Згідно ГОСТ 2601-84 під зварюванням взагалі розуміється процес утворення контакту елементів на атомному рівні, що утворюється при нагріванні або пластичній деформації окремих частин виробів, що зварюються. З цього визначення випливає, що поняття зварювання може ставитися не тільки до металів, а й до пластмас, скла та інших неметалів, а також до їх похідним. Для більш доступного розуміння, що таке зварювання тиском необхідне введення такої важливої ​​фізичної величини, як енергія активації. Вона відповідальна за перерозподіл міжатомних зв'язків і формування їх на новому рівні.

принцип зварювання
У процесі зварювання заготовок енергія активації витрачається або на нагрів, що проявляється у вигляді оплавлення місця контакту, або на його пластичну деформацію. Згідно з визначенням, в залежності від виду енергії, використовуваної для об'єднання виробів на міжатомних рівні, слід розрізняти зварювання плавленням від тієї ж процедури, що здійснюється під деформаційних впливом. Останній принцип використовується зокрема, коли проводиться зварювання труб під тиском.

Відомі види зварювальних операцій в основному розрізняються характером фізико-хімічних процесів, що відбуваються безпосередньо в контактній зоні. В основу зварювання плавленням закладений принцип її нагрівання до певного стану, при якому відбувається перемішування двох стикуються частин з утворенням загальної рідкої маси (зварювальної ванни).
По завершенні зварювальних процедур і охолодження ванни утворюється з'єднувальний шов, одержуваний безпосередньо з розплаву і лише частково - за рахунок застосування особливих присадок.

Джерелом місцевого нагріву в умовах класичної зварювання плавленням можуть служити:
• електрична дуга;
• полум'я газового пальника;
• хімічна реакція, що супроводжується виділенням великої кількості тепла;
• енергія електронного походження;
• плазма або лазерне випромінювання.

Досить вузька смужка матеріалу, що утворюється вздовж кордону зварювальних частин або заготовок, називається зоною сплаву. Незважаючи на малі розміри цього утворення (воно вимірюється в мікронах), його вплив на якість зварного з'єднання досить велике.

специфічні риси
Принцип зварювання тиском полягає в пластичній деформації матеріалу металу вздовж стиків, що зварюються частин (окремих ділянок трубопроводів, наприклад). Таке механічне вплив досягається за рахунок значних за величиною статичних, а в окремих випадках і ударних навантажень.
Для прискорення цього процесу зварювання супроводжується місцевим нагріванням, що сприяє утворенню більш міцних зв'язків між вступниками безпосередній контакт частинками. Смуга матеріалу з відбуваються в її межах фізичними процесами, називається зоною об'єднання.

Як джерело тепла при зварюванні тиском під нагріванням можуть використовуватися як спеціальні термічні печі і електричний або індукційний струм, так і особливі хімічні реакції або змінна електрична дуга.
Зверніть увагу! Картина протікання зварювального процесу під тиском з нагріванням зони контакту істотно відрізняється від випадку зварювання плавленням.
Так, при зварюванні стиків тиском з частковим нагріванням, місця з'єднання спочатку злегка оплавляються і тільки після цього пластично деформуються. Одночасно з цим деяка частина деформованого матеріалу разом зі шлаком видавлюється за кордону стику, утворюючи так званий «грат».

Різновиди зварювання тиском
Відомі такі види зварювання тиском:
• холодна;
• з використанням ефекту тертя;
• ультразвукова і ковальська.

Контактну зварювання (коли деталь розігрівається електричним струмом) також можна зарахувати до виду під тиском. Її результат залежить багато в чому від зусилля стиснення. Вона набула найбільшого поширення при з'єднанні труб і деталей конструкцій в машинобудуванні. Активно розвиваються такі види зварювання під тиском, як дифузійна і з'єднання вибухом.

холодна
Під «холодної» зварюванням тиском розуміється техніка з'єднання частин і заготовок без розплаву торців (тільки за рахунок їх механічного стиснення зі значним зусиллям). При тисках, що перевищують граничні значення для структури будь-якого металу, на його стиках починає проявлятися ефект плинності. Особливо легко досягається він за умови, коли при нормальній температурі матеріал сам по собі досить пластичний.

Під впливом тиску стиснення в місці з'єднання здійснюється дифузія одного матеріалу в інший з одночасним виділенням певної кількості тепла. По завершенні зварювального процесу з'єднані таким чином деталі поступово охолоджуються. В результаті утворюються натуральні шви досить високої якості, вільні від будь-яких небажаних внутрішніх напружень і залишкових явищ, які спостерігаються через перегрів металу. Зазначений вид зварювання застосовується при необхідності з'єднання деталей з важко сплавляли матеріалів, що містять титан, нікель, мідь і їх сплави. 

Область можливого застосування цієї методики обмежена необхідністю залучення до процесу зварювання досить дорогого і складного спеціального обладнання. Ще одним недоліком методу холодної зварювання тиском є ​​його порівняно низька продуктивна ефективність.

Із застосуванням ефекту тертя
Цей вид з'єднання частин матеріалу реалізується за рахунок використання теплоти, що виділяється при динамічному (що труться) зіткненні поверхонь, що зварюються. Для досягнення результату оброблювані заготовки фіксуються в затискачах спеціального механізму, один з яких під час операції залишається нерухомий. Другий зажим в цей час робить контрольовані оператором обертальні і поступальні коливання.
У процесі зварювання оброблювані заготовки спочатку стискаються за рахунок осьового тиску, після чого в роботу включається спеціальний обертальний механізм. При досягненні граничної температури тертя (близько 980-1300 градусів) обертання заготовок зупиняється, а їх стиснення триває.

До переваг цього різновиду зварювання тиском можна віднести простоту і надійність, а також високу продуктивність технологічного процесу. Слід додати невисоку енергоємність і можливість з'єднання виробів з різнорідних матеріалів.
Для реалізації способу з ефектом тертя промисловістю випускаються спеціальні механізми, здатні зварювати та пластмасові заготовки.
Метод широко застосовується для з'єднання з працею піддаються зварюванні різнорідних металів. Прикладом можуть служити варіанти з'єднання тиском стали з алюмінієм або ж аустенітних матеріалів з перлітною.

Ультразвукова та ковальська
Сварка за допомогою ультразвуку - ще один спосіб зчленування тиском різнорідних за складом матеріалів, що знаходяться в твердому стані. Найбільшою ефективністю відрізняється використання цього методу при зварюванні сучасних полімерів, що виготовляються у вигляді листових виробів. З його допомогою прекрасно поєднуються практично всі найменування найпоширеніших полімерних матеріалів. З його допомогою також можуть здійснюватися з'єднання виробів з штучних шкір, а також природних натуральних тканин, що містять в своєму складі синтетичні волокна.

Важливо! Особливим попитом користується ультразвукової спосіб зварювання при необхідності з'єднання різнорідних за структурою і термочутливих матеріалів.
Ковальська зварювання тиском по своїй суті не відрізняється від пічного варіанти і передбачає механічне ударну дію на матеріал попередньо розігрітих до пластичного стану заготовок.

Як зварюють судини
При виготовленні спеціальних судин і ємностей дуже часто виникає необхідність в освіті не тільки прямолінійних, але і кільцевих або кругових стикувальних з'єднань. Сварка судин організовується в зв'язку з цим за особливими методиками, що враховує товщину стінок вироби та передбачають ретельне виконання кожного робочого шва.

Виконати всі вимоги, які пред'являються до з'єднання частин тонкостінних судин, вдається лише шляхом застосування розглянутого методу, а саме - зварювання під тиском. Для отримання результату використовуються нескладні пристосування і спеціальний інструмент, що забезпечують рівномірний притиснення крайок, що зварюються тонкостінних виробів.

Зварювальні операції під тиском забезпечують досить ефективне нерознімне зчленування самих різних типів металів (в тому числі - і різнорідних за своїм складом). При цьому якість отриманого зварного контакту, утвореного без застосування класичних сплавних технологій, багато в чому визначається ретельністю підготовки зварювальних площин і поверхонь. Крім цього, воно в значній мірі залежить і від властивостей використовуваних матеріалів, тобто від їх здатності піддаватися пластичної деформації при впливі граничних механічних навантажень.