Difuzijsko varjenje: prednosti in slabosti

Atomi snovi so v stalnem gibanju, zato se lahko mešajo tekočine in plini. Čvrste snovi imajo tudi gibljive elementarne delce, vendar imajo bolj togo kristalno mrežo. In vendar, če sta dve trdni telesi približani interakcijski razdalji atomskih sil, se na točki dotika delci ene snovi prodrejo v drugega in obratno. Takšno vzajemno prodiranje snovi je imenovano difuzija, učinek pa je bil uporabljen kot podlaga za eno od metod kombiniranja kovin. Imenuje se - difuzijsko varjenje kovin.

Kaj lahko povežemo z difuzijskim varjenjem

Difuzijsko varjenje v vakuumu ima ogromne tehnološke zmogljivosti. S svojo pomočjo lahko povežete:

• Kovine homogene in heterogene strukture, kot tudi njihove zlitine. Ognjeodporne kovinske snovi, kot so tantal, niobij in volfram.
• Nekovinske snovi s kovinami: grafit z jeklom, baker s steklom.
• Gradbeni materiali na osnovi kovin, keramike, kremena, feritov, stekla, polprevodniških struktur (homogeni in heterogeni), grafitov in safirjev.
• Sestavljeni materiali, Porozen z ohranjanjem njihovih lastnosti in teksture.
• Polimerne snovi.

Glede konfiguracije in velikosti praznih mest so lahko drugačni. Glede na velikost delovne komore je možno delati s podrobnostmi iz več mikronov (polprevodniških elementov) do nekaj metrov (kompleksne slojevite strukture).

Kako je urejena difuzijska enota?

Kompleks za difuzijsko varjenje vključuje naslednje glavne elemente:

1. Delovna komora. Izdelana je iz kovine in je namenjena omejevanju delovnega okolja, v katerem nastaja vakuum.
2. Okvir je poliran. Podpira ga delovna komora, vzdolž katere se lahko premika.
3. Vakuumsko tesnjenje. Je tesnilo med kamero in stojalo.
4. Valjčni mehanizem in vpenjalni vijak. Z njihovo pomočjo premaknete kamero po vodilih in ga pritrdite na stojalo.
5. Črpalka je vakuumska. Ustvari brezzračni prostor na delovnem področju.
6. Generator z induktorjem. Delujejo kot grelni sistem za varjene dele.
7. Toplotno odporni udarci, hidravlični cilindri in oljna črpalka predstavljata mehanizem stiskanja delov pri določenem tlaku.

Glede na spremembo difuzijske varilne naprave se lahko razlikujejo v obliki komor in na način, kako so zaprti. Obstajajo tudi različne metode za segrevanje podrobnosti. Uporabljajo se lahko radiacijski grelniki, visokonapetostni generatorji, naprave za razsvetljavo, grelniki elektronskih žarkov.

Difuzijski procesi pri varjenju

Če vzamemo drobne kovinske plošče, jih povežemo in jih postavimo pod breme, nato pa bomo po več desetletjih opazili učinek medsebojnega vzajemnega prodiranja kovin. In globina penetracije bo v milimetrih. Dejstvo je, da je hitrost difuzije odvisna od temperature priključenih materialov, oddaljenosti med osnovnimi delci snovi in ​​tudi od stanja kontaktnih površin (brez kontaminacije in oksidacije). Zato se v naravnih pogojih proces odvija tako počasi.

V industriji se za hitro proizvodnjo spojine pospeši proces difuzije ob upoštevanju vseh teh pogojev. V delovni sobi:

• Ustvarite vakuum s preostalim nivojem tlaka do 10^-5 mm Hg ali napolnjena z inertnim plinom. Tako na dele ne vpliva kisik, ki je oksidacijski agent katere koli kovine.
• Materiali segrevamo s temperaturo 50-70% temperature taljenja praznih delov. To povečuje plastičnost delov zaradi bolj mobilnega stanja njihovih osnovnih delcev.
• Mehanizem tlaka v razponu od 0,30 do 10,00 kg / mm vpliva na praznine², povezovanje medatomskih razdalj do dimenzij, ki nam omogočajo vzpostavitev skupnih vezi in medsebojno prodiranje v bližnje plasti.

Zahteve za pripravo materialov

Pred namestitvijo obdelovancev varjenih elementov v difuzijski enoti se predhodno obdelajo. Glavni namen obdelave kontaktnih delov praznih kamnov je pridobivanje gladkejših, bolj enakomernih in enakomernih površin ter odstranitev nevidnih oljnatih formacij in umazanije iz veznega območja. Predelava praznih delov je lahko:

• kemični;
• mehansko;
• elektrolitski.

Filmi oksidov praviloma ne vplivajo na proces difuzije, saj se med segrevanjem v vakuumu med seboj sami likvidirajo.

Če difuzijsko varjenje ni dovolj učinkovito med substancami, ki imajo drugačen koeficient raztezanja temperature ali pa nastanejo krhki šivi, uporabimo tako imenovane tamponske blazinice. Lahko služijo kot folija različnih kovin. Tako se bakreno folijo uporablja za difuzijsko varjenje kvarčnih prozorcev.

Značilnosti pridobljenih spojin

Za razliko od običajnih metodah s taljenjem varjenje kjer se uvaja osnovna kovina z nadaljnjim kovino v spoju, difuzijsko spajanje omogoča, da dobimo enotno šiv brez pomembne spremembe v fizikalno-mehanskega sestava spoja. Končni sklop ima naslednje značilnosti:

• prisotnost neprekinjenega šiva brez pore in oblikovanje lupine;
• odsotnost vključkov oksidov v spojini;
• stabilnost mehanskih lastnosti.

Zaradi dejstva, da je difuzija naravni proces prodiranja ene snovi v drugo, v kontaktni coni ni kršena kristalna mreža materialov, zato se krhkost šiva ne moti.

Priključni deli iz titana

Za difuzijsko varjenje titana in njegovih zlitin je značilno, da dobimo kakovostno spojino z visoko ekonomsko učinkovitostjo. Na splošno se uporablja v medicini za izdelavo delov protez, kot tudi na drugih področjih.

Deli se segrejejo na temperaturo 50 - 100 - manj kot temperatura, pri kateri poteka polimorfna transformacija. Hkrati imajo materiali majhen tlak 0,05-0,15 kgf / mm2.

Kemična sestava titana zlitine ne vpliva na trdnost povezovanja elementov na ta način varjenja.

Prednosti

Med difuzijskim varjenjem je možno:

• povezati homogene in heterogene trdne snovi;
• preprečiti deformacijo delov;
• Ne uporabljajte potrošnega materiala v obliki spajk in tokov;
• prejemati proizvodnjo brez odpadkov;
• Ne uporabljajte zapletenih sistemov oskrbe z dovodom in izpušnih plinov, saj v procesu ne nastajajo škodljivi hlapi;
• sprejemajo katero koli območje območja kontaktne povezave, omejene samo z možnostjo opreme;
• zagotovite zanesljiv električni stik.

Temu je treba dodati odličen estetski izgled končnega dela, ki ne zahteva uporabe dodatnih postopkov obdelave, na primer odstranitve varjene lestvice.

Slabosti tehnologije

Difuzijsko varjenje je kompleksen tehnološki proces, njegove glavne pomanjkljivosti pa so:

• potrebo po posebni, dragi opremi;
• potreba po razpoložljivosti proizvodnih površin ima instalacija precejšnje razsežnosti;
• zahteva posebno znanje, spretnosti in razumevanje delovnega procesa;
• čas, porabljen za natančno predobdelavo praznih delov;
• vsebina vakuumske naprave je čim bolj čista, sicer se nevidni prah lahko usede na varjenih elementih in vodi do poroke sklepa;
• težavnost preskušanja kakovosti šiva brez potrebe po njegovem uničenju.

Glede na vse to, pa tudi specifike uporabe vakuumskih instalacij, je difuzijsko varjenje potrebno le v pogojih podjetij in ne v zasebni rabi.

Industrijska oprema za difuzijsko varjenje

Obstaja več vrst industrijske opreme, zasnovanih za difuzijsko varjenje. V bistvu se med seboj razlikujejo glede specifičnosti materialov, ki jih je treba variti, in uporabe različnih sistemov ogrevanja za dele.

Tip MDS je zasnovan za izdelavo prožnih bakrenih vodil, kontaktnih skupin visokonapetostnih stikal iz bakra in kerita, delov plinskih ventilov črpalk iz nerjavnega jekla in trdih kovinskih zlitin. V sistemu uporabljamo učinek elektrokontaktnega ogrevanja.

Varilni kompleksni tip UDVM-201. Izvaja povezavo z difuzijo varjenje materialov iz kozarca različnih blagovnih znamk. Ogrevanje delovne površine se izvaja z metodo sevalnega sevanja.

Varilna oprema USDV-630. Namestitev indukcijsko ogrevanje za varjenje kompozitnih materialov na osnovi titana in bakra. Takšni sistemi omogočajo segrevanje večjih delov območja.

Stroj MDVS-302 za difuzijsko varjenje z uporabo visokofrekvenčnega segrevanja delov. Zanj je značilna prisotnost majhnega generatorja na tranzistorskem vezju.