Die atome van materie is voortdurend in beweging, en daarom kan vloeistowwe en gasse meng. Vaste stowwe het ook mobiele elementêre deeltjies, maar hulle het 'n meer rigiede kristalrooster. En tog, as twee soliede liggame nader aan die afstand van interaksie van atoomkragte gebring word, sal deeltjies van een stof by die kontakpunt in 'n ander binnedring en omgekeerd. Sulke wedersydse penetrasie van stowwe is diffusie genoem, en die effek was die basis van een van die metodes om metale te verbind. Dis wat dit genoem word - diffusiesweis van metale.
Wat kan verbind word deur diffusiesweis
Diffusiesweising in vakuum het groot tegnologiese moontlikhede. Daarmee kan jy koppel:
- Metale van homogene en onhomogene struktuur, sowel as hul legerings. Vuurvaste metaalstowwe soos tantaal, niobium en wolfram.
- Nie-metaalstowwe met metale: grafiet met staal, koper met glas.
- Konstruksiemateriaal gebaseer op metaal, keramiek, kwarts, ferriete, glas, halfgeleierstrukture (homogeen en onhomogeen), grafiet en saffier.
- Saamgestelde materiale, poreus met behoud van hul eienskappe en tekstuur.
- polimeerstowwe.
Wat die konfigurasie en grootte van spasies betref - hulle kan verskil. Afhangende van die grootte van die werkkamer, is dit moontlik om met dele van 'n paar mikrons (halfgeleierelemente) tot etlike meters (komplekse gelaagde strukture) te werk.
Hoe die diffusieaanleg werk
Kompleks vir diffusiesweiswerk sluit die volgende hoofelemente in:
- Werkkamer. Dit is van metaal gemaak en is ontwerp om die werksomgewing waarin die vakuum geskep word, te beperk.
- Stand - gepoleerde staander. Die werkkamer rus daarop, waarlangs dit kan beweeg.
- Vacuum sealer. Is 'n spasieerder tussen die kamera en die staander.
- Rolmeganisme en klemskroef. Met hul hulp word die kamera langs die relings geskuif en op die staander vasgemaak.
- Vakuumpomp. Skep 'n vakuum in die werkarea.
- Generator met induktor. Hulle dien as 'n verhittingstelsel vir die dele wat gesweis moet word.
- Hittebestande stampe, hidrouliese silinders en 'n oliepomp verteenwoordig 'n meganisme om onderdele onder 'n gegewe druk saam te druk.
Afhangende van die wysiging, kan diffusiesweisinstallasies verskil in die vorm van die kamers en die metodehul verseëling. Ook verskillend is die metodes om dele te verhit. Stralingsverwarmers, hoëstroomopwekkers, gloei-ontladingseenhede, elektronstraalverwarmers kan gebruik word.
Diffusieprosesse tydens sweiswerk
As jy gepoleerde metaalplate neem, dit verbind en onder 'n las plaas, dan sal die effek van wedersydse penetrasie van metale in mekaar oor 'n paar dekades merkbaar wees. Boonop sal die penetrasiediepte binne 'n millimeter wees. Die ding is dat die diffusietempo afhang van die temperatuur van die materiale wat saamgevoeg word, die afstand tussen die elementêre deeltjies van die stowwe, sowel as die toestand van die kontakoppervlaktes (die afwesigheid van besoedeling en oksidasie). Dit is hoekom sy natuurlike proses so stadig is.
In die industrie, om vinnig 'n verbinding te verkry, word die diffusieproses versnel, met inagneming van al hierdie toestande. In die werkkamer:
- Skep 'n vakuum met 'n resdrukvlak van tot 10-5 mm Hg of vul die medium met 'n inerte gas. Die dele word dus nie aan suurstof blootgestel nie, wat 'n oksideermiddel vir enige metaal is.
- Materiale word verhit teen 'n temperatuur van 50-70% van die smelttemperatuur van die werkstukke. Dit word gedoen om die plastisiteit van onderdele te verhoog as gevolg van die meer mobiele toestand van hul elementêre deeltjies.
- Die spasies word onderworpe aan meganiese druk in die reeks van 0.30-10.00 kg/mm2, wat die interatomiese afstande nader aan groottes bring wat dit moontlik maak om gemeenskaplike bindings enonderling deurdring in nabygeleë lae.
Vereistes vir die voorbereiding van materiaal
Voordat die spasies van die elemente wat gesweis moet word in die diffusie-eenheid geplaas word, word hulle aan voorafbehandeling onderwerp. Die hoofdoel van die verwerking van die kontakdele van die spasies is daarop gemik om gladder, egalige en eenvormige oppervlaktes te verkry, sowel as om onsigbare olierige formasies en vuilheid uit die voegarea te verwyder. Verwerking van werkstukke vind plaas:
- chemies;
- meganies;
- elektrolities.
Oksiedfilms, as 'n reël, beïnvloed nie die diffusieproses nie, aangesien dit self vernietig tydens verhitting in 'n vakuumomgewing.
Wanneer diffusiesweising nie effektief genoeg is tussen stowwe wat 'n ongelyke termiese uitsettingskoëffisiënt het nie, of 'n bros naat gevorm word, word sogenaamde bufferkussings gebruik. Hulle kan dien as 'n foelie van verskeie metale. Dus, koperfoelie word gebruik in diffusiesweiswerk van kwarts-blankes.
Kenmerke van die resulterende verbindings
Anders as tradisionele metodes van samesmelting, waar bykomende metaal by die basismetaal in die naat gevoeg word, maak diffusiesweising dit moontlik om 'n eenvormige naat te verkry sonder groot veranderinge in die fisiese en meganiese samestelling van die las. Die voltooide las het die volgende kenmerke:
- die teenwoordigheid van 'n deurlopende naat sonder porieë en formasies van skulpe;
- geen oksied-insluitings in die verbinding;
- meganiese stabiliteiteiendomme.
As gevolg van die feit dat diffusie 'n natuurlike proses is van penetrasie van een stof in 'n ander, word die kristalrooster van materiale nie in die kontaksone versteur nie, en daarom is daar geen broosheid van die naat nie.
Verbinding van titaniumonderdele
Diffusiesweis van titanium en sy legerings word gekenmerk deur die verkryging van 'n hoë-geh alte las met hoë ekonomiese doeltreffendheid. Dit word wyd gebruik in medisyne vir die vervaardiging van prostese-onderdele, sowel as in ander velde.
Dele word verhit tot temperature 50º - 100º laer as die temperatuur waarteen die polimorfiese transformasie plaasvind. Terselfdertyd word 'n effense druk van 0,05–0,15 kgf/mm² op die materiaal uitgeoefen.
Die chemiese samestelling van die titaniumlegering beïnvloed nie die sterkte van die verbinding van elemente op hierdie manier van sweis nie.
Metodevoordele
Wanneer diffusiesweiswerk moontlik is:
- kombineer homogene en heterogene vaste stowwe;
- vermy vervorming van onderdele;
- moenie verbruiksartikels in die vorm van soldeersel en vloeistowwe gebruik nie;
- ontvang nie-afvalproduksie;
- moenie komplekse stelsels van toevoer- en uitlaatventilasie gebruik nie, aangesien geen skadelike dampe in die proses gegenereer word nie;
- ontvang enige area van die kontakverbindingsone, slegs beperk deur die moontlikheid van toerusting;
- verseker betroubare elektriese kontak.
Bygevoeg hierby is die uitstekende estetiese voorkoms van die voltooide deel,wat nie die toepassing van bykomende verwerkingsbewerkings vereis nie, soos byvoorbeeld die verwydering van sweisskaal.
Foute van tegnologie
Diffusiesweising is 'n komplekse tegnologiese proses, die belangrikste nadele daarvan sluit in:
- nodig om spesifieke duur toerusting te gebruik;
- vereiste vir produksiespasie, installasie het aansienlike afmetings;
- vereiste om gespesialiseerde kennis, vaardighede en begrip van die werkproses te hê;
- tyd spandeer aan noukeurige voorafverwerking van werkstukke;
- hou die stofsuiereenheid so skoon as moontlik, anders kan onsigbare stof op die gelaste dele neersit en tot gewrigsdefekte lei;
- moeilikheid om die kwaliteit van die naat na te gaan sonder om dit te vernietig.
Gegewe dit alles, sowel as die besonderhede van die gebruik van vakuuminstallasies, is diffusie-sweiswerk slegs in die omstandighede van ondernemings in aanvraag, en nie vir privaat gebruik nie.
Industriële diffusie-sweistoerusting
Daar is verskeie soorte industriële toerusting wat ontwerp is vir diffusiesweiswerk. Hulle verskil hoofsaaklik van mekaar in die besonderhede van die materiale wat gesweis word en die gebruik van verskillende stelsels om onderdele te verhit.
Installasietipe MDVS is ontwerp vir die vervaardiging van buigsame koperrails, kontakgroepe van hoëspanningskakelaars gemaak van koper en kerriet, dele van gashefkleppe vir boorgatpompe gemaak van vlekvrye staal en hardemetaallegerings. Die stelsel pas die effek van elektriese kontakverhitting toe.
Sweiskompleks tipe UDVM-201. Voer 'n verbinding uit deur diffusiesweis van materiale uit glas van verskillende grade. Verhitting van die werkoppervlak word deur die metode van bestraling uitgevoer.
Sweistoerusting USDV-630. Installasie van induksie verwarming vir die sweis van saamgestelde materiale gebaseer op titanium en koper. Sulke stelsels laat toe om groot dele te verhit.
MDVS-302-masjien vir diffusiesweiswerk deur hoëfrekwensieverhitting van onderdele te gebruik. Dit word gekenmerk deur die teenwoordigheid van 'n klein-grootte kragopwekker op 'n transistorkring.
