Диффузионная сварка материалов в твердом состоянии – это способ получения монолитного соединения, которое образуется вследствие возникновения связей на атомарном уровне, благодаря взаимной диффузии атомов контактирующих поверхностей при относительно продолжительном воздействии повышенной температуры и незначительной пластической деформации.
Процесс взаимодействия материалов при диффузионной сварке условно делят на три последовательно существующих процесса:
– образование физического контакта, которое происходит в результате пластической деформации микронеровностей на поверхности деталей при их сближении до расстояния молекулярного взаимодействия (физическая адсорбция);
– активизация соединяемых поверхностей, которая приводит к химическому (валентному) взаимодействию, которую еще называют схватыванием;
– объемное взаимодействие соединяемых материалов, которое приводит к соединению в результате диффузии физических и химических дефектов строения металла в зоне стыка, образованию общих зерен в контакте, релаксации внутренних напряжений.
Схема сварочной установки
В своем составе установка для диффузионной сварки имеет вакуумную камеру 1, в которой размещают свариваемые детали 2. Детали разогреваются системой нагревания 3 с рабочим элементом 4. Нагревание осуществляют энергией высокочастотного поля, тлеющим разрядом, или другим способом. В камере создается разряжение с помощью вакуумной системы 5. Необходимое давление в зоне контакта деталей создается системой сжатия 6, например гидравлической.
Основные параметры процесса диффузионной сварки
Качество сварного соединения при диффузионной сварке обеспечивает относительно большое количество параметров, основными из которых являются:
– чистота соединяемых поверхностей деталей, которую обеспечивают механическим и химическим, или другими способами очистки;
– состав газовой среды в камере для сварки (вакуум, аргон, гелий, азот, водород, углеводороды, углекислый газ);
– термический цикл сварки, который определяет скорость нагревания и охлаждения, максимальные температуры и т.д.;
– давление на поверхности контакта деталей;
– время сварки, которое определяет в основном ступень диффузионного массообмена на поверхностях деталей.
Особенности процесса диффузионной сварки и сферы его применения
Диффузионной сваркой соединяют различные материалы с поверхностями различной формы, площадью до 1 м2. К наиболее распространенным типам сварных соединений относят плоское, цилиндрическое, коническое, сферическое и криволинейное.
Преимущества диффузионной сварки
В сравнении с обычными способами сварки и пайки соединения, выполненные диффузионной сваркой, обладают такими преимуществами:
– высоким качеством соединения и сохранение им свойств, характерных для исходных материалов деталей;
– стабильностью качества соединения, благодаря автоматизации процесса, и незначительной зависимости от внешних воздействий;
– низким затратам энергии и экологической чистоте;
– возможностью соединения деталей из материалов, резко отличающимися своими свойствами.
