Реферат сварка в вакууме

Обновлено: 05.07.2024

Диффузионная сварка широко применяется в машиностроении. Отличительной особенностью является применение относительно высоких температур нагрева и сравнительно низких удельных сжимающих давлений при изотермической выдержке от нескольких минут до нескольких часов.

Формирование диффузионного соединения определяется такими процессами, как взаимодействие нагретого металла с газами окружающей среды, очистка свариваемых поверхностей от оксидов, развитие высокотемпературной ползучести и рекристаллизации.

Для уменьшения скорости окисления свариваемых заготовок и создания условий очистки контактных поверхностей от оксидов при сварке могут быть применены газы – восстановители, расплавы солей, флюсы, обмазки, чаще вакуум или инертные газы.

Сближение свариваемых поверхностей происходит за счет пластической деформации микровыступов и поверхностных слоев, обусловленных приложением внешних сжимающих напряжений и нагревом металла.

В процессе деформации свариваемых поверхностей происходит их активация и при развитии физического контакта между ними реализуется их схватывание.

При диффузионной сварке одноименных металлов сварное соединение достигает равнопрочности основному материалу и том случае, когда структура зоны соединения не отличается от структуры основного материала. Для этого в зоне контакта должны образовываться общие для соединяемых зерна. Это возможно за счет миграции границ зерен, осуществляемой либо путем рекристаллизации обработки, либо путем собирательной рекристаллизации.

Соединяемые заготовки могут быть весьма различны по своей форме и иметь компактные или развитые поверхности контактирования. Геометрические размеры свариваемых деталей находятся в пределах от нескольких микрон до нескольких метров.

Диффузи о нная св а рка - способ сварки без расплавления основного металла за счёт нагрева и сдавливания соединяемых деталей. В месте сварки деталей происходит диффузия одного металла в другой. Детали с тщательно зачищенными и пригнанными поверхностями помещают в закрытую сварочную камеру с разрежением до ~0,01—0,001 н/м 2 , т. е. до 10 -5 мм рт. ст . Детали сдавливают небольшим постоянным усилием, для повышения пластичности и ускорения диффузии нагревают до 600—800°С. При нагреве в вакуумной камере происходит интенсивная очистка поверхностей от органических загрязнений и окислов. В некоторых случаях после снятия давления изделие дополнительно выдерживают при температуре сварки для более полного протекания рекристаллизационных процессов, способствующих формированию качественного соединения. Через несколько минут после окончания сварки детали охлаждается в вакууме, инертной среде или на воздухе в зависимости от типа оборудования.

В зависимости от напряжений, вызывающих деформацию металла в зоне контакта и определяющих процесс формирования диффузионного соединения различают сварку с высокоинтенсивным и низкоинтенсивным силовым воздействием. В первом случае сварочное давление создают с помощью пресса, снабженного вакуумной камерой и нагревательным устройством. Но такие установки позволяют сваривать детали ограниченных размеров (до 80 мм).

Для исключения возможности потери устойчивости свариваемых элементов, передачи давления в зону сварки и создания условий локально-направленной деформации свариваемого металла в зоне стыка диффузионную сварку осуществляют в приспособлениях с использованием для заполнения межреберных пространств технологических вкладышей и блоков, которые после сварки убирают химтравлением или демонтируют.

Качество соединения зависит от температуры, давления, времени выдержки.

Диффузионные процессы, формирующие сварочное соединение, являются термически активируемыми, поэтому повышение температуры сварки стимулирует их развитие.

При сварке разнородных материалов увеличение длительности сварки может сопровождаться снижением механических характеристик соединения из-за развития процессов гетеродиффузии.

В настоящее время создано свыше 70 типов сварочных диффузионно-вакуумных установок, меняя камеру в этих установках, можно значительно расширить номенклатуру свариваемых узлов.

Параметры технологии процесса диффузионной сварки:

температура сварки до 0,7-0,8 Т плавления;

удельное усилие сжатия до 1-2 кгс/мм 2 ;

время нагрева деталей до температуры сварки;

время охлаждения изделия;

степень разряжения в вакуумной камере от 0,1 до 5·10 -3 мм рт ст

Преимущества процесса сварки:

возможность получения соединений однородных и разнородных материалов;

малые деформации свариваемых деталей (5-7%);

экологически чистый процесс работы машин для диффузионной сварки;

отсутствуют расходные материалы (дорогостоящие припои, флюсы, пасты);

возможность получения соединения с большой площадью сварной зоны (ограничивается усилием привода сжатия установки);

единственно надежные способ получения гибких медных шин, связей, компенсаторов путем омоноличивания мест под болтовое соединение;

замена пайки на диффузионную сварку экономит дорогостоящие припои, значительно улучшает качество соединений: обеспечивает стабильный электрический контакт, переходное сопротивление соединения отсутствует, прочность, термическая и коррозионная стойкость увеличивается, внешний вид изделия безупречный, отсутствует окалина и следы побежалости;

диффузионная сварка меди с серебряной и никелевой фольгой заменяет гальванические покрытия

Области применения:

изделия низковольтной и высоковольтной аппаратуры (например, контакторы электромагнитные; разъединители; масляные, вакуумные и автоматические выключатели; контакты; пускатели; комплектные трансформаторные подстанции КТП; высоковольтные камеры КСО для комплектно-распределительных устройств КРУ и т.д.);

шинопроводы, гибкие шины, связи, компенсаторы, токоподводы;

оконцевание проводов и кабелей (замена кабельных наконечников);

композиционные материалы с заданными свойствами;

элементы скважинных насосов (биметаллическое седло и шток клапана);

трансформаторы и электрические машины.

Технологическая маршрутная карта.

Настоящий типовой технологический процесс дает описание формирования диффузионного соединения однородных материалов и оборудования и оборудования для его реализации.

1. Характеристика и технические требования к исходным материалам.

1.1. Отличительная особенность диффузионной сварки от других способов сварки давлением - относительно высокие температуры нагрева (0,5-0,7 Т пл ) и сравнительно низкие удельные сжимающие давления (0,5-0 МПа) при изотермической выдержке от нескольких минут до нескольких часов.

2. Типовой технологический процесс сварки однородных материалов из меди.

2.0. Технологическая схема диффузионной сварки дана в приложении 1.

2.1. Последовательность технологического процесса:

2.1.1. Предварительная подготовка поверхности:

промывка горячей и дистиллированной водой;

2.1.2. Установка вручную свариваемых деталей в вакуумную камеру, закрытие дверцы камеры.

2.1.3. Откачка воздуха из камеры.

2.1.4. Сближение свариваемых поверхностей.

2.1.5. Нагрев деталей до температуры сварки ≈600-800 ˚С

2.1.6. Подача сжимающего давления 1-2 кгс/мм² на заданный период времени 3-15 мин.

2.1.7. Охлаждение соединения в вакууме.

2.1.8. Напуск воздуха в камеру.

3. Оборудование, оснастка и инструменты.

3.1. Специализированные установки и машины диффузионной сварки состоят из источника питания; вакуумной и электрической систем; системы охлаждения вакуумной камеры, свариваемых деталей и электродов; привода усилия сжатия; гидравлической или пневматической системы привода усилия сжатия. Электроконтактный нагрев деталей в процессе сварки осуществляется переменным или постоянным током. Система управления установкой выполняется на базе релейной или микропроцессорной техники.

4. Контроль качества.

4.1. Определение визуального соответствия на внешний вид. 4.2. Определение прочности шва на разрыв с помощью разрывной машины. 4.3. Определение на вакуумную плотность (герметичность) гелиевым течеискателем.

5. Требования техники безопасности и промышленной санитарии.

5.1. При работе за специализированными установками и вакуумными печами диффузионной сварки необходимо руководствоваться следующими нормативными материалами:

Технологическая схема диффузионной сварки: а – требуемая конструкция; б – заготовки для сварки; в – сборка; г – сварка; д – готовая конструкция; 1 – несущая обшивка; 2 – готовый заполнитель; 3 – технологические листы; 4 – мембрана.

Рис.1. Некоторые типы конструкций, получаемые диффузионной сваркой.

Проектирование технологических процессов

. типового технологического процесса, КГТП – карты группового технологического процесса, ТИ – технологические . технологических процессов. 1. Изготовление и обработка новых конструкционных материалов. Например, сварка . и двухстадийные диффузионные покрытия); .

Технология изделий интегральной техники

. студента с основами типовых технологических процессов, используемых при изготовлении . различают тонкопленочные (напыление в вакууме) и толстопленочные (трафаретная . пайка, сварка, герметизация, продувка реакторов эпитаксиальных и диффузионно-окислительных .

Основы технологии производства установок ЛА

. единиц; Коэффициент применения типовых технологических процессов где Nт.т. –количество типовых технологических процессов изготовления изделия; Nт . соединение деталей производится контактной точечной сваркой, сварка производится в нескольких точках, после .

Электроника. Учебное пособие

. 1.5 ТТЛ со сложным инвертором. Типовая схема ИМС со сложным инвертором . антизвонные, служат для исключения переходных процессов на входе. Элементы R3, R4 . – маломощная, 130 – быстродействующая и 155 – типовая. Эти микросхемы отличаются потребляемой мощностью .

Проектирование и создание технологических конструкций

. тип производства, вид технологических процессов, время запуска в . Система унифицированных типовых конструкций государственной . не предназначенных для сварки и пайки . - это процесс диффузионного насыщения поверхности детали . или под вакуумом. Наилучшие .

Сущность процесса и технология диффузионной сварки. Способы образования сварного шва. Схемы диффузионной сварки. Оборудование и вакуумные установки для осуществления диффузионной сварки. Преимущества и недостатки данной сварки, области ее применения.

Рубрика	Производство и технологии
Вид	презентация
Язык	русский
Дата добавления	16.12.2016
Размер файла	2,3 M

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

HTML-версии работы пока нет.
Cкачать архив работы можно перейдя по ссылке, которая находятся ниже.

Подобные документы

Сущность метода и основные области промышленного применения диффузионной сварки. Рекомендации по выбору режима и технологические возможности процесса. Диффузионная сварка с промежуточными прокладками. Получение многослойных пустотелых конструкций.

реферат [110,5 K], добавлен 22.05.2009

Применение сварки под слоем электропроводящего флюса для автоматической сварки. Преимущества метода сварки под флюсом, ограничения области применения. Типичные виды сварных швов. Автоматические установки для дуговой сварки и наплавки, режимы работы.

книга [670,7 K], добавлен 06.03.2010

Сущность, особенности и области применения сварки под флюсом. Оборудование и материалы для сварки под флюсом. Технология автоматической дуговой сварки, ее главные достоинства и недостатки. Техника безопасности при выполнении работ по дуговой сварке.

реферат [897,7 K], добавлен 30.01.2011

История плазменной сварки, ее сущность и физические основы. Общая схема и технологические особенности плазменной сварки, Область применения, необходимое оборудование для производства сварочных швов. Преимущества и недостатки этого метода сварки.

реферат [307,5 K], добавлен 14.09.2015

Физическая сущность процесса сварки, её классификация. Сущность основных способов сварки плавлением и область их рационального применения. Основные способы сварки давлением. Источники питания для сварки. Влияние сварочных процессов на свариваемый металл.

курсовая работа [4,5 M], добавлен 16.07.2013

Технология производства сварки. История развития сварочного производства. Специфика аргонно-дуговой сварки и сфера её использования. Применение, преимущества и недостатки аргонно-дуговой сварки. Сравнительная характеристика оборудования этого вида сварки.

реферат [635,2 K], добавлен 18.05.2012

Основные виды контактной сварки. Конструктивные элементы машин для контактной сварки. Классификация и обозначение контактных машин, предназначенных для сварки деталей. Система охлаждения многоэлектродных машин. Расчет режима точечной сварки стали 09Г2С.

Диффузионная сварка - способ сварки без расплавления основного металла за счёт нагрева и сдавливания соединяемых деталей. В месте сварки деталей происходит диффузия одного металла в другой. Детали с тщательно зачищенными и пригнанными поверхностями помещают в закрытую сварочную камеру с разрежением до ~0,01—0,001 н/м 2 , т. е. до 10 -5мм рт. ст . Детали сдавливают небольшим постоянным усилием, для повышения пластичности и ускорения диффузии нагревают до 600—800°С. При нагреве в вакуумной камере происходит интенсивная очистка поверхностей от органических загрязнений и окислов. В некоторых случаях после снятия давления изделие дополнительно выдерживают при температуре сварки для более полного протекания рекристаллизационных процессов, способствующих формированию качественного соединения. Через несколько минут после окончания сварки детали охлаждается в вакууме, инертной среде или на воздухе в зависимости от типа оборудования.

Качество соединения зависит от температуры, давления, времени выдержки.

Параметры технологии процесса диффузионной сварки:

температура сварки до 0,7-0,8 Т плавления;
удельное усилие сжатия до 1-2 кгс/мм 2 ;
время нагрева деталей до температуры сварки;
время охлаждения изделия;
степень разряжения в вакуумной камере от 0,1 до 5·10 -3 мм рт ст

Преимущества процесса сварки:

возможность получения соединений однородных и разнородных материалов;
малые деформации свариваемых деталей (5-7%);
безотходная технология;
экологически чистый процесс работы машин для диффузионной сварки;
отсутствуют расходные материалы (дорогостоящие припои, флюсы, пасты);
возможность получения соединения с большой площадью сварной зоны (ограничивается усилием привода сжатия установки);
единственно надежные способ получения гибких медных шин, связей, компенсаторов путем омоноличивания мест под болтовое соединение;
замена пайки на диффузионную сварку экономит дорогостоящие припои, значительно улучшает качество соединений: обеспечивает стабильный электрический контакт, переходное сопротивление соединения отсутствует, прочность, термическая и коррозионная стойкость увеличивается, внешний вид изделия безупречный, отсутствует окалина и следы побежалости;
диффузионная сварка меди с серебряной и никелевой фольгой заменяет гальванические покрытия

Области применения:

изделия низковольтной и высоковольтной аппаратуры (например, контакторы электромагнитные; разъединители; масляные, вакуумные и автоматические выключатели; контакты; пускатели; комплектные трансформаторные подстанции КТП; высоковольтные камеры КСО для комплектно-распределительных устройств КРУ и т.д.);
шинопроводы, гибкие шины, связи, компенсаторы, токоподводы;
оконцевание проводов и кабелей (замена кабельных наконечников);
композиционные материалы с заданными свойствами;
элементы скважинных насосов (биметаллическое седло и шток клапана);
трансформаторы и электрические машины.

Технологическая маршрутная карта.

1. Характеристика и технические требования к исходным материалам.

1.1. Отличительная особенность диффузионной сварки от других способов сварки давлением - относительно высокие температуры нагрева (0,5-0,7 Т_пл ) и сравнительно низкие удельные сжимающие давления (0,5-0 МПа) при изотермической выдержке от нескольких минут до нескольких часов.

2. Типовой технологический процесс сварки однородных материалов из меди.

2.0. Технологическая схема диффузионной сварки дана в приложении 1.

2.1. Последовательность технологического процесса:

2.1.1. Предварительная подготовка поверхности:

1. обезжиривание трихлорэтиленом;

2. промывка горячей и дистиллированной водой;

2.1.2. Установка вручную свариваемых деталей в вакуумную камеру, закрытие дверцы камеры.

2.1.3. Откачка воздуха из камеры.

2.1.4. Сближение свариваемых поверхностей.

2.1.5. Нагрев деталей до температуры сварки ≈600-800 ˚С

2.1.6. Подача сжимающего давления 1-2 кгс/мм² на заданный период времени 3-15 мин.

2.1.7. Охлаждение соединения в вакууме.

2.1.8. Напуск воздуха в камеру.

3. Оборудование, оснастка и инструменты.

4. Контроль качества.

5. Требования техники безопасности и промышленной санитарии.

Приложение 1.

Рис.1. Некоторые типы конструкций, получаемые диффузионной сваркой.

Диффузия - это процесс, во время которого при тесном контакте между поверхностями молекулы и атомы разных элементов начинают смешиваться и проникать друг в друга. В естественных условиях данный процесс протекает достаточно медленно, поэтому он не приемлем для производственных условий.

Но в 1953 году советский физик Николай Федорович Казаков смог добиться повышения скорости взаимного проникновения молекул и атомов друг в друга. Он поместил соединяемые заготовки в вакуум, повысил температурные показатели и оказал на них усиленное давление. Так и появилась диффузионная сварка, которая позволяет соединять детали из разных видов металлов.

Характеристика диффузионной сварки

Во время диффузионной сварки металлов используются специальные сварочные стенды. На их поверхности размещаются элементы, затем стенды с ними помещаются в камеру с вакуумом. На соединяемую зону оказывается давление, если потребуется, она может подвергаться температурному воздействию.

В соответствии с основными особенностями сварочного процесса, он может длиться от нескольких минут до часов. В результате изделие приобретает характеристики, которые невозможно получить при проведении других видов сварок.

Чтобы при проведении диффузной сварки удалось получить прочный и качественный шов стоит обратить внимание на несколько важных условий:

При помощи специальной установки требуется создать вакуум. Чем выше будет разряжение внутри, тем быстрее и эффективнее будет протекать сварочный процесс. Чтобы получить физический вакуум в обычных условиях требуются большие затраты. По этой причине приходиться применять небольшое разряжение, которое редко может превышать 10-5 мм рт.ст.. Но даже этого показателя достаточно для получения отличных результатов.
Во время сварки необходимо нагревать соединяемые детали. Иногда процесс может протекать при комнатной температуре, но тогда на формирование шва может потребоваться много времени. При увеличении температуры повышается текучесть металлов и ускоряется диффузия. Нагревание может выполнять разными способами - индукционным, электроконтактным, радиационным.
После достижения требуемой температуры в область соединения подается необходимое давление. Оно может быть разных типов - длительное или кратковременное, локальное или одновременно распределенное. Это требуется для ускорения взаимного проникновения частиц вещества.
Для повышения прочности сварного соединения требуется применять тонкую медную, золотую, платиновую, никелевую фольгу. Ее толщина должна составлять несколько микрон. Также области стыков заготовок рекомендуется обрабатывать химическими веществами.
Каждая готовая деталь подвергается дефектоскопии. Обычно вакуумная сварка требуется для применения радиации и ультразвука.

Области применения

Диффузионная сварка в вакууме является наиболее подходящим вариантом для сваривания разнородных металлов в различных сочетаниях, к примеру, стали и бронзы, стали и керамики и многое другое.

Данный вид сваривания наиболее подходящий для получения прочного и монолитного соединения. После проведения процесса шов получается ровным, без дефектов, неровностей. Обычно он применяется в ситуациях, когда нет возможности применять стандартные виды фиксирования металлических элементов.

Сварка в вакууме часто используется для изготовления следующих металлических конструкций и заготовок:

гильз двигательных цилиндров. Этот вид сварки часто используют в производстве авиатехники;
тормозных колодок и дисков;
основных компонентов турбокомпрессоров;
штампов с повышенным показателем твердости;
изделий с металлокерамической основой;
для производства сложных композитов разных типов - из стекла и меди, металлов с графитом, кварцем, сапфиром;
этот вид сварки часто используют при соединении труднообрабатываемых стальных и титановых сплавов с высоким показателем жаростойкости;
для создания полупроводниковых компонентов.

Важно! Главная сфера применения диффузионного сварочного процесса - область высоких технологий (авиационной, космической, другие виды машиностроения). Кроме этого этот метод позволяет создавать микроскопические элементы из сферы сложной электроники.

Достоинства

Диффузионная сварка титана и других видов металлов в вакууме обладает целым рядом преимуществ, которые обязательно требуется учитывать при проведении данного процесса:

Во время сварки не нужно применять разные расходные материалы - электроды, флюсовые смеси.
Этот процесс экологически чистый. Во время него не происходит горения и выделения в воздух вредных веществ, паров.
Метод обладает небольшой энергоемкостью. Это позволяет значительно снизить финансовые затраты.
Имеет возможность соединять сразу нескольких заготовок. В итоге это позволит получить многослойные конструкции с уникальными качествами.
При помощи этого метода можно осуществлять соединение поверхностей с разными размерами и формами. При этом показатели толщины заготовок могут быть любыми. Данные условия имеют важное значение для микроэлектроники.
Сварка позволяет получить качественный и прочный шов, с которым не способна сравниться другие виды сварочных процессов.

Стоит отметить! Этот вид сварки имеет еще одно важное преимущество - он постоянно совершенствуется и улучшается. Раньше в камере был только вакуум, а сейчас дополнительно закачиваются инертные газы. Это позволяет производить соединение металлов, пластика, стекла, керамики и других сложных композитных смесей.

Ниже на картинке имеется схема диффузионной сварки, она достаточно простая.

Недостатки

Не стоит забывать, что у диффузионного сварочного процесса имеются отрицательные качества:

оборудование для диффузионной сварки имеет высокую стоимость. Также они нуждаются в постоянном квалифицированном обслуживании, которые могут предоставить только специально обученные люди;
для сваривания больших деталей требуется использование больших вакуумных камер. Но они стоят достаточно дорого;
обязательным условием для проведения сварки является проведение чистки и обработки поверхностей деталей.

Заключение

Проведение диффузионного сварочного процесса позволяет получить качественные и прочные конструкции из разных видов металла и композитного материала. Это безопасный метод, которые не представляет угрозы для окружающей среды и человека. Но все же перед тем как его проводить стоит рассмотреть его важные особенности и нюансы.

Интересное видео

Диффузионная сварка, как следует из названия, основана на физическом процессе диффузии, при котором происходит самопроизвольное смешивание молекул двух веществ. Таким образом, этот вид сварочного соединения представляет собой внедрение молекул одного металла в структуру другого до образования неразъемного соединения.

В естественных условиях, без внешнего давления, слияние двух металлов может занимать десятилетия и столетия. Хороший пример диффузии – это найденные клады золотых и серебряных монет, которые за столетия слиплись друг с другом.

Сферы применения

Впервые технология принудительного соединения металлов под давлением и высокой температурой в вакуумной установке была опробована в 1953 году советским ученым Н.Ф. Казаковым. В настоящее время разработано много методик соединения различных материалов, обобщенных в стандарте ГОСТ 19521-74.

Сферы применения диффузионной сварки достаточно разнообразны:

при производстве гидромоторов и других деталей в авиастроении;
при производстве узлов деталей, работающих на высоких оборотах (поршневые цилиндры, насосы);
для соединения разных металлов и сплавов, а также керамики, стекла или пластика, без использования различных припоев и флюсов;
для создания композитных соединений, состоящих из различных материалов;
для создания электронных плат, где требуется соединение мельчайших деталей.

Ключевая особенность диффузионной сварки – это возможность соединять не только однотипные металлические поверхности, но и металлы с неметаллами (керамикой, стеклом, полимерами).

Вакуум

Для проведения такой сварки применяются специальные стенды, в которых возможно создание вакуума, а также установлен пресс с силой сжатия 1-4 кгс/мм2 и нагревательные устройства радиационного, электрического или индукционного типов.

Типовая схема установки для диффузионной сварки:

Силовой механизм, состоящий из прижимного жаропрочного винта, гидравлических цилиндров и масляного насоса для создания давления на соединяемые детали.
Рабочая камера для проведения процесса сварки.
Оправки – места для установки соединяемых деталей.
Вакуумный насос для удаления воздуха из камеры.
Система подачи газов (для устройств, в которой вакуум замещается газом, либо производится газовое охлаждение).
Индукционный генератор для создания системы нагрева и регулирования охлаждения.

Выделяется два основных вида сварки в вакууме:

Свободное деформирование – при данном способе производится постоянная нагрузка, не достигающая предела текучести. Такой способ широко распространен благодаря своей простоте.
Принудительное деформирование – специальное устройство, движущееся с определенной скоростью, обеспечивает создание нагрузки для пластической деформации материала. При этом создаваемое напряжение должно быть выше предела текучести. Такой способ применяется для создания деталей с большими габаритами и большой площадью свариваемой поверхности.

Виды соединения материалов: а – внахлест, б – встык, в – шовная сварка.

Общий принцип технологии

Сварка в вакууме происходит следующим образом.

Сначала соединяемые детали помещаются в стенд, в котором затем создается технический вакуум (разрежение воздуха с внутренним давлением порядка 10 -2 …10 -5 мм. рт. ст.). В некоторых установках вместо вакуума применяется инертный газ.

Затем осуществляется нагрев материалов. Материалы нагреваются до требуемых температур (для каждого материала и определена своя температура). С повышением температуры также возрастает текучесть материалов, поэтому диффузия ускоряется. Обычно, температура нагрева составляет 0,5 – 0,7 температуры плавления вещества,

Нагрев применяемых веществ происходит либо в соединенном состоянии, либо отдельно друг от друга, если их температуры плавления различаются. Во втором случае применяется ток высокой частоты, которым можно не только нагреть деталь, но и провести дополнительную очистку ее поверхности.

Далее идет сжатие материалов. Когда материалы нагреваются до рабочей температуры, они сдавливаются между собой. Тип давления может быть разным: длительным или кратковременным, локальным или распределенным по всей площади поверхности. Давление редко превышает 0,5 МПа, а время воздействия различается от технологии проведения сварки.

Существует два основных способа оказания давления:

Медленное статичное давление, которое может длиться до нескольких часов.
Ударное воздействие со скоростью до 30 м/с, на которое расходуются миллисекунды. Обычно применяется при соединении материалов, разделенных химическим составом или металлической фольгой.

Существует один пример диффузионной сварки без специального пресса. Это обыкновенная сварка полипропиленовых труб для бытового отопления, либо водопровода. Трубы сплавляются с фитингами в небольшом ручном аппарате, а давление оказывается руками. Полипропилен – это достаточно мягкое вещество, не требующее существенных усилий для соединения.

Улучшение качества сварного шва может достигаться добавлением на стык элементов специальных химических составов либо фольги из золота, платины, меди. Толщина такой фольги в среднем составляет несколько микрон, завися от конкретного процесса.

Нанесение данных слоев позволяет:

увеличить прочность сварного шва;
избежать образования барьерных подслоев;
облегчить взаимодействие поверхностей и ускорить объемное взаимодействие между соединяемыми элементами;
уменьшить остаточную деформацию изготавливаемых деталей за счет снижения давления и температуры.

Для соединения металлов с неметаллами, либо для сварки неметаллических деталей в качестве соединительных слоев могут применяться различные вещества:

при соединении медных деталей и кварцевого стекла слой меди наносится на стекло, затем подвергается окислению в течении 4-5 минут при температуре 800°С;
для сварки оптической керамики с медью, последняя подлежит покрытию сульфидами цинка для повышения прочности сцепления.

Сила давления и температурные режимы нагрева и охлаждения подбираются для каждого материала (пар материалов) индивидуально, на основе теоретических расчетов.

Охлаждение материалов — финальная стадия. После диффузионного соединения деталей происходит их остывание в вакууме, а равномерность этого процесса поддерживается системами охлаждения. Резкие перепады температуры могут привести к появлению трещин на сварном шве и снижению его прочности.

В некоторых случаях, например, при соединении стали и бронзы, для быстрого охлаждения деталей применяется аргон. Быстрое охлаждение снижает гибкость изделия, но повышает его твердость.

Изготовленная деталь проходит контроль качества рентгеновским или ультразвуковым инструментом.

Сила давления и температурные режимы нагрева и охлаждения подбираются для каждого материала (пар материалов) индивидуально, на основе теоретических расчетов.

Преимущества и недостатки

Уникальная технология диффузионной сварки обеспечивает ряд важных параметров:

Экономичность — отсутствие расходных материалов (электроды либо газы, припои, флюсы) снижает себестоимость работ.
Экологичность — отсутствие окалины, продуктов горения, выделения вредных веществ и мелкодисперсных частиц уменьшают загрязнение окружающей среды, а изолированность процесса в камере не оказывает вреда на здоровье оператора.
Энергоемкость – процесс требует меньше электроэнергии, таким образом снижая себестоимость изделий.
Скорость – за один процесс можно соединять несколько материалов, получая слоистое соединение, называемое композитом.
Универсальность размеров деталей – технология позволяет соединять материалы различных размеров, что очень актуально при создании электронных плат.
Аккуратность шва – шов, полученный при диффузионной сварке, получается ровным и его не нужно дополнительно обрабатывать шлифовкой или скрывать декоративными накладками.

Технология диффузионной сварки имеет также несколько важных факторов, влияющих на качество выполненной работы:

Стоимость оборудования – вакуумная установка является дорогостоящим оборудованием, которое требует постоянного обслуживания и контроля работы. Любые сбои в электрической сети или в системе регуляции давления могут привести к нарушению условий сварки материалов и браку изделий.
Габаритная проблема – размеры вакуумной камеры ограничивают размеры изделий, при этом в больших камерах сложнее получить необходимое снижение давления.
Качество поверхности деталей – соединяемые стороны (грани) материалов должны быть тщательно отшлифованы и очищены от загрязнений. Требуется обработка поверхности по 6 классу шероховатости и обработка ее ацетоном.

Решается такая проблема в основном за счет регулярного принудительного движения поверхностей, которым необходимо соблюдать подвижность и покрытия их специальными составами, предотвращающими начало реакции соединения.

Читайте также:

Реферат сварка в вакууме

Преимущества процесса сварки:

Области применения:

Похожие страницы:

Проектирование технологических процессов

Технология изделий интегральной техники

Основы технологии производства установок ЛА

Электроника. Учебное пособие

Проектирование и создание технологических конструкций

Подобные документы

Преимущества процесса сварки:

Области применения:

Характеристика диффузионной сварки

Области применения

Достоинства

Недостатки

Заключение

Интересное видео

Сферы применения

Вакуум

Общий принцип технологии

Преимущества и недостатки