Атоми речовин знаходяться в постійному русі, ось чому рідини і гази можуть змішуватися. Тверді тіла теж мають рухливі елементарні частинки, але у них більш жорстка кристалічна решітка. І все ж, якщо два твердих тіла зблизити на відстань взаємодії атомних сил, то в місці контакту частинки однієї речовини будуть проникати в інше і навпаки. Таке взаємне проникнення речовин отримало назву дифузії, а ефект був покладений в основу одного з методів з'єднання металів. Він так і називається - дифузійна зварювання металів.
Що можна з'єднувати дифузійної зварюванням
Дифузійне зварювання у вакуумі має величезні технологічні можливості. З її допомогою можна з'єднувати:
- Метали однорідної і неоднорідної структури, а також їх сплави. Тугоплавкі металеві речовини типу танталу, ніобію і вольфраму.
- Речовини неметаллического характеру з металами: графіт зі сталлю, мідь зі склом.
- Матеріали конструкційні на основі з металу, кераміку, кварц, ферити, скло, напівпровідникові структури (однорідні і неоднорідні), графіт і сапфір.
- Матеріали композиційні, пористі зі збереженням їх властивостей і текстури.
- Полімерні речовини.
Що стосується конфігурації і розміру заготовок - вони можуть бути різними. Залежно від величини робочої камери, можна працювати з деталями від декількох мікрон (напівпровідникові елементи) до декількох метрів (складні шаруваті структури).
Як влаштована диффузионная установка
Комплекс для зварювання дифузійним методом включає наступні основні елементи:
- Робочу камеру. Вона виготовлена з металу і призначена для обмеження робочого середовища, в якій створюється вакуум.
- Станину - шліфовану підставку. На неї спирається робоча камера, уздовж якої вона може переміщатися.
- Вакуумний ущільнювач. Є прокладкою між камерою і підставкою.
- Роликовий механізм і притискної гвинт. З їх допомогою здійснюється переміщення камери уздовж напрямних і фіксація її на підставці.
- Насос вакуумний. Створює безповітряний простір в робочій зоні.
- Генератор з індуктором. Виступають системою нагріву деталей, що зварюються.
- Пуансони жароміцні, циліндри гідравлічні і насос масляний представляють механізм стиснення деталей під заданим тиском.
Залежно від модифікації установки дифузійної зварювання можуть відрізнятися формою камер і способом їх герметизації. Також різними бувають методи розігріву деталей. Можуть використовуватися радіаційні нагрівачі, генератори високих струмів, установки тліючого розряду, електронно-променеві нагрівачі.
Дифузійні процеси при зварюванні
Якщо взяти шліфовані металеві пластини, з'єднати їх і покласти під гніт, то через кілька десятків років буде помітний ефект взаємного проникнення металів один в одного. Причому глибина проникнення буде в межах міліметра. Вся справа в тому, що швидкість дифузії залежить від температури, що з'єднуються, відстані між елементарними частинками речовин, а також від стану контактуючих поверхонь (відсутність забруднень і оксидів). Ось чому в природних умовах її процес протікає так повільно.
У промисловості для швидкого отримання сполуки процес дифузії прискорюють, з огляду на всі ці умови. У робочій камері:
- Створюють вакуум із залишковим рівнем тиску до 10 -5 мм ртутного стовпа або наповнюють середу інертним газом. Таким чином деталі не схильні до дії кисню, який є окислювачем будь-якого металу.
- Матеріали розігрівають температурою в 50-70% від температури плавлення заготовок. Цим добиваються збільшення пластичності деталей за рахунок більш рухомого стану їх елементарних частинок.
- На заготовки впливають механічним тиском в межах 0,30-10,00 кг / мм 2. зближуючи міжатомні відстані до розмірів, що дозволяють встановити загальні зв'язку і взаємно проникнути в довколишні шари.
Вимоги до підготовки матеріалів
Перед тим як помістити заготовки зварюються в дифузійну установку, їх піддають попередній обробці. Основна мета обробки контактують частин заготовок спрямована на отримання більш гладких, рівних і однорідних поверхонь, а також видалення із зони з'єднання невидимих маслянистих утворень і бруду. Обробка заготовок буває:
Плівки оксидів, як правило, не впливають на процес дифузії, так як вони самоліквідуються в процесі нагрівання в вакуумному середовищі.
Коли дифузійна зварювання протікає недостатньо ефективно між речовинами, у яких неоднаковий температурний коефіцієнт розширення, або утворюється крихкий шов, використовують так звані буферні прокладки. Ними може служити фольга різних металів. Так, мідна фольга застосовується при дифузійному зварюванні заготовок з кварцу.
Характеристики одержуваних сполук
На відміну від традиційних способів зварювання розплавленням, де до основного металу вводиться додатковий метал в шві, дифузійна зварювання дозволяє отримати однорідний шов без серйозних змін у фізико-механічному складі місця з'єднання. Готовий стик володіє наступними показниками:
- наявність суцільного шва без пір і утворень раковин;
- відсутність окисних включень в з'єднанні;
- стабільність механічних властивостей.
Завдяки тому що дифузія - це природний процес проникнення однієї речовини в іншу, в зоні зіткнення не порушується кристалічна решітка матеріалів, а отже, відсутня крихкість шва.
З'єднання деталей з титану
Дифузійне зварювання титану та його сплавів характеризується отриманням якісного з'єднання при високій економічній ефективності. Вона широко застосовується в медицині для виготовлення деталей протезів, а також в інших областях.
Деталі піддають нагріванню до температур на 50º - 100º нижче, ніж температура, при якій відбувається поліморфний перетворення. При цьому на матеріали надають невеликий тиск в 0,05-0,15 кгс / мм.
Хімічний склад титанового сплаву не впливає на міцність з'єднання елементів таким способом зварювання.
переваги методу
При дифузійному зварюванні можливо:
- з'єднувати однорідні і неоднорідні тверді речовини;
- уникати деформації деталей;
- не використовувати витратні матеріали у вигляді припоев і флюсів;
- отримувати безвідходне виробництво;
- не застосовувати складні системи припливно-витяжної вентиляції, так як в процесі не утворюється шкідливих парів;
- отримувати будь-яку площу зони контактного з'єднання, обмежену тільки можливістю обладнання;
- забезпечити надійний електричний контакт.
До цього слід додати відмінний естетичний вигляд готової деталі, яка не вимагає застосування додаткових операцій обробки, таких як видалення зварений окалини, наприклад.
недоліки технології
Дифузійне зварювання є складним технологічним процесом, до її основних недоліків можна віднести:
З огляду на все це, а також специфіку використання вакуумних установок, дифузійна зварювання затребувана тільки в умовах підприємств, а не приватного використання.
Промислове обладнання для дифузійного зварювання
Існує кілька типів промислового обладнання, розроблених для дифузійної зварювання. Вони в основному відрізняються один від одного специфікою зварюються, і застосуванням різних систем нагріву деталей.
Установка типу МДВС призначена для виробництва гнучких мідних шин, контактних груп вимикачів високовольтних з міді і керріта, деталей газліфтних клапанів насосів свердловинних, виконаних з нержавіючої сталі і твердих сплавів металів. В системі застосуємо ефект електроконтактного нагріву.
Зварювальний комплекс типу УДВМ-201. Виконує з'єднання методом дифузійної зварки матеріалів зі скла різних марок. Нагрівання робочої поверхні здійснюється методом радіаційного випромінювання.
Устаткування зварювальне УСДВ-630. Установка індукційного нагріву для зварювання матеріалів композитних на основі титану і міді. Такі системи дозволяють нагрівати великі за площею деталі.
Машина МДВС-302 для дифузійної зварювання із застосуванням високочастотного нагрівання деталей. Характеризується наявністю малогабаритного генератора на транзисторної схемою.
Ціни на BLUBOO S8 + впали: розпродаж 11.11 триває День холостяка в Китаї, а разом з ним і грандіозні розпродажі 11.11 закінчилися, але у компанії BLUBOO є хороші новини для всіх шанувальників якост.
