Технология диффузионной сварки в вакуумной среде

Виды сварки

Да ладно, любая сварка по своей физической сути – диффузионная. Так может сказать любой, кто хоть немного разбирается в сварочных делах. И будет прав. Но все дело в скорости диффузии атомов металлов друг в друга.

При тесном соприкосновении она будет происходить, но очень медленно, что никак не приемлемо для промышленных нужд. Но технологическое решение было найдено: нужно разместить соединяемые металлические заготовки в вакуум, хорошенько разогреть, а затем добавить давление.

Родилась новая сварочная технология: диффузионная сварка в вакууме.

Как это происходит?

Понятно, что для исполнения это не самый простой метод сварки. Но овчинка выделки стоит, с его помощью формируются соединения с уникальными свойствами, такие невозможно получить при использовании любого другого способа сварки.

ГОСТ 20549-75
ГОСТ 20549-75 – Диффузионная сварка.

Один только вакуум чего стоит: чтобы создать его, нужно обзавестись специальными стендами с камерой для деталей. На них же производят нагревание и давление. По длительности во времени это могут быть самые разные процессы: от нескольких минут до нескольких часов.

Чтобы шов получился качественным, существует ряд технических правил, обязательных для исполнения:

  • Вакуум создается только на специальных установках.
    Здесь имеет место прямая зависимость: чем больше разреженность воздуха внутри камеры, тем качественнее получается сварное соединение. Идеальный физический вакуум на такой установке невозможен в принципе. Поэтому приемлемым уровнем вакуума считается 10 в пятой степени со знаком минус мм рт. ст. Даже такое скромное по физическим меркам разрежение отказывает мощное воздействие на процесс диффузии.
  • Нагревание заготовок во время процесса можно производить несколькими способами.
    Самые применяемые из них – индукционный, радиационный или чемпион по популярности – электроконтактный. Уровень температуры тоже может быть разным, здесь также наблюдается прямая зависимость: чем выше температура, тем больше текучесть металла и выше скорость диффузии. Если вы решите оставить комнатную температуру, вы получите диффузионную сварку, но через продолжительное время – придется подождать.
  • Давление нужно создавать только после достижения нужного уровня температуры.
    Оно может быть разным по длительности и локальности: от узконаправленного до распределенного по всей поверхности деталей. Необходимое давление применятся также для ускорения процесса – так же, как и температура.
  • Применение фольги в качестве вспомогательной прокладки между поверхностями – еще одно приспособление для повышения качества сварки в виде высокой прочности соединения.
    Фольга нужна платиновая, золотая или медная: она должна быть очень тонкой – всего несколько микрон толщиной. Еще одним способом улучшения качества является обработка мест стыковки специальными составами.
  • Теперь об остывании.
    Оно должно быть в обязательном порядке постепенным. Более того, это остывание должно проходить в том же вакууме. Обычно в устройствах для диффузионной сварки имеются специальные системы охлаждения с регулировкой скорости остывания. Постепенность – вот главное слово на этом этапе, иначе возникнет риск появления трещин и снижения качества шва.

Следование техническим рекомендациям – одно из важнейших условий успешной работы и качественного результата. С другой стороны, следует всегда оценивать конкретные условия и природу металлов заготовок, чтобы внести технологические корректировки при необходимости.

К примеру, если вы имеете дело с деталями из цветных металлов, величина давления и температура нагревания понадобятся совсем другие.

Преимущества диффузионной сварки

схема аппарата
Схема работы установки для диффузионной сварки.

У этого метода много плюсов и преимуществ перед другими способами:

  • Нет необходимости в каких-либо расходных материалах вроде электродов или флюсовых смесей.
  • С экологической точки зрения это чистый процесс – без горения и вредных веществ, выделяющихся по ходу процесса и вредных паров.
  • Малая энергоемкость метода, что выливается в серьезное снижение стоимости ресурсов.
  • Возможность соединять сразу несколько заготовок и получать в итоге многослойные конструкции с уникальными свойствами.
  • Возможность соединять поверхности самого разного размера и разнообразных форм. Толщина заготовок также может быть любой. Эти свойства особенно ценны в микроэлектронике.
  • Высочайшее качество шва, с которым не может сравниться ни одна другая сварка.
  • Эта технология совершенно безвредна для людей исполнителей.
[box type=”info”]Еще одно преимущество метода – то, что он постоянно совершенствуется. Если раньше в камере использовали только вакуум, то на сегодняшний день в нее закачивают также и инертные газы. Диффузионной сваркой можно соединять не только металлы, но и пластик, стекло, керамику и самые сложные композитные смеси.[/box]

Недостатки диффузионной сварки

чертеж
Чертеж аппарата диффузионной сварки.

Ни один технический метод работы с металлами не обходится без минусов:

  • Самой главный минус – высокая стоимость оборудования для создания вакуума. Помимо высокой цены эти установки нуждаются в квалифицированном обслуживании, которое могут предоставить только специально обученные люди.
  • Этот метод подходит для работы с габаритными деталями. Но имеются и ограничения, которые никоим образом не технологические. Для больших деталей нужны большие вакуумные камеры. А вот они стоят весьма и весьма дорого.
  • Предварительные очистка и обработка поверхностей деталей являются при данной технологии строжайшим требованием. Дело в том, что малейший дефект или самое незначительное загрязнение сделают диффузную сварку невозможной.

Где метод применяется

Несмотря на сложность и дороговизну оборудования, этот метод чрезвычайно востребован во многих сферах науки и технических отраслях за исключением массовых промышленных производств:

  • Сварка деталей, требующих особой прочности и качества, в разных видах машиностроения.
  • Соединение сложных цветных металлов и их сплавов без применения флюсов или припоев.
  • Создание сложных композиционных многослойных конструкций из разных материалов, которые используются как на производствах, так и в строительстве.
  • Промышленная электроника – область, где метод нужен чаще всего и в самых больших объемах.

Прогресс не стоит на месте, а сварка в вакууме – одна из самых «высокоскоростных» технологий, которая развивается и модифицируется быстро и широко.

Оцените статью
Мы используем cookie-файлы для наилучшего представления нашего сайта. Продолжая использовать этот сайт, вы соглашаетесь с использованием cookie-файлов.
Принять
Adblock
detector