Suflanta prin difuzie: avantaje și dezavantaje

Atomii substanțelor sunt în mișcare constantă, motiv pentru care lichidele și gazele se pot amesteca. Solidul are și particule elementare în mișcare, dar are o latură mai cristalică mai rigidă. Și totuși, dacă două corpuri solide sunt aduse mai aproape de distanța de interacțiune a forțelor atomice, atunci la punctul de contact, particulele unei substanțe vor pătrunde în cealaltă și invers. O astfel de penetrare reciprocă a substanțelor se numește difuzie, iar efectul a fost folosit ca bază pentru una dintre metodele de combinare a metalelor. Se numește - sudarea prin difuziune a metalelor.

Ce se poate conecta prin sudura prin difuzie

Suflanta prin difuzie în vid are capacități tehnologice enorme. Cu ajutorul acestuia vă puteți conecta:

• Metale cu o structură omogenă și eterogenă, precum și cu aliajele lor. Substanțe metalice refractare, cum ar fi tantal, niobiu și tungsten.
• Substanțe nemetalice cu metale: grafit cu oțel, cupru cu sticlă.
• Materiale constructive bazate pe metal, ceramica, cuarț, ferite, sticlă, structuri semiconductoare (omogene și eterogene), grafite și safir.
• Materiale compozite, Poroase cu conservarea proprietăților și a texturii.
• Substanțe polimerice.

În ceea ce privește configurația și mărimea semifabricatelor - acestea pot fi diferite. În funcție de dimensiunea camerei de lucru, este posibil să se lucreze cu detalii de la mai multe microni (elemente semiconductoare) până la câțiva metri (structuri complexe stratificate).

Cum se configurează unitatea de difuzie?

Complexul pentru sudarea prin difuzie include următoarele elemente principale:

1. Camera de lucru. Este fabricat din metal și este proiectat să limiteze mediul de lucru în care este creat un vid.
2. Cadrul este lustruit. Este susținută de o cameră de lucru, de-a lungul căreia se poate mișca.
3. Vacuum sigiliu. Este o garnitură între cameră și suport.
4. Mecanism de rotire și șurub de strângere. Cu ajutorul lor vă mutați camera de-a lungul ghidajelor și fixați-o pe suport.
5. Pompa este vidată. creează spațiu aerian în zona de lucru.
6. Un generator cu un inductor. Ele acționează ca un sistem de încălzire pentru piese sudate.
7. Rezistente la căldură, cilindrii hidraulici și pompa de ulei reprezintă mecanismul de comprimare a pieselor la o anumită presiune.

În funcție de modificarea instalației de sudură cu difuzie, acestea pot să difere în ceea ce privește forma camerelor și în modul în care acestea sunt etanșeizate. De asemenea, există diferite metode de încălzire a detaliilor. Încălzitoarele cu radiație, generatoarele de curent înalt, instalațiile cu descărcare prin strălucire, încălzitoarele cu fascicul de electroni pot fi utilizate.

Procesele de difuzie în sudură

Dacă luați plăcile de metal lustruit, le-a pus împreună și pus sub sarcină, în câteva decenii se va vedea efectul de penetrare reciprocă a metalelor unul în celălalt. Iar adâncimea de penetrare va fi într-un milimetru. Lucru este că viteza de difuzie depinde de temperatura materialelor conectate, distanța dintre particulele elementare ale substanțelor, precum și starea suprafețelor de contact (lipsa de contaminare și oxidare). De aceea, în condiții naturale, procesul său se desfășoară atât de încet.

În industrie, pentru producerea rapidă a unui compus, procesul de difuzie este accelerat, având în vedere toate aceste condiții. În camera de lucru:

• Creați un vid cu un nivel de presiune rezidual de până la 10^-5 mm Hg sau umplut cu gaz inert. Astfel, părțile nu sunt afectate de oxigen, care este agentul de oxidare a oricărui metal.
• Materialele sunt încălzite cu o temperatură de 50-70% din temperatura de topire a semifabricatelor. Aceasta crește plasticitatea pieselor datorită stării mai mobile a particulelor lor elementare.
• Semifabricatele sunt afectate de o presiune mecanică în intervalul de 0,30-10,00 kg / mm², reunind distanțele interatomice la dimensiunile care ne permit să stabilim legături comune și să penetrăm reciproc în straturile din apropiere.

Cerințe pentru pregătirea materialelor

Înainte de a plasa piesele de prelucrat ale elementelor sudate în unitatea de difuzie, ele sunt supuse unui tratament preliminar. Scopul principal al tratamentului a porțiunilor de contact blancuri care vizează obținerea unui neted, suprafață netedă și uniformă, și eliminarea formării invizibile zona de joncțiune și murdărie uleioasă. Procesarea semifabricatelor poate fi:

• chimice;
• mecanice;
• electrolitic.

Filmele de oxid, de regulă, nu afectează procesul de difuzie, deoarece se auto-lichidează în timpul încălzirii într-un mediu de vid.

Când legarea prin difuzie are loc între substanțele care au performanțe slabe coeficient de dilatare termică inegale sau sudură fragil se formează, utilizând așa-numitul pad tampon. Ele pot servi ca o folie de diferite metale. Astfel, folia de cupru este utilizată pentru sudarea prin difuzie a semifabricatelor din cuarț.

Caracteristicile compușilor obținuți

Spre deosebire de metodele tradiționale de sudare prin topire, unde un metal suplimentar este introdus în cusătura metalului de bază, sudarea prin difuzie permite obținerea unei suduri uniforme fără modificări majore în compoziția fizico-mecanică a locului de îmbinare. Îmbinarea finită are următoarele caracteristici:

• prezența unei cusături continue fără formarea porilor și a cochiliei;
• absența incluziunilor de oxid în compus;
• stabilitatea proprietăților mecanice.

Datorită faptului că difuzie - procesul de penetrare este cea naturală substanță la alta, în zona de contact nu este deranjat de materiale de cristal cu zăbrele, și, prin urmare, nici o cusătură casant.

Conectarea pieselor din titan

Suflanta prin difuzie a titanului și a aliajelor sale se caracterizează prin obținerea unui compus de calitate cu o eficiență economică ridicată. Este larg aplicabil în medicină pentru fabricarea de părți de proteze, precum și în alte zone.

Părțile sunt încălzite la temperaturi de 50 ° - 100 ° C - mai mici decât temperatura la care are loc transformarea polimorfică. În același timp, materialele au o presiune mică de 0,05-0,15 kgf / mm2.

Compoziția chimică a aliajului de titan nu afectează rezistența îmbinării elementelor în acest mod de sudare.

Avantajele metodei

În timpul sudării prin difuzie, este posibilă:

• pentru a conecta solide omogene și heterogene;
• evita deformarea pieselor;
• Nu utilizați consumabile sub formă de aliaje și fluxuri;
• să primească producția non-deșeuri;
• Nu utilizați sisteme complexe de ventilație de aprovizionare și evacuare, deoarece nu se produc fumuri nocive în proces;
• să primească orice zonă a zonei de conexiune de contact, limitată numai de posibilitatea de echipare;
• asigurați un contact electric fiabil.

La aceasta se adaugă un aspect estetic excelent al piesei finite, care nu necesită utilizarea unor operații suplimentare de prelucrare, cum ar fi, de exemplu, îndepărtarea scării sudate, de exemplu.

Dezavantaje ale tehnologiei

Suflanta prin difuzie este un proces tehnologic complex, principalele sale dezavantaje sunt:

• nevoia de echipamente specifice și costisitoare;
• nevoia de disponibilitate a zonelor de producție, instalația are dimensiuni considerabile;
• cerința de a avea cunoștințe speciale, abilități și înțelegere a procesului de lucru;
• timpul petrecut pentru pre-tratarea atentă a semifabricatelor;
• Conținutul aparatului de vid pentru a limita curățenia, altfel praful invizibil se pot depune pe elementele de etanșare și conduc la compuși de căsătorie;
• dificultatea de a testa calitatea cusăturii fără a fi necesară distrugerea acesteia.

Având în vedere toate acestea, precum și specificul utilizării instalațiilor cu vacuum, sudura prin difuziune este necesară numai în condițiile întreprinderilor, mai degrabă decât în ​​privința utilizării private.

Echipament industrial pentru sudare prin difuzie

Există mai multe tipuri de echipamente industriale concepute pentru sudarea prin difuzie. În principiu, ele diferă unele de celelalte în ceea ce privește specificitatea materialelor care urmează să fie sudate și utilizarea diferitelor sisteme de încălzire pentru componente.

Tipul de instalare MDVS proiectat pentru a produce bare de cupru flexibile, grupuri de contacte de comutatoare de înaltă tensiune de cupru și kerrita, piese gazlift supape pompe de adâncime din oțel inoxidabil și aliaje de metale dure. În sistem se aplică efectul încălzirii prin electrocontact.

Tip complex de sudare UDVM-201. Efectuează conexiunea prin difuzie sudarea materialelor din sticlă de mărci diferite. Încălzirea suprafeței de lucru se realizează prin metoda radiației radiațiilor.

Echipamente pentru sudare USDV-630. instalare încălzire prin inducție pentru sudarea materialelor compozite pe bază de titan și cupru. Astfel de sisteme permit încălzirea unor părți mari ale zonei.

Mașină MDVS-302 pentru sudura prin difuzie utilizând încălzirea de înaltă frecvență a pieselor. Se caracterizează prin prezența unui generator de dimensiuni mici pe un circuit tranzistor.