Общие сведения о назначении оборудования для диффузионной сварки

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 6

Диффузионная сварка (рис. 1) основана на том, что при небольшом нагреве деталей (до 800⁰С) и последующем их легком сжатии происходит взаимная диффузия (проникновение) частиц атомов свариваемых поверхностей. Во избежание окисления свариваемых поверхностей и усиления диффузии сварку производят в вакууме. Нагрев осуществляется контактным или индукционным нагревателем. После сварки детали охлаждаются в вакуумной камере до комнатной температуры. Этим видом сварки возможно соединение многих разнородных металлов, а также металлов с керамикой, графитом, стеклом и т.п.

Рис. 1 -Диффузионная сварка в вакууме:

1 — высокочастотный индуктор, 2 —жаропрочный пуансон, 3 — вакуумная камера,

4 — подставка, 5 — свариваемые детали

Принцип действия оборудования для диффузионной сварки

Сварки

В технологии диффузионной сварки выделяют три этапа: технология подготовки соединяемых поверхностей под сварку – очистка, обезжиривание, точная подготовка; технология получения диффузионного соединения; технология охлаждения полученного соединения, которая особенно важна для соединений разнородных по физическим свойствам материалов. Технология получения сварного соединения при диффузионной сварке в вакууме содержит следующие операции: установка в вакуумной камере свариваемых деталей; откачка воздуха, нагрев деталей; дополнительная откачка воздуха для выделившихся из материала газов, продуктов возгонки оксидных плёнок покрытий: сжатие деталей и изотермическая выдержка под давлением для свершения процессов диффузии; медленное охлаждение под давлением. Основными параметрами, влияющими на прочность сварного соединения, являются: температура нагрева, удельное давление на свариваемых поверхностях, продолжительность сварки, степень вакуума. При выборе оптимальных параметров учитываются свойства свариваемых материалов. Для металлов температура нагрева составляет 0, 6…0, 8 Тпл, время сварки – от 1 др 30 мин, удельное давление выбирают таким, чтобы происходила только локальная деформация микронеровностей на свариваемых поверхностях (5…20 МПа). Степень вакуума для широкого класса материалов требуется 1.3*10 ^-2 Па, для активных материалов – 1.4Па.

При диффузионной сварке часто применяют прокладки между свариваемыми поверхностями в виде фольги или слой наносят напылением, или гальваническим методом. Такие прокладки из пластичных материалов (меди, никеля, алюминия) – служат демпферами, которые снижают термонапряжения при сварке материалов с различными коэффициентами линейного расширения. В ряде случаев применяют материалы-активаторы, которые предназначены для удаления оксидов из зоны контакта свариваемых поверхностей (парафин, фтористый аммоний и другие флюсующие материалы). К таким материалам относятся и металлические плавящиеся прокладки, содержащие бор, марганец, кремний, углерод, которые разрушают оксиды хрома, титана. Плавящаяся прокладка – признак пайки, но так как материал прокладки расходуется на активизацию процесса образования сварного соединения, выдавливается при сжатии и диффундирует в свариваемый металл, то в соединениях отсутствует прослойка более легкоплавкого металла (припоя), характерного для паяного шва.В ряде случае применяют металлические прокладки, как барьерные слои, препятствующие образованию в зоне соединения нежелательных хрупких фаз, интерметаллидов.

Одной из разновидностей вакуумной сварки является диффузионная. В этом способе удачно скомбинированы вакуумирование, подогрев и обжатие деталей. При вакуумной сварке температура подогрева значительно ниже температуры плавления. Это позволяет осуществлять соединения без отрицательного термического влияния на прилегающие к шву металлы. Диффузионной сваркой соединяются различные однородные и разнородные тугоплавкие металлы, сплавы, окислы, керамика. В настоящее время производятся разносторонние разработки и исследования по улучшению оборудования для диффузионной сварки и технологических процессов соединений всевозможных материалов.
Для сварки изделий электровакуумного приборостроения разработано оборудование для диффузионной сварки в вакууме.
Диффузионная сварка в вакууме является очень молодым способом соединения, но несмотря на это, она играет в промышленности исключительно важную роль. А еще совсем недавно к диффузионной сварке относились с недоверием, это объяснялось тем, что работники промышленности не имели в области ее применения достаточных знаний и опыта. В силу этого простой по идее технологический процесс оказался очень сложным. Только тогда, когда были разработаны теория, технология и оборудование, подготовлены кадры для диффузионной сварки, она действительно получила путевку в жизнь. Недоверие ушло. Люди убедились в надежности, выгодности и удобстве сварных конструкций, выполненных диффузионной сваркой. Масштабы применения нового способа непрерывно расширяются. Разрабатываются новые высокопрочные материалы, новое более совершенное оборудование и технологические процессы, технически растут кадры специалистов-сварщиков. И не подлежит никакому сомнению, что с каждым годом процессы соединения металлов, сплавов и неметаллов, а также металлов с неметаллами будут осуществлять более надежным, простым и дешевым способом — диффузионной сваркой в вакууме.
Оборудование для диффузионной сварки.

Принципиальная схема установки для диффузионной сварки приведена на рисунке 1.

Рисунок 1-Принципиальная схема установки для диффузионной сварки.

Две свариваемые детали 2 помещают в вакуумную камеру 1. В вакуумной камере создается разряжение вакуумной системой 3. Нагрев осуществляется индуктором 4 высокочастотного генератора 5. Сжимающее усилие на свариваемые детали передается от гидравлической системы 6.

Основные параметры диффузионной сварки температура, давление, вакуум и время сварки — легко программируются. Как правило, все оборудование для диффузионной сварки представляет собой либо полуавтоматы с минимальным использованием ручного труда, либо автоматы, работа которых протекает практически без участия человека. Высокая степень механизации и автоматизации установок для диффузионной сварки в сочетании с хорошим качеством изделий и увеличением срока их службы, а также с гигиеничностью процесса существенно облегчает процесс труда по сравнению с другими, традиционными видами сварки. Весьма существенной особенностью и достоинством диффузионной сварки является возможность соединения деталей независимо от размера сечения свариваемых деталей и форм поверхностей (стержни встык, трубы встык, детали с плоской поверхностью встык или внахлестку, соединения — угловые, прорезные, с отбортовкой кромок, на конус, по сфере, эвольвенте и т. п.)- В каждом конкретном случае форма детали, обладающей плоской поверхностью, и ее размеры с точки зрения технологии диффузионной сварки не влияют на качество сварки они принимаются во внимание лишь при выборе конструкций нагревателя и прижимных устройств для передачи давления.
Естественно, что успешное внедрение диффузионной сварки в производство находится в прямой зависимости от масштабов выпуска и качества разрабатываемого оборудования. Серьезным фактором, ограничивающим применение диффузионной сварки, было и остается отсутствие централизованного производства необходимого оборудования. Выпуск установок в небольших количествах не может удовлетворить запросы промышленности. Многие предприятия могли бы успешно внедрить у себя этот прогрессивный способ сварки, разработав и изготовив установки своими силами для собственных нужд. Несмотря на то, что такой путь изготовления оборудования далеко не самый экономичный, заводы, выбравшие этот путь, смогли быстро получить большой экономический эффект. Опыт многих предприятий, НИИ, КБ показал, что диффузионная сварка успешно конкурирует с другими традиционными видами сварки.
Вакуумная гигиена в помещении для диффузионной сварки. Качество сварного соединения зависит от микроскопических посторонних веществ, расположенных на подготовленных для сварки поверхностях. Вакуумная гигиена подразумевает защиту поверхностей свариваемых материалов и элементов конструкций от всевозможных загрязнений в ходе производственного цикла, обеспечение чистоты рабочих помещений, создание микроклимата и комплекса мероприятий, предельно снижающих вероятность загрязнений, использование спецодежды, инструмента и оборудования в процессе производства — от заготовительных операций до упаковки сварных деталей.
Наличие весьма прочной и трудно удалимой окисной пленки препятствует диффузионной сварке. Чтобы произошла сварка, недостаточно выполнить пусть даже самую тонкую механическую обработку соединяемых поверхностей. Требуется удалить окисную пленку. А для этого есть только один путь — увеличить разрежение, т. е. производить нагрев в более глубоком вакууме. Это необходимое, но еще недостаточное условие. Нагрев в вакууме должен производиться непосредственно перед сваркой, без разва-куумирования места сварки. Кроме того, вакуумная очистка свариваемых поверхностей должна выполняться при некотором удалении их друг от друга. В противном случае, особенно при сварке разнородных сталей или сплавов, отличающихся по композиции, возможно напыление одной из поверхностей компонентами, улетучивающимися с другой поверхности. Необходимость раздельной вакуумной очистки поверхностей двух деталей, подлежащих сварке, естественно исключает возможность контактного нагрева, в ряде случаев более удобного в эксплуатации, чем высокочастотный нагрев. Ясно и то, что требование увеличения разрежения влечет за собой усложнение сварочной аппаратуры и оборудования.

Контрольные вопросы и задания:

1.Опишите сущность диффузионной сварки.

2. Принцип действия оборудования для диффузионной сварки

3. Эксплуатационные особенности оборудования для диффузионной сварки

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 56