Діффузіоннная зварювання металів в вакуумі: переваги і недоліки, технологія процесу, способи, обладнання

Нагрівання щільно притиснуті відполірованих поверхонь в вакуумі до досягнення дифузії атомів в з’єднуються поверхнях, називається дифузійної зварюванням. Забезпечує міцне з’єднання площин не тільки однорідних, але і 560 різнорідних матеріалів, що не піддаються з’єднанню іншим способом.

ГОСТ, що визначає техпроцес і вимоги до нього

Технологію і процеси регламентує розроблений в 1975 році ГОСТ 20549-75. Повна назва: «Дифузійне зварювання робочих елементів розділових і формотворчих штампів. Типовий технологічний процес ». Пізніше термін дії ГОСТ продовжували в 1980, 1990 роках, дійсний і сьогодні. Там описані:

  • порядок дій;
  • схема техпроцесу;
  • контроль якості;
  • необхідних заходів безпеки;
  • параметри робочих установок.

Області застосування

Цей вид зварювання застосовується там, де інші неефективні, дороги і немає потрібної якості з’єднання:

  1. Приладобудівна і електронна промисловість. У високоточному обладнанні і приладах необхідні поєднання різнорідних матеріалів, в тому числі неметалевих – скла, кераміки, графіту з металами і сплавами.
  2. великогабаритні заготовки. Цим методом з’єднують великогабаритні заготовки складної конфігурації, які неможливо отримати литтям або штампуванням, таких, наприклад, як труби. У літакобудуванні застосовують при виготовленні малорозмірних роторів турбоагрегатів, робочих лопаток газотурбінних двигунів.

Переваги та недоліки технології

До переваг даного методу відносять:

  • якісне з’єднання різнорідних матеріалів;
  • мінімальна деформація зварюються площин, що звільняє від необхідності механічної обробки шва;
  • багатошарова зварка і автоматизація робіт при організації крупносерійного виробництва;
  • можливість суміщення дифузійної зварювання і формоутворення при виготовленні багатошарових тонкостінних конструкцій складної форми;
  • при з’єднанні однорідних матеріалів атомна структура шва ідентична структурі деталі;
  • відсутність шкідливих парів, що виключає потребу в складній системі вентиляції;
  • мінімум шкідливих для людини виділень і випромінювань.

До недоліків відносять:

  • складність обладнання і особливі вимоги до технологічного рівня виробництва;
  • висока собівартість робіт;
  • неможливість застосування для перевірки якості шва методів неруйнівного контролю.

Метод дифузійної зварювання

Зварювання відбувається за рахунок пластичної деформації кромок нижче температури плавлення, в твердому стані. Способи нагріву:

  • індукційний;
  • радіаційний;
  • електронно-променевої;
  • електричним струмом;
  • тліючим розрядом;
  • нагрів в розплаві солей.

Процес йде в вакуумі, нейтральних і відновлювальних газах, рідких середовищах. Чистота і якість шва залежить від того, наскільки добре очищені місця з’єднання. Очищають розчинниками або шляхом нагрівання і витримки у вакуумній камері.

Технологія, час витримки і температури розгерметизації

Деталі з механічно обробленими і знежиреними зварюються поверхнями встановлюють в центрир пристосуванні вакуумної камери. Відкачують повітря. Коли досягається вакуум, включають високочастотний генератор. Деталі в зоні зварювання нагріваються за допомогою індуктора. За час нагрівання поверхні заготовок очищаються від окисних плівок. При досягненні температури на вироби тисне поршень гідросистеми. Навантаження подають до кінця процесу. Після цього вузол зварювання поступово, із заданою швидкістю охолоджується до певної температури.

Герметизацію камери припиняють, зварюючи:

  • чорні метали – при 60 ̊C.
  • кольорові метали і сплави – при 120 ̊C.

Час витримки залежить від сили нагріву і тиску, використаних в ході робіт.

способи

Дифузійне зварювання із застосуванням проміжних шарів робиться:

  • для більшої міцності зчеплення;
  • для запобігання появи бар’єрних підшарів при з’єднанні різнорідних матеріалів;
  • для зменшення залишкових деформацій, завдяки зниженню температури і тиску.

Проміжні підкладки підрозділяються на плавляться та не плавляться. Коефіцієнт дифузії атомів бар’єрної підкладки в основний метал повинен бути вище, ніж для елементів металу в прокладку. Її матеріал вибирають виходячи з поставленого завдання. Найчастіше це нікель, мідь, срібло, золото.

Розплавляють проміжними шарами часто виступають високотемпературні припої. Це зменшує пластичну деформацію і підвищує якість шва.

Установка і обладнання

Зварювальний диффузионная установка складається:

  • з вакуумної камери;
  • з механізму нагнітання робочого тиску;
  • з джерела нагріву;
  • з апаратури управління і контролю.

У вакуумній камері прямокутної або циліндричної форми розміщений механізм тиску, нагрівальні елементи і пристосування для кріплення деталей, що зварюються. У стінках – система водяного охолодження.

Зварювальний диффузионная установка

Зазвичай установка містить одну камеру, але для підвищення продуктивності випускають і з декількома для безперервної завантаження і вивантаження виробів.

Ссылка на основную публикацию