Термические виды [сварки металлов] дают хороший эффект соединения, но не всегда удовлетворяют технологическим требованиям для создания композитов. Кроме того, сварочные технологии не позволяют получать монолитного сращивания без шва по поверхности с большой площадью.
Содержание:
Диффузная сварка металлов — это это такое
Вакуумная диффузионная (диффузная) сварка металлов используется на крупных предприятиях, где имеется возможность организовать сложный технологический процесс на дорогом оборудовании. Суть процесса состоит в реализации принципа взаимного проникновения атомов двух и более материалов при плотном контакте поверхностей. Несмотря на то, что металлы можно отнести к твердым и плотным материалам, атомарная диффузия свойственная и им при создании определенных условий.
процесс проходит при температурах от 0,6 до 0,9 порога плавления, это состояние в зависимости от вида металла характеризуется как ползучесть;
для получения полноценного эффекта необходимо обеспечить вакуум или создать атмосферу из благородного газа;
сваривание происходит по всей поверхности контакта, что практически недостижимо при применении [газовой или электрической сварки] для крупногабаритных деталей;
процесс позволяет получать композиты из разных материалов, включая соединения металл-металл и металл-керамика.
Технология получила распространение в электронной, авиационной и космической промышленности, машиностроении. Особо ценится возможность полного соединения больших заготовок и сращивания материалов разнородного происхождения.
Процесс термодиффузного сваривания
В зависимости от вида металлов (других материалов) процесс термодиффузионной сварки протекает с разными требованиями по температуре и давлению, но по примерно одинаковой схеме:
поверхности заготовок обрабатываются до минимальной шероховатости для плотного прилегания;
происходит нагрев заготовок ближе к зоне контакта;
из рабочего пространства откачивается воздух или создается газовая атмосфера;
заготовки плотно сжимаются с усилием, позволяющим достичь предела ползучести материала и смешивания слоев контакта на атомном уровне.
Технология позволяет регулировать процесс, чтобы достичь заданного уровня смешивания. Большим преимуществом термодиффузионной и вакуумной сварки считается возможность не нагревать металлы до температур, при которых начинается изменение структуры. За счет диффузного эффекта можно получать соединения алюминия и стали, что в принципе недостижимо другими методами.
Возможности технологии
Освоенные с середины прошлого века процессы позволяют:
избавиться от сварочного шва как такового;
соединять поверхности большой площади, избегая [типичных для сварного шва дефектов и брака];
ограничивать нагрев заготовок и защищать поверхности от окисления;
соединять детали из низкоуглеродистых сталей без перегрева, достижения температуры плавления, последующего отжига и необходимости снятия напряжений.
Диффузная методика сваривания дала возможность создания бесстыкового рельсового пути со звеном длиной 800 м — концы рельсов разогревают и плотно сжимают в полевом аппарате до полного сращивания. После такого соединения конструкция проявляет свойства монолита без выраженных явлений, характерных для классического сварного шва.
Разновидности, преимущества и недостатки
С появлением более сложного оборудования была освоена методика создания композитного листа — два материала сращиваются в вакууме, после чего готовый лист можно резать по стандартному типоразмеру. При доведении металла до предела сверхпластичности оказалось возможным подавать в камеру газовую смесь для получения сотовых и пористых композитов из двух и более материалов.
К недостаткам диффузной сварки стоит отнести сложность и энергоемкость технологии, необходимость особого контроля температуры и давления, вакуумирования. Оборудование оказывается сложным и дорогим, рассчитанным на эксплуатацию в условиях крупного предприятия. Однако, сваривание стальных заготовок диффузным методом не требует создания вакуума — достаточно подготовит поверхности и защитить их от окисления слоем смазки.
