Дифузионно заваряване: предимства и недостатъци

Атомите на веществата са в постоянно движение, поради което течностите и газовете могат да се смесват. Твърдите вещества също имат движещи се елементарни частици, но те имат по-твърда кристална решетка. И все пак, ако две твърди тела са приближени до разстоянието на взаимодействие на атомните сили, тогава в точката на контакт, частиците на едно вещество ще проникнат в другата и обратно. Такова взаимно проникване на веществата се нарича дифузия и ефектът се използва като основа за един от методите за комбиниране на метали. Тя се нарича - дифузионно заваряване на метали.

Какво може да се свърже чрез дифузионно заваряване

Дифузионното заваряване във вакуум има огромни технологични възможности. С негова помощ можете да свържете:

• Метали с хомогенна и хетерогенна структура, както и техните сплави. Огнеупорни метални вещества като тантал, ниобий и волфрам.
• Неметални вещества с метали: графит със стомана, мед със стъкло.
• Строителни материали на основата на метал, керамика, кварц, ферити, стъкло, полупроводникови структури (хомогенни и хетерогенни), графити и сапфир.
• Композитни материали, Порести със запазване на свойствата и структурата.
• Полимерни вещества.

По отношение на конфигурацията и размера на заготовките - те могат да бъдат различни. В зависимост от размера на работната камера е възможно да се работи с детайли от няколко микрона (полупроводникови елементи) до няколко метра (сложни пластове).

Как е разположено дифузионното устройство?

Комплексът за дифузионно заваряване включва следните основни елементи:

1. Работна камера. Тя е изработена от метал и е предназначена да ограничи работната среда, в която се създава вакуум.
2. Рамката е полирана. Поддържа се от работна камера, по която може да се движи.
3. Вакуумно печат. Има уплътнение между камерата и стойката.
4. Ролков механизъм и винт за затягане. С тяхна помощ можете да преместите камерата по водачите и да я поставите на стойката.
5. Помпата е вакуумна. създава безвъздушно пространство в работната зона.
6. Генератор с индуктор. Те действат като отоплителна система за заварени части.
7. Топлоустойчиви удари, хидравлични цилиндри и маслената помпа представляват механизма на компресиране на частите при дадено налягане.

В зависимост от модификацията на инсталацията за дифузионно заваряване те могат да се различават във формата на камерите и в начина, по който са запечатани. Също така има различни методи за загряване на детайлите. Могат да се използват радиаторни нагреватели, генератори с висок ток, инсталации с гръмоотводно загряване, нагреватели с електронни лъчи.

Дифузионни процеси при заваряване

Ако вземем раздробените метални плочи, свържете ги и ги поставете под товара, а след няколко десетилетия ще забележим ефекта от взаимното проникване на металите един в друг. И дълбочината на проникване ще бъде в рамките на милиметър. Това, което е, че скоростта на дифузия зависи от температурата на свързаните материали, разстоянието между елементарните частици на вещества, както и състоянието на контактните повърхности (липса на замърсяване и окисление). Ето защо в естествени условия процесът протича толкова бавно.

В промишлеността, за бързото производство на съединение, процесът на дифузия се ускорява, като се имат предвид всички тези условия. В работната камера:

• Създайте вакуум с остатъчно ниво на налягане до 10^-5 mm Hg или напълнен с инертен газ. По този начин, частите не се влияят от кислород, който е окислителят на всеки метал.
• Материалите се загряват с температура 50-70% от температурата на топене на заготовките. Това увеличава пластичността на частите поради по-мобилното състояние на техните елементарни частици.
• Заготовките са засегнати от механично налягане в границите от 0.30-10.00 kg / mm², обединявайки междуатомните разстояния до размерите, които ни позволяват да установим общите връзки и да проникнем взаимно в близките слоеве.

Изисквания за подготовка на материали

Преди поставянето на заготовките на заварените елементи в дифузионния блок, те се подлагат на предварителна обработка. Основната цел на обработката на контактните части на заготовките е да се получат по-гладки, по-равномерни и равномерни повърхности, както и да се отстранят невидимите маслени образувания и замърсявания от свързващата зона. Обработката на заготовки може да бъде:

• химически;
• механично;
• електролитна.

Оксидните филми като правило не влияят на дифузионния процес, тъй като те се самоликират по време на загряване във вакуумна среда.

Когато дифузионното заваряване не е достатъчно ефективно между вещества, които имат различен коефициент на температурно разширение или се образува крехък шев, се използват така наречените буферни тампони. Те могат да служат като фолио от различни метали. По този начин медно фолио се използва за дифузионно заваряване на кварцови заготовки.

Характеристики на получените съединения

За разлика от конвенционалните методи на топене заваряване където основния метал за по-нататъшното метал се въвежда в ставата, дифузионно свързване позволява да се получи равномерно шев без значителни промени в физико-механични състав на връзката. Готовата фуга има следните характеристики:

• наличието на непрекъснат шев без образуване на пори и обвивки;
• отсъствие на оксидни включвания в съединението;
• стабилност на механичните свойства.

Поради факта, че дифузия - процес проникване е природно вещество в друга, в зоната на контакт не е нарушена кристалната решетка материали и следователно не шев чуплива.

Свързващи части от титан

Дифузионното заваряване на титан и неговите сплави се характеризира с получаване на качествено съединение с висока икономическа ефективност. Той е широко приложим в медицината за производството на части от протези, както и в други области.

Частите се загряват до температури от 50 до 100 мм по-ниски от температурата, при която се извършва полиморфната трансформация. Същевременно материалите имат малък натиск от 0.05-0.15 kgf / mm2.

Химическият състав на титановата сплав не влияе върху здравината на съединяването на елементите по този начин на заваряване.

Предимствата на метода

По време на дифузионно заваряване е възможно:

• за свързване на хомогенни и хетерогенни твърди вещества;
• избягвайте деформация на частите;
• Не използвайте консумативи под формата на припои и потоци;
• да получават неотпадъчно производство;
• Не използвайте сложни системи за снабдяване и смукателна вентилация, тъй като в процеса не се генерират вредни пари;
• получават всяка зона от зоната на контактна връзка, ограничена само от възможността за оборудване;
• осигурява надежден електрически контакт.

Към това трябва да се добави отличен естетичен външен вид на готовата част, който не изисква използването на допълнителни обработващи операции, като например отстраняване на заварена скала, например.

Недостатъци на технологиите

Дифузионното заваряване е сложен технологичен процес, неговите основни недостатъци включват:

• необходимостта от специфично, скъпо оборудване;
• необходимостта от наличие на производствени площи, инсталацията има значителни размери;
• изискване за специални знания, умения и разбиране на работния процес;
• време, прекарано за внимателно предварителна обработка на заготовки;
• съдържанието на вакуумната инсталация е с най-голяма чистота, в противен случай невидимият прах може да се утаи върху заварените елементи и да доведе до брака на съединението;
• трудността да се тества качеството на шева, без да е необходимо да се разрушава.

Като се има предвид всичко това, както и особеностите на използването на вакуумни инсталации, дифузионното заваряване се изисква само в условията на предприятията, а не за лично ползване.

Промишлено оборудване за дифузионно заваряване

Има няколко вида промишлено оборудване, предназначено за дифузионно заваряване. Те основно се различават една от друга в спецификата на материалите, които ще бъдат заварени, и използването на различни отоплителни системи за части.

Монтаж тип MDVS предназначени да произвеждат гъвкави медни барове, групите за контакт на високо напрежение ключове на мед и kerrita, части gaslift вентили челото помпи от неръждаема стомана и твърди метални сплави. В системата прилагаме ефекта на електроконтактното нагряване.

Заваръчен комплекс тип UDVM-201. Извършва връзка чрез дифузия заваряване на материали от стъкло на различни марки. Отоплението на работната повърхност се осъществява по метода на радиационната радиация.

Оборудване за заваряване USDV-630. монтаж индукционно нагряване за заваряване на композитни материали на базата на титан и мед. Тези системи позволяват отопление на големи части от района.

Машина MDVS-302 за дифузионно заваряване, използвайки високочестотно нагряване на частите. Характеризира се с наличието на малък генератор на транзисторна верига.