Диффузионная сварка

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.