Дыфузійная зварка: перавагі і недахопы

Атамы рэчываў знаходзяцца ў пастаянным руху, вось чаму вадкасці і газы могуць змешвацца. Цвёрдыя цела таксама маюць рухомыя элементарныя часціцы, але ў іх больш жорсткая крышталічная рашотка. І ўсё ж, калі два цвёрдых цела зблізіць на адлегласць ўзаемадзеяння атамных сіл, то ў месцы кантакту часціцы аднаго рэчыва будуць пранікаць у іншае і наадварот. Такое ўзаемнае пранікненне рэчываў атрымала назву дыфузіі, а эфект быў пакладзены ў аснову аднаго з метадаў злучэння металаў. Ён так і называецца - дыфузійная зварка металаў.

Што можна злучаць дыфузійнай зваркай

Дыфузійная зварка ў вакууме мае велізарныя тэхналагічныя магчымасці. З яе дапамогай можна злучаць:

• Металы аднароднай і неаднароднай структуры, а таксама іх сплавы. Тугаплаўкія металічныя рэчывы тыпу тантала, ніёбія і вальфраму.
• Рэчывы неметалічнага характару з металамі: графіт са сталлю, медзь са шклом.
• Матэрыялы канструкцыйныя на аснове з металу, кераміку, кварц, ферыты, шкло, паўправадніковыя структуры (аднастайныя і неаднародныя), графітам і сапфір.
• Матэрыялы кампазіцыйныя, кіпрыя з захаваннем іх уласцівасцяў і тэкстуры.
• Палімерныя рэчывы.

Касаемо канфігурацыі і памеру нарыхтовак - яны могуць быць рознымі. У залежнасці ад велічыні рабочай камеры, можна працаваць з дэталямі ад некалькіх мікрон (паўправадніковыя элементы) да некалькіх метраў (складаныя слаістай структуры).

Як уладкованая дыфузійная ўстаноўка

Комплекс для зваркі дыфузійнага метадам ўключае наступныя асноўныя элементы:

1. Рабочую камеру. Яна выраблена з металу і прызначана для абмежавання працоўнага асяроддзя, у якой ствараецца вакуум.
2. Станіну - шліфаваную падстаўку. На яе абапіраецца працоўная камера, уздоўж якой яна можа перамяшчацца.
3. Вакуумны ўшчыльняльнік. З'яўляецца пракладкай паміж камерай і падстаўкай.
4. Ролікавы механізм і прыціскной шруба. З іх дапамогай ажыццяўляецца перасоўванне камеры ўздоўж накіроўвалых і фіксацыя яе на падстаўцы.
5. Помпа вакуумны. Стварае беспаветраную прастору ў рабочай зоне.
6. Генератар з індуктар. Выступаюць сістэмай нагрэву зварваецца дэталяў.
7. Пуансона гарачатрывалыя, цыліндры гідраўлічныя і помпа алейны ўяўляюць механізм сціску дэталяў пад зададзеным ціскам.

У залежнасці ад мадыфікацыі ўстаноўкі дыфузійнай зваркі могуць адрознівацца формай камер і спосабам іх герметызацыі. Таксама рознымі бываюць метады разагрэву дэталяў. Могуць выкарыстоўвацца радыяцыйныя награвальны, генератары высокіх токаў, ўстаноўкі цьмее разраду, электронна-прамянёвыя награвальны.

Дыфузійныя працэсы пры зварцы

Калі ўзяць шліфаваныя металічныя пласціны, злучыць іх і пакласці пад груз, то праз некалькі дзясяткаў гадоў будзе прыкметны эфект ўзаемнага пранікнення металаў сябар у сябра. Прычым глыбіня пранікнення будзе ў межах міліметра. Уся справа ў тым, што хуткасць дыфузіі залежыць ад тэмпературы злучаных матэрыялаў, адлегласці паміж элементарнымі часціцамі рэчываў, а таксама ад стану кантактуюць паверхняў (адсутнасці забруджванняў і акіслення). Вось чаму ў натуральных умовах яе працэс працякае так павольна.

У прамысловасці для хуткага атрымання злучэння працэс дыфузіі паскараюць, улічваючы ўсе гэтыя ўмовы. У працоўнай камеры:

• Ствараюць вакуум з рэшткавым узроўнем ціску да 10 ^-5 мм ртутнага слупа альбо напаўняюць сераду інэртным газам. Такім чынам дэталі не схільныя ўздзеянню кіслароду, які з'яўляецца акісляльнікам любога металу.
• Матэрыялы разаграваюць тэмпературай у 50-70% ад тэмпературы плаўлення нарыхтовак. Гэтым дамагаюцца павелічэння пластычнасці дэталяў за кошт больш рухомага стану іх элементарных часціц.
• На нарыхтоўкі аказваюць ўздзеянне механічным ціскам у межах 0,30-10,00 кг / мм ^2, збліжаючы межатомные адлегласці да памераў, якія дазваляюць усталяваць агульныя сувязі і ўзаемна пранікнуць у бліжэйшыя пласты.

Патрабаванні да падрыхтоўкі матэрыялаў

Перад тым як змясціць нарыхтоўкі зварваецца элементаў у дыфузійнай ўстаноўку, іх падвяргаюць папярэдняй апрацоўцы. Асноўная мэта апрацоўкі кантактуюць частак нарыхтовак накіравана на атрыманне больш гладкіх, роўных і аднародных паверхняў, а таксама выдаленне з зоны злучэння нябачных масляністых утварэнняў і бруду. Апрацоўка нарыхтовак бывае:

• хімічнай;
• механічнай;
• электралітычнай.

Плёнкі вокіслаў, як правіла, не ўплываюць на працэс дыфузіі, так як яны самаліквідуецца ў працэсе награвання ў вакуумнай асяроддзі.

Калі дыфузійная зварка працякае недастаткова эфектыўна паміж рэчывамі, у якіх неаднолькавы тэмпературны каэфіцыент пашырэння, альбо утворыцца далікатны шво, выкарыстоўваюць так званыя буферныя пракладкі. Імі можа служыць фальга розных металаў. Так, медная фальга ўжываецца пры дыфузійнай зварцы нарыхтовак з кварца.

Характарыстыкі атрымліваюцца злучэнняў

У адрозненне ад традыцыйных спосабаў зваркі расплаўленнем, дзе да асноўнага металу ўводзіцца дадатковы метал ў шве, дыфузійная зварка дазваляе атрымаць аднастайны шво без сур'ёзных змяненняў у фізіка-механічным складзе месцы злучэння. Гатовы стык валодае наступнымі паказчыкамі:

• наяўнасць суцэльнага шва без часу і утварэнняў ракавін;
• адсутнасць окисных уключэнняў ў злучэнні;
• стабільнасць механічных уласцівасцяў.

Дзякуючы таму што дыфузія - гэта натуральны працэс пранікнення аднаго рэчыва ў другое, у зоне сутыкнення не парушаецца крышталічная рашотка матэрыялаў, а такім чынам, адсутнічае далікатнасць шва.

Злучэнне дэталей з тытана

Дыфузійная зварка тытана і яго сплаваў характарызуецца атрыманнем якаснага злучэння пры высокай эканамічнай эфектыўнасці. Яна шырока ўжываецца ў медыцыне для вырабу дэталяў пратэзаў, а таксама ў іншых галінах.

Дэталі падвяргаюць нагрэву да тэмператур на 50º - 100º ніжэй, чым тэмпература, пры якой адбываецца паліморфных ператварэнне. Пры гэтым на матэрыялы аказваюць невялікае ціск у 0,05-0,15 кгс / мм?.

Хімічны склад тытанавага сплаву не ўплывае на крэпасць злучэння элементаў такім спосабам зваркі.

перавагі метаду

Пры дыфузійнай зварцы магчыма:

• злучаць аднародныя і неаднародныя цвёрдыя рэчывы;
• пазбягаць дэфармацыі дэталяў;
• не выкарыстоўваць расходнікі ў выглядзе прыпоя і флюс;
• атрымліваць безадходную вытворчасць;
• не прымяняць складаныя сістэмы прытокава-выцяжной вентыляцыі, так як у працэсе не ўтворыцца шкодных пароў;
• атрымліваць любую плошчу зоны кантактнага злучэння, абмежаваную толькі магчымасцю абсталявання;
• забяспечыць надзейны электрычны кантакт.

Да гэтага варта дадаць выдатны эстэтычны выгляд гатовай дэталі, якая не патрабуе прымянення дадатковых аперацый апрацоўкі, такіх як выдаленне зварной акалінай, напрыклад.

недахопы тэхналогіі

Дыфузійная зварка з'яўляецца складаным тэхналагічным працэсам, да яе асноўных недахопаў можна аднесці:

• неабходнасць прымянення спецыфічнага дарагога абсталявання;
• патрэба ў наяўнасці вытворчых плошчаў, ўстаноўка мае немалыя габарыты;
• патрабаванне мець спецыяльныя веды, навыкі і разуменне працэсу работы;
• затраты часу на плённую папярэднюю апрацоўку нарыхтовак;
• ўтрыманне вакуумнай ўстаноўкі ў лімітавай чысціні, інакш нябачная пыл можа асядаць на зварваецца элементах і прыводзіць да шлюбу злучэння;
• цяжкасць праверкі якасці шва без неабходнасці яго разбурэння.

Улічваючы ўсё гэта, а таксама спецыфіку выкарыстання вакуумных установак, дыфузійная зварка запатрабаваная толькі ва ўмовах прадпрыемстваў, а не прыватнага выкарыстання.

Прамысловае абсталяванне для дыфузійнай зваркі

Існуе некалькі тыпаў прамысловага абсталявання, распрацаваных для дыфузійнай зваркі. Яны ў асноўным адрозніваюцца адзін ад аднаго спецыфікай зварваецца матэрыялаў і ужываннем розных сістэм нагрэву дэталяў.

Ўстаноўка тыпу МДВС прызначана для вытворчасці гнуткіх медных шын, кантактных груп выключальнікаў высакавольтных з медзі і керрита, дэталяў газлифтных клапанаў помпаў свідравіна, выкананых з нержавейкі і цвёрдых сплаваў металаў. У сістэме выкарыстоўваецца і ў дачыненні эфект электракантактнага нагрэву.

Зварачны комплекс тыпу УДВМ-201. Выконвае злучэнне метадам дыфузійнай зваркі матэрыялаў са шкла розных марак. Нагрэў працоўнай паверхні ажыццяўляецца метадам радыяцыйнага выпраменьвання.

Абсталяванне зварачнае УСДВ-630. Ўстаноўка індукцыйнага нагрэву для зваркі матэрыялаў кампазітных на аснове тытана і медзі. Такія сістэмы дазваляюць награваць вялікія па плошчы дэталі.

Машына МДВС-302 для дыфузійнай зваркі з прымяненнем высокачашчыннага нагрэву дэталяў. Характарызуецца наяўнасцю малагабарытнага генератара на транзістарны схеме.