веками представлений о природе сварки металлов в твердой фазе, иногда вызывает сомнения в надежности данного способа. Кроме того, явление холодной сварки наблюдается в других областях металлообработки. Наука о холодной сварке возникла на грани нескольких наук: науки о пластической деформации, трении и износе металлов, порошковой металлургии и собственно науки о сварке. Каждая из этих областей науки раскрыла отдельные явления, применение которых рационально для сварки. Однако в некоторых случаях внесена неопределенность в строгое понятие свариваемости металлов. К сварке относят неполноценные (промежуточные) соединения — схватывание, сцепление, адгезию. В связи с разным подходом к одному и тому же явлению и большой его сложности в настоящее время существует восемь гипотез о природе и механизме холодной сварки металлов. Разногласия и неопределенность в вопросах о физических основах холодной сварки до некоторой степени ограничивают технические возможности всей отрасли — сварки металлов в пластичном состоянии, как холодной так и горячей.
Холодная сварка металлов внешне представляется одним из наиболее простых технологических процессов. Однако при решении ответственных прикладных задач данный способ часто оказывается довольно сложным. Он требует прежде всего правильной ориентации в основных физических критериях, определяющих свариваемость металлов, а также строгого выполнения технологических норм.
Основная задача — это определение главных действующих сил и энергии, вызывающей образование монолитных соединений, а также условий, при которых возможно проявление данной энергии. Очень важно понять физическую природу металлов и разграничить основные явления, действительно определяющие свариваемость в холодном (и, очевидно, нагретом) твердом состоянии, и второстепенные сопутствующие факторы, а также отличать сварку в земных условиях от сварки в условиях абсолютного вакуума.
По природе холодная сварка — весьма сложный физико-химический процесс, протекающий только в условиях пластической деформации и сопутствующих ей факторов.
Существует много несогласованных между собой и практикой гипотез о природе сварки металлов в холодном и нагретом пластичных состояниях: рекристаллизационная, диффузионная, пленочная, энергетическая, дислокационная, деформационная, металлических связей и др.
В зависимости от принятой гипотезы о свариваемости радикально меняются технологические методы и технологические возможности данного способа сварки. Естественно, что технология, основанная на базе реальных физических источников энергии и сил, определяющих свариваемость, может обеспечить требуемое качество соединений и достаточно полно использовать технические возможности данного способа сварки.
В последнее время разрабатываются новые способы сварки металлов в пластическом состоянии и область практического применения расширяется. Однако физическая сущность и механизм процесса образования монолитных соединений в твердой фазе остаются дискуссионными.
Более чем за 25 лет разработок, исследований и внедрения в промышленность различных способов сварки сложились представления о природе и основах технологии холодной сварки.
Основными критериями, определяющими природу и основы технологии холодной сварки металлов, являются физические источники энергии, вызывающие свариваемость, а также условия, при которых могут образовываться полноценные монолитные соединения. Поэтому в главе I приведены данные о некоторых свойствах металлов, пластической деформации и строении поверхностей, которые определяют свариваемость в холодном состоянии.
Глава II посвящена анализу существующих гипотез о физической природе и механизме холодной сварки.
В последующих главах описаны основные способы холодной сварки: в главе III — точечная и шовная, в главе IV — стыковая, в главе V — получение нахлесточных и тавровых соединений и в главе VI — сварка сдвигом. Технологические особенности каждого способа увязаны с определяющим фактором — механической активацией атомов.
В монографии использованы материалы исследований, проведенных автором в Киевском политехническом институте и в Институте электросварки (ИЭС) им. Е. О. Патона АН УССР, а также литературные данные.

 

Назад, на страницу описания