Технология диффузионной сварки - Страница 14

Другие виды сварки - Технология диффузионной сварки

Подробности

Перед диффузионной сваркой соединяемые поверхности деталей необходимо подготовить. Поскольку величина пластических деформаций металла в зоне сварки мала, требуется, чтобы поверхности деталей имели хороший контакт и малую шероховатость. Пластичные материалы (алюминий, медь, серебро) не требуют особой обработки поверхности. Твердые материалы (жаропрочные сплавы, инструментальная сталь) должны иметь шероховатость поверхности, соответствующую 6-му классу чистоты обработки поверхности. Этому соответствует получистовое точение на токарных станках. Обработка абразивным инструментом не рекомендуется, так как частицы абразива, оставаясь на поверхностях, могут препятствовать диффузии при сварке, что снизит прочность соединения. Лучше всего - механическая обработка режущим инструментом. Обработанные поверхности должны быть строго перпендикулярны оси нагружения при сварке, иначе может быть непровар.

 

Параметры режима диффузионной сварки - это температура нагрева стыка деталей, давление, время выдержки под давлением при заданной температуре и глубина вакуума (величина остаточного давления воздуха в камере).

Температура сварки однородных материалов должна составлять 0,5...0,7 температуры их плавления, а разнородных материалов - от температуры плавления более легкоплавкого металла. При такой температуре ускоряется взаимная диффузия атомов соединяемых металлов через поверхность стыка и обеспечивается размягчение металла, облегчающее деформацию поверхностных неровностей, их смятие. Увеличение температуры может привести к росту зерна в зоне сварки, а это ухудшит механические свойства соединения.

Давление должно быть достаточным для обеспечения плотного контакта соединяемых поверхностей, чтобы в результате деформации все пустоты в стыке были заполнены. При деформации поверхностных слоев происходит разрушение окислов, что обеспечивает плотный контакт очищенных поверхностей. Для различных материалов давление выбирают в пределах 5...50 МПа (0,5...5 кгс/мм2). В общем случае оно должно быть равно пределу текучести свариваемого металла при температуре сварки. Увеличение давления сверх этого предела не увеличивает прочность соединения, но может увеличить деформацию зоны сварки. Время выдержки при выбранных давлении и температуре для разных материалов может выбираться в диапазоне 1...10 мин. Этого достаточно для деформации неровностей на стыкуемых поверхностях и завершения процесса диффузии до образования монолитного соединения. Увеличение времени может привести к росту зерна в зоне соединения или к образованию хрупких фаз, например интерметаллидов при сварке разнородных материалов, что ухудшит механические свойства. После сварки детали нужно охлаждать в вакууме до температуры около 100 °С - это обеспечивает наилучшее качество соединения. Важное значение имеет при диффузионной сварке степень вакуумирования (остаточное давление воздуха). Во-первых, при нагреве в вакууме диссоциируют (разлагаются) окислы на соединяемых поверхностях, очищая их, во-вторых, вакуум служит защитной средой, предохраняющей свариваемый металл от взаимодействия с газами. Степень вакуумирования должна быть во всех случаях не ниже Ю-2 мм рт. ст. Дальнейшее вакуумирование почти не оказывает влияния на прочность соединения, но требует больших затрат времени. И лишь при сварке активных тугоплавких металлов (титан, тантал, ниобий) целесообразно понижать остаточное давление в камере до КН..Л0"5 мм. рт. ст.

При отклонениях параметров режима или условий диффузионной сварки могут возникать дефекты: непровар, слипание, трещины, завышенная деформация деталей, оплавление и смещение деталей относительно заданного положения. Причинами непровара (или склейки поверхностей) могут быть недостаточная температура нагрева, усилие сжатия, выдержка, малая степень вакуумирования, неправильная установка деталей в приспособлении, вызвавшая перекос соединяемых поверхностей друг относительно друга, плохая подготовка свариваемых поверхностей. Трещины могут возникать из-за чрезмерной скорости нагрева или охлаждения, завышенного усилия сжатия, слишком большой температуры нагрева и времени выдержки, а также из-за плохой подготовки поверхностей деталей к сварке. Завышенная температура нагрева и время выдержки приводят также к увеличению деформации деталей при сварке и их оплавлению. Причино pй оплавления может быть и неравномерный нагрев детали из-за неправильной установки нагревателя. Смещение деталей относительно друг друга происходит из-за неправильной их установки перед сваркой и может возникать в процессе сварки вследствие вибрации установки.

Завышенная деформация, оплавление и смещение деталей хорошо выявляются при визуальном контроле и измерениях размеров детали. Трещины и непровары, а также негерметичность сварных соединений выявляются известными методами неразрушающего контроля: ультразвуком, капиллярными и магнитными методами, течеискателями, гидро-и пневмоиспытаниями. Небольшие локальные непровары и склейки поверхностей без образования сварного соединения неразрушающими методами контроля не выявляются. Для предупреждения появления этих дефектов необходимо тщательно контролировать качество подготовки соединяемых поверхностей к сварке, а также соблюдать выбранные и проверенные параметры режима сварки. В массовом производстве можно осуществлять разрушающий контроль нескольких товарных деталей из партии, выявляя непровары и склейки в изломе деталей и изменяя в случае необходимости параметры режима.

Диффузионную сварку можно вести на воздухе без камеры и без вакуумирования. Для этого нужно непосредственно в процессе механической обработки соединяемых поверхностей деталей при подготовке их к сварке нанести на эти поверхности консервирующую смазку. Это должна быть густая жидкость, разлагающаяся при нагревании без образования твердых остатков и не реагирующая с материалом свариваемых деталей. Пример такой жидкости - акриловая смола. Она предохраняет чистые поверхности от окисления, а при нагревании в процессе сварки образует газообразные продукты, которые, выходя из стыка деталей, препятствуют попаданию туда воздуха. Этот способ диффузионной сварки разработан В. В. Губаревым в Поволжском авиационном научно-техническом центре в г. Самаре и успешно применен для сварки режущего инструмента из стали Р-18 с хвостовиками из малоуглеродистой стали.

Контрольные вопросы

1. В чем заключается сущность диффузионной сварки?

2. В чем состоят преимущества диффузионной сварки?

3. В чем заключаются недостатки диффузионной сварки?

4. Почему диффузионной сваркой можно обеспечить высокую точность размеров сваренных деталей?

5. Как готовят детали перед диффузионной сваркой?

6. Каковы параметры режима диффузионной сварки?

7. Из чего состоят установки для диффузионной сварки?

8. Какие способы нагрева деталей применяют при диффузионной сварке?

9. Для чего нужен вакуум при диффузионной сварке?

10. Можно ли производить диффузионную сварку без вакуума?

11. Какие дефекты сварных соединений бывают при диффузионной сварке?

12. Как контролируют соединения, выполненные диффузионной сваркой?

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

   
© ALLROUNDER