Нагрев и осадка при сварке дополняют друг друга: чем выше нагрев, тем меньше давление осадки, и наоборот. В предельных случаях осадочное давление или нагрев становятся ненужными.

При нагреве до расплавления металла осадочное давление не требуется, т.к. жидкий металл самопроизвольно сливается в общую сварочную ванну и после затвердевания части детали будут прочно скрепленными.

При холодной сварке к соединяемым деталям прикладывают высокое удельное давление осадки, создающее большие пластические деформации. Нагрев при этом не нужен. Возможна холодная сварка при температуре кипения жидкого азота (-196°С).

Многие другие способы сварки занимают промежуточное положение. Процессу сварки и повышению прочности соединения способствуют взаимное растворение и диффузия металла соединяемых частей. При сварке деталей из разных металлов могут образовываться непрерывные твердые растворы (Fe-Ni; Fe-Cr; Ni-Mn и др.), металлы могут иметь неполную взаимную растворимость (Fe-Cu; Fe-Zn) или практически не растворяться друг в друге (Fe-Ag; Fe-Mg; Fe-Pb и т.д.) Следует иметь в виду, что и в последнем случае могут успешно свариваться металлы.

Все имеющееся многообразие способов сварки (более 50) по способу устранения факторов, препятствующих межатомному взаимодействию, можно разделить на две группы:

1. Сварка плавлением (в жидкой фазе)

2. Сварка давлением (в твердой фазе).

При сварке плавлением металл соединяемых частей в зоне сварки расплавляется, переходит в жидкое состояние. При этом расплавляется и присадочный материал; таким образом образуется сварочная ванна из основного и присадочного металла (рис.1.1).

При этом не требуется предварительной особо тщательной очистки поверхности металла; нагрев расплавляет металл и загрязнения поверхности, всплывающие в сварочной ванне.

Затвердевающий металл зоны сварки претерпевает значительные изменения в химическом составе и структуре, приобретая характерную структуру литого. Температура нагрева значительно превышает температуру плавления свариваемого металла, что исключает значительный нагрев обеих деталей и увеличивает скорость сварки.

В зависимости от источника нагрева сварка плавлением подразделяется на пять основных видов: дуговую, газовую, термитную, электрошлаковую и электронным лучом.

При дуговой сварке нагрев и плавление осуществляется за счет тепла электрической сварочной дуги; при газовой – используется тепло сгорания газа или паров жидких горючих; при термитной – тепло, выделяемое при сгорании термитной смесью; при электрошлаковом процессе тепло для сварки образуется от прохождения тока через расплавленный слой шлака; при электронно-лучевой – нагрев и плавление металла производится теплом от бомбардировки электронами луча металла изделия, помещаемого в вакуум.

Сварка давлением может производиться без предварительного или с предварительным местным нагревом деталей (рис.1.2). При этом состав металла и его структура не изменяются. Этот вид сварки требует тщательней подготовки и зачистки соединяемых поверхностей, требует обязательного приложения осадочного давления. При этом сила осадки обратно пропорциональна температуре нагрева свариваемых элементов. В зависимости от рода источника местного нагрева различают сварку: контактную (электросопротивлением), термитную давлением, газопрессовую, индукционную (электропрессовую), трением и вакуумно-диффузную.

Каждый вид сварки подразделяется на способы, отличающиеся между собой технологическими особенностями.

1.1.2. Пайка

Этот процесс соединения металлов занимает промежуточное положение между сваркой и склеиванием. Соединение производится с помощью сравнительно легкоплавкого металла, называемого припоем, температура плавления которого ниже, чем соединяемого металла. Расплавленный припой наносится на хорошо зачищенные кромки соединяемых частей, смачивает их и после затвердевания образует соединение. Припой и соединяемые металлы весьма разнообразны, что обуславливает резкие различия в процессе пайки и характере получаемых соединений. Основная составная часть припоев - олово, медь, серебро.

В этом способе соединения существенную роль играет способность припоя хорошо смачивать основной металл, т.е. адгезия (прилипание) припоя к металлу должна превышать когезию (сцепление) частиц припоя. Основной металл не расплавляется. Здесь почти всегда применяются флюсы для очистки поверхности металла от окислов и других загрязнений и усиления адгезии жидкого припоя к твердому металлу.

Слой расплавленного припоя практически не оказывает сопротивления сдвигу. Прочность соединения возникает скачком образно при затвердевании припоя.

1.1.3.Склеивание

Это самый универсальный способ соединения твердых материалов за счет сил молекулярного сцепления. Можно склеивать дерево, металлы, пластмассы, бетон, стекло, резину и т.д., а также разнородные материалы (металл + дерево; + резина, + пластмассы и т.д.

Между соединяемыми частями клей вводится обычно в жидком виде и, реже, в виде порошка или пластинок, размягчаемых нагреванием. Клей в соединении затвердевает постепенно вследствие испарения растворителей, химических реакций или полимеризации. Склеивание почти полностью основано на адгезии, причем клей почти во всех случаях не взаимодействует с соединяемым материалом. Прочность склеивания довольно высокая, и при правильном склеивании разрушение под нагрузкой происходит или по соединяемому материалу, или по клеевой прослойке.

Преимущество способа такого соединения материалов - простота, небольшая стоимость и высокая универсальность.

Недостатком является снижение прочности при нагреве, старение клеев, в сравнительно короткий срок снижающее их прочность, чувствительность некоторых из них к воздействию сырости.