Техника - молодёжи 1957-05, страница 10

котором начинают действовать силы междуатомного сцепления, то физическая граница между пластинами должна исчезнуть.

..Но, как известно^ все металлы и сплавы, находящиеся на воздухе, поглощают газы, в частности кислород, (который затем входит в более тесную химическую связь с металлом и образует на его поверхности окисную пленку. Она,_% будучи слабо связана с металлами, препятствует сцеплению их и встает между ними как инородное тело. Для создания прочной связи поверхность металлов должна быть очищена от окисных пленок.

Следовательно, учитывая строение поверхности, усеянной окислайи и инородными включениями, трудно допустить, чтобы при простом контакте, даже сопровождаемом большой пластической деформацией, возникла связь, равная по величине связи внутри соединяемых металлов или сплавов. На поверхности бывшего раздела тел останутся включения й многие дефекты строения металла, Для прочного соединения двух металлов необходимо -непрерывное и тесное взаимное перемещение атомов цутем диффузии. Однако. диффузия одного металла или сплава в другой происходит при взаимной растворимости этих металлов, причем скорость диффузии возрастает с уменьшением растворимости. Поэтому благодаря малой растворимости диффузионные процессы при холодной твердой сварке позволяют получить очень прочные цельнометаллические соединения.

В этом состоит теоретическая основа нового метода холодной сварки, уже нашедшего некоторое (практическое применение.

Проверенные нами исследования процессов образования наростов на кромках режущих инструментов показали, что они появляются в результате процессов холодной сварки.

Изучение зон контакта металлографическим методом и проверка с помощью радиоактивных -изотопов показали, что прочное соединение свариваемых образцов происходит в результате диффузионных процессов. Они приводят к изменению химического состава и физико-механических свойств контактных микрослоев соединяемых материалов. Эти процеосы «вызывают образование новых фаз в 'зоне -контакта, отличных по своей природе от исходных материалов. Новые фазы образуются ва счет растворения кобальтовой составляющей, зерен карбида вольфрама и в меньшей степени за счет зерен титановой фазы при взаимодействии компонентов твердого сплава с компонентами стали и сплавов.

Полученные данные, раскрывающие природу исчезновения границ раздела соединяемых тел в результате диффузионных процессов, имеют большое значение при решении вопроса закономерности соединения металлов при твердой сварке.

В результате проведенных работ доказано, что одноименные материалы (сталь со сталью, чугун с чугуном, твердые сплавы с твердыми сплавами) свариваются в вакууме настолько активно, что установить линию раздела между двумя образцами металлографически невозможно. Сваривание разноименных по составу и свойству материалов, происходящее также в ' результате диффузионного, процесса, показало, что прочность полученного соединения превосходит прочность основных свариваемых материалов, что имеет особенно важное значение для соединения специальных сплавов.

Дальнейшее изучение явлений схватывания металлов в твердом состоянии позволит решить ряд актуальных научно-технических задач не только в области резания металлов, где образование нароста оказывает вредное влияние, но и в том случае, когда 'эти явления играют прогрессивную роль, например в области твердой сварки металлов.

История науки и техники знает много изобретений и даже открытий, которые были сделаны в процессе работы совсем в других областях. Примерно то же самое произошло и в данном случае.

НОВЫЙ СНОСОВ ОТКРЫВАЕТ ШИРОКИЕ ГОРИЗОНТЫ

Твердая сварка, отличающаяся большой простотой и доступностью, открывает широкие перспективы в ряде отраслей промышленности.

Сварное соединение, полученное нами твердой сваркой в вакууме за счет интенсивной взаимной диффузии компонентов соединяемых тел, дает равнопрочное соединение с основным металлом без изменения фиэико-механических свойств, вызываемых процессами при нагреве. Диффузия при твердой сварке имеет место в очень тонком слое.

Нагрев соединения контактирую-щихся образцов, не вызывающий нарушения его (окисление, образование хрупких слоев и т. п.) и способствующий взаимной диффузии, упрочняет связь между свариваемыми металлами.

Твердая сварка позволяет «припаивать» пластинки резцов к державке, что исключает применение припоев и флюсов. Это дает возможность экономить дефицитные цветные металлы: медь, никель, цинк и

др. Например, в условиях только Одного Харьковского тракторного завода новый .способ может дать экономию меди и никеля около 10 т в тод.

Новый метод позволяет сваривать ; алюминий и многие его сплавы, а также медь, никель,' свинец, цинк, серебро и другие металлы, в то' ₄ время как электрическая контакт- > ная сварка этих металлов связана с большими трудностями и требует . сложной, мощной и дорогой аппара- 4 туры.

i- «=£>

На цветном рисунке справа нзобра-жена схема рабочей камеры установки * для исследования «свариваемости» ме-* та л лов и сплавов в вакууме при тем-J пературе до 1300°С н при нагрузке на* образцы до 1 ООО кг.

нагреватель, изготовленный на лис-? тового молибдена, выполнен в виде* трубки. Измерение температуры производилось с помощью платино-родиевой*. термопары, спай которой был помещен!

> • зоне размещения образцов.

При проведении опытов не сваривав-мость, с целью удаления адсорбиро.

> ванных и окисных пленок, образцьф предварительно прогреваются в вакууме в течение нескольких минут. После охлаждения до необходимой темпера-; туры производится их соединений

в вакууме при требуемых на грузкеJ| ' температуре и длительности выдержим!

Остаточное давление в мкуумноф рабочей камере при проведении опыт' той составляло от 10~³до 10~^Бмм ртут» ного столба.

Слева в кружках показаны также микрошлифы н схемы этапов свари» твердого титано-вольфремовог» сплав» марки Т30К4 и" стали марки 1ВХГТ. Не рисунке 1 представлен момент их кон- ; тактирования. Между образцами «и*- , на пленка окисла, препшсгвукицая свариваемости образцов. На рисунМ* 2 изображен процесс сварки в. момент разрушения окнсной пленни«и начала< сваривания в местах неровностей и; зазубрин на плоскостях образцов. .На рисунке 3 представлен момент исче% новения границы раздела соединяемых: -тел в результате диффузионных процессов.

Методом твердой сварки -можао осуществлять соединение однсрод-ных металлов, таких, например, как медь и алюминий, что имеет особенно большое значение в электротехнике. Твердая сварка может: применяться в приборостроении при изготовлении радиоаппаратуры,. судовой и авиационной мебели, в производстве конденсаторов, алюминиевой посуды и т. д. -

Надо полагать, что этот новый, весьма прогрессивный метод сварки в самом недалеком времени поручи* широкое распространение в- различных областях науки и текники и особенно в тех отраслях промышленности, где применяются новдие 'инструментальные материалы,: специальные стали и сплавы."

ПРОЧНОСТЬ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ ВЫШЕ ПРОЧНОСТИ

СВАРИВАЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ

8.