Диффузионная сварка - Страница 13

Другие виды сварки - Диффузионная сварка

Подробности

Диффузионная сварка как способ соединения деталей в твердом состоянии без макроскопических деформаций и без расплавления разработана в 1951-1961 гг. Н.Ф. Казаковым.

Сущность способа заключается в том, что свариваемые детали стыкуют, прижимают друг к другу, сдавливают, нагревают в вакууме и выдерживают в течение заданного времени. При этом в результате локальной пластической деформации и последующей диффузии материалов соединяемых деталей друг в друга образуется монолитное сварное соединение.

Диффузионная сварка позволяет сваривать практически все известные конструкционные материалы. Хорошо свариваются разнородные материалы, в том числе и с сильно различающимися теплофизическими свойствами, не растворяющиеся друг в друге, образующие при других способах сварки хрупкие химические соединения. Можно сваривать, например, алюминий со сталью и титаном, сталь с чугуном, медь с молибденом. Свариваются металлы с неметаллами: сталь с графитом, стекло с медью и т.д.

Разрушение соединений, полученных диффузионной сваркой, всегда происходит по основному металлу одной из деталей, а при сварке разнородных материалов - по менее прочному металлу. В соединениях не бывает большинства дефектов, присущих многим традиционным способам сварки: пор, раковин, окисных включений. Механические свойства соединений стабильны, колебания значений их показателей не превышают 2...5 %.

Расход энергии при диффузионной сварке в 4...6 раз меньше, чем при сварке плавлением и при контактной сварке. Диффузионная сварка гигиенична: нет вредных излучений, брызг металла, мелкодисперсной пыли, как при многих других способах сварки.

Но главное преимущество диффузионной сварки - это возможность образования соединения с минимальной деформацией деталей, не превышающей 5 %. Допуски на размеры деталей, полученных диффузионной сваркой, соизмеримы с допусками на механическую обработку. Это дает возможность изготавливать с помощью диффузионной сварки сложные высокоточные детали, которые другими способами сварки сделать нельзя. Примеры таких деталей: массивная решетка из меди, к которой приварена алюминиевая фольга толщиной 8 мкм, или пустотелый стальной стакан со строго заданным внутренним объемом, завершающая операция изготовления которого - приварка крышки.

Недостатки диффузионной сварки - это дополнительные затраты времени на вакуумирование камеры, в которой производится сварка, усложнение оборудования: необходимы камера, трубопроводы, арматура и насосы для создания вакуума. Предъявляются повышенные требования к подготовке деталей к сварке: нужно соблюдать параллельность стыкуемых поверхностей, обеспечивать высокую чистоту их обработки. Это увеличивает трудоемкость. Трудно контролировать качество сварных соединений: образующиеся, например, в результате случайных загрязнений поверхностей местные непровары .(склейки) неразрушающими методами контроля не выявляются.

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ДИФФУЗИОННОЙ СВАРКИ

При диффузионной сварке должна обеспечиваться возможность сборки и сжатия деталей сварочным усилием, создания вокруг детали вакуума, нагрева зоны сварки и выдержки нагретых деталей в вакууме. Этими требованиями определяется типовая конструкция установок для диффузионной сварки (рис. 143), которые состоят из камеры 7, смонтированной на основании 2. Внутри камеры 1 на столе 3 устанавливают свариваемые детали 4. На них давит шток 5, соединенный с поршнем 6 цилиндра 7, питаемого гидравлической системой 8. В зоне стыка деталей 4 установлен нагреватель 9, подключенный к источнику тока 10. Из камеры 1 воздух откачивают вакуумной системой 11, состоящей из форвакуумного и высоковакуумного насосов, трубопроводов, вентилей и приборов для измерения остаточного давления в камере. В стенках камеры имеется загрузочный люк 12 и смотровое окно 13 для наблюдения за процессом сварки. Камера снабжается системой водяного охлаждения 14.

По степени вакуумирования различают установки с низким вакуумом (до Ю-2 мм рт. ст.), со средним вакуумом (10~3...10~5 мм рт. ст.), с высоким вакуумом (свыше 10~5 мм рт. ст.) и с пониженным или повышенным давлением защитного газа. По объему вакуумирования различают установки с полным (общим) и местным вакуумированием, при котором в камеру помещают не всю деталь, а только место сварки, что позволяет сваривать длинные прутки, профили, трубы с локальной защитой зоны сварки от воздуха. Нагрев при диффузионной сварке можно осуществлять любыми источниками тепла, например электронным лучом, дугой, световым лучом. Чаще всего применяют индукционный нагрев токами высокой частоты, электроконтактный нагрев током, пропускаемым через свариваемые детали, или радиационный нагрев электронагревателем.

Наиболее распространены установки для диффузионной сварки с гидравлическими (см. рис. 143) или механическими системами давления. В некоторых установках приводы давления снабжают устройствами для вибрационных колебаний штока или для наложения на зону сварки ультразвука. Установки могут быть многопозиционными иметь несколько штоков. Это позволяет за один сварочный цикл соединять несколько деталей одновременно. Повышается производительность процесса. Многокамерные установки имеют 2...3 камеры, которые обслуживаются одной или разными вакуумными системами и одним источником питания нагревателей, что также повышает производительность. Установки могут быть с ручным управлением, полуавтоматические и автоматические с программным управлением. Последние применяют в крупносерийном или массовом производстве при большом количестве однотипных деталей.

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

   
© ALLROUNDER