Τα άτομα της ύλης βρίσκονται σε συνεχή κίνηση, γι' αυτό τα υγρά και τα αέρια μπορούν να αναμειχθούν. Τα στερεά έχουν επίσης κινητά στοιχειώδη σωματίδια, αλλά έχουν ένα πιο άκαμπτο κρυσταλλικό πλέγμα. Κι όμως, αν δύο στερεά σώματα έρθουν πιο κοντά στην απόσταση αλληλεπίδρασης των ατομικών δυνάμεων, τότε στο σημείο επαφής, σωματίδια μιας ουσίας θα διεισδύσουν σε μια άλλη και αντίστροφα. Αυτή η αμοιβαία διείσδυση ουσιών ονομαζόταν διάχυση και το αποτέλεσμα ήταν η βάση μιας από τις μεθόδους σύνδεσης μετάλλων. Έτσι λέγεται - συγκόλληση μετάλλων με διάχυση.
Τι μπορεί να ενωθεί με συγκόλληση διάχυσης
Η συγκόλληση διάχυσης στο κενό έχει τεράστιες τεχνολογικές δυνατότητες. Με αυτό, μπορείτε να συνδεθείτε:
- Μέταλλα ομοιογενούς και ανομοιογενούς δομής, καθώς και τα κράματά τους. Πυρίμαχες μεταλλικές ουσίες όπως το ταντάλιο, το νιόβιο και το βολφράμιο.
- Μη μεταλλικές ουσίες με μέταλλα: γραφίτης με χάλυβα, χαλκός με γυαλί.
- Δομικά υλικά με βάση μέταλλο, κεραμικά, χαλαζία, φερρίτες, γυαλί, δομές ημιαγωγών (ομοιογενείς και ανομοιογενείς), γραφίτη και ζαφείρι.
- Σύνθετα υλικά, πορώδη με διατήρηση των ιδιοτήτων και της υφής τους.
- Πολυμερείς ουσίες.
Όσον αφορά τη διαμόρφωση και το μέγεθος των κενών - μπορεί να διαφέρουν. Ανάλογα με το μέγεθος του θαλάμου εργασίας, είναι δυνατή η εργασία με εξαρτήματα από λίγα μικρά (στοιχεία ημιαγωγών) έως πολλά μέτρα (σύνθετες δομές με στρώσεις).
Πώς λειτουργεί η μονάδα διάχυσης
Σύμπλεγμα για συγκόλληση διάχυσης περιλαμβάνει τα ακόλουθα κύρια στοιχεία:
- Θάλαμος εργασίας. Είναι κατασκευασμένο από μέταλλο και έχει σχεδιαστεί για να περιορίζει το περιβάλλον εργασίας στο οποίο δημιουργείται η υποπίεση.
- Στάση - γυαλισμένη βάση. Ο θάλαμος εργασίας στηρίζεται πάνω του, κατά μήκος του οποίου μπορεί να κινηθεί.
- Σφραγιστικό κενού. Είναι διαχωριστικό μεταξύ της κάμερας και της βάσης.
- Μηχανισμός κυλίνδρου και βίδα σύσφιξης. Με τη βοήθειά τους, η κάμερα μετακινείται κατά μήκος των σιδηροτροχιών και στερεώνεται στη βάση.
- Αντλία κενού. Δημιουργεί κενό στην περιοχή εργασίας.
- Γεννήτρια με επαγωγέα. Λειτουργούν ως σύστημα θέρμανσης για τα εξαρτήματα που πρόκειται να συγκολληθούν.
- Τα ανθεκτικά στη θερμότητα γροθιές, οι υδραυλικοί κύλινδροι και μια αντλία λαδιού αντιπροσωπεύουν έναν μηχανισμό συμπίεσης εξαρτημάτων υπό δεδομένη πίεση.
Ανάλογα με την τροποποίηση, οι εγκαταστάσεις συγκόλλησης διάχυσης ενδέχεται να διαφέρουν ως προς το σχήμα των θαλάμων και τη μέθοδοτη σφράγισή τους. Επίσης διαφορετικές είναι οι μέθοδοι θέρμανσης εξαρτημάτων. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν θερμαντήρες ακτινοβολίας, γεννήτριες υψηλού ρεύματος, μονάδες εκκένωσης πυράκτωσης, θερμαντήρες δέσμης ηλεκτρονίων.
Διαδικασίες διάχυσης κατά τη συγκόλληση
Αν πάρετε γυαλισμένες μεταλλικές πλάκες, τις συνδέσετε και τις βάλετε κάτω από ένα φορτίο, τότε σε μερικές δεκαετίες θα είναι αισθητή η επίδραση της αμοιβαίας διείσδυσης των μετάλλων μεταξύ τους. Επιπλέον, το βάθος διείσδυσης θα είναι εντός ενός χιλιοστού. Το θέμα είναι ότι ο ρυθμός διάχυσης εξαρτάται από τη θερμοκρασία των υλικών που συνδέονται, την απόσταση μεταξύ των στοιχειωδών σωματιδίων των ουσιών, καθώς και από την κατάσταση των επιφανειών επαφής (απουσία ρύπανσης και οξείδωσης). Γι' αυτό η φυσική του διαδικασία είναι τόσο αργή.
Στη βιομηχανία, για να ληφθεί γρήγορα μια ένωση, η διαδικασία διάχυσης επιταχύνεται, λαμβάνοντας υπόψη όλες αυτές τις συνθήκες. Στον θάλαμο εργασίας:
- Δημιουργήστε ένα κενό με επίπεδο υπολειπόμενης πίεσης έως και 10-5 mm Hg ή γεμίστε το μέσο με αδρανές αέριο. Έτσι, τα μέρη δεν εκτίθενται στο οξυγόνο, το οποίο είναι οξειδωτικό παράγοντα για οποιοδήποτε μέταλλο.
- Τα υλικά θερμαίνονται σε θερμοκρασία 50-70% της θερμοκρασίας τήξης των τεμαχίων. Αυτό γίνεται για να αυξηθεί η πλαστικότητα των εξαρτημάτων λόγω της πιο κινητής κατάστασης των στοιχειωδών σωματιδίων τους.
- Τα τεμάχια υπόκεινται σε μηχανική πίεση στην περιοχή από 0,30-10,00 kg/mm2, φέρνοντας τις διατομικές αποστάσεις πιο κοντά σε μεγέθη που επιτρέπουν τη δημιουργία κοινών δεσμών καιδιεισδύουν αμοιβαία σε κοντινά στρώματα.
Απαιτήσεις για την προετοιμασία των υλικών
Πριν από την τοποθέτηση των τεμαχίων των στοιχείων που πρόκειται να συγκολληθούν στη μονάδα διάχυσης, υποβάλλονται σε προεπεξεργασία. Ο κύριος σκοπός της επεξεργασίας των τμημάτων επαφής των ακατέργαστων τεμαχίων στοχεύει στην απόκτηση λείων, ομοιόμορφων και ομοιόμορφων επιφανειών, καθώς και στην αφαίρεση αόρατων λιπαρών σχηματισμών και βρωμιάς από την περιοχή της άρθρωσης. Η επεξεργασία των τεμαχίων εργασίας πραγματοποιείται:
- χημικό;
- μηχανικό;
- ηλεκτρολυτικό.
Οι μεμβράνες οξειδίου, κατά κανόνα, δεν επηρεάζουν τη διαδικασία διάχυσης, καθώς αυτοκαταστρέφονται κατά τη θέρμανση σε περιβάλλον κενού.
Όταν η συγκόλληση διάχυσης δεν είναι αρκετά αποτελεσματική μεταξύ ουσιών που έχουν άνισο συντελεστή θερμικής διαστολής ή σχηματίζεται μια εύθραυστη ραφή, χρησιμοποιούνται τα λεγόμενα ρυθμιστικά μαξιλαράκια. Μπορούν να χρησιμεύσουν ως φύλλο από διάφορα μέταλλα. Έτσι, το φύλλο χαλκού χρησιμοποιείται στη συγκόλληση με διάχυση τεμαχίων χαλαζία.
Χαρακτηριστικά των ενώσεων που προκύπτουν
Σε αντίθεση με τις παραδοσιακές μεθόδους συγκόλλησης με σύντηξη, όπου προστίθεται πρόσθετο μέταλλο στο βασικό μέταλλο στη ραφή, η συγκόλληση διάχυσης καθιστά δυνατή τη λήψη ομοιόμορφης ραφής χωρίς σημαντικές αλλαγές στη φυσική και μηχανική σύνθεση του αρμού. Η τελική άρθρωση έχει τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:
- η παρουσία συνεχούς ραφής χωρίς πόρους και σχηματισμούς κοχυλιών,
- δεν περιλαμβάνονται οξείδια στην ένωση;
- μηχανική σταθερότηταιδιότητες.
Λόγω του γεγονότος ότι η διάχυση είναι μια φυσική διαδικασία διείσδυσης μιας ουσίας σε μια άλλη, το κρυσταλλικό πλέγμα των υλικών δεν διαταράσσεται στη ζώνη επαφής και επομένως δεν υπάρχει ευθραυστότητα της ραφής.
Σύνδεση εξαρτημάτων τιτανίου
Η συγκόλληση με διάχυση τιτανίου και των κραμάτων του χαρακτηρίζεται από την απόκτηση αρμού υψηλής ποιότητας με υψηλή οικονομική απόδοση. Χρησιμοποιείται ευρέως στην ιατρική για την κατασκευή εξαρτημάτων πρόσθεσης, καθώς και σε άλλους τομείς.
Τα μέρη θερμαίνονται σε θερμοκρασίες 50º - 100º χαμηλότερες από τη θερμοκρασία στην οποία συμβαίνει ο πολυμορφικός μετασχηματισμός. Ταυτόχρονα, στα υλικά ασκείται ελαφρά πίεση 0,05–0,15 kgf/mm².
Η χημική σύνθεση του κράματος τιτανίου δεν επηρεάζει την αντοχή της σύνδεσης των στοιχείων με αυτόν τον τρόπο συγκόλλησης.
Πλεονεκτήματα μεθόδου
Όταν είναι δυνατή η συγκόλληση διάχυσης:
- συνδυάστε ομοιογενή και ετερογενή στερεά;
- αποφύγετε την παραμόρφωση των εξαρτημάτων;
- μην χρησιμοποιείτε αναλώσιμα με τη μορφή κολλήσεων και ροών,
- λαμβάνω παραγωγή μη απορριμμάτων;
- μη χρησιμοποιείτε πολύπλοκα συστήματα τροφοδοσίας και εξαερισμού, καθώς δεν δημιουργούνται επιβλαβείς αναθυμιάσεις κατά τη διαδικασία.
- λαμβάνω οποιαδήποτε περιοχή της ζώνης σύνδεσης επαφής, που περιορίζεται μόνο από τη δυνατότητα εξοπλισμού;
- διασφαλίστε αξιόπιστη ηλεκτρική επαφή.
Σε αυτό προστέθηκε η εξαιρετική αισθητική εμφάνιση του τελειωμένου μέρους,η οποία δεν απαιτεί την εφαρμογή πρόσθετων εργασιών επεξεργασίας, όπως η αφαίρεση αλάτων συγκόλλησης, για παράδειγμα.
Ελαττώματα της τεχνολογίας
Η συγκόλληση διάχυσης είναι μια σύνθετη τεχνολογική διαδικασία, στα κύρια μειονεκτήματά της περιλαμβάνονται:
- χρειάζεται χρήση συγκεκριμένου ακριβού εξοπλισμού;
- απαίτηση για χώρο παραγωγής, η εγκατάσταση έχει σημαντικές διαστάσεις.
- απαίτηση για εξειδικευμένες γνώσεις, δεξιότητες και κατανόηση της διαδικασίας εργασίας;
- χρόνος που δαπανάται για προσεκτική προεπεξεργασία των τεμαχίων;
- διατηρήστε τη μονάδα αναρρόφησης όσο το δυνατόν καθαρότερη, διαφορετικά μπορεί να κατακαθίσει αόρατη σκόνη στα συγκολλημένα μέρη και να οδηγήσει σε ελαττώματα αρμών.
- δυσκολία στον έλεγχο της ποιότητας της ραφής χωρίς να χρειάζεται να την καταστρέψετε.
Δεδομένων όλων αυτών, καθώς και των ιδιαιτεροτήτων της χρήσης των εγκαταστάσεων κενού, η συγκόλληση διάχυσης είναι ζητούμενη μόνο στις συνθήκες των επιχειρήσεων και όχι για ιδιωτική χρήση.
Βιομηχανικός εξοπλισμός συγκόλλησης διάχυσης
Υπάρχουν διάφοροι τύποι βιομηχανικού εξοπλισμού που έχουν σχεδιαστεί για συγκόλληση διάχυσης. Διαφέρουν μεταξύ τους κυρίως ως προς τις ιδιαιτερότητες των υλικών που συγκολλώνται και τη χρήση διαφορετικών συστημάτων για τη θέρμανση εξαρτημάτων.
Ο τύπος εγκατάστασης MDVS έχει σχεδιαστεί για την παραγωγή εύκαμπτων χάλκινων ράβδων, ομάδων επαφής διακοπτών υψηλής τάσης από χαλκό και κερίτη, εξαρτημάτων βαλβίδων ανύψωσης αερίου για αντλίες γεωτρήσεων από ανοξείδωτο χάλυβα και κράματα σκληρών μετάλλων. Το σύστημα εφαρμόζει την επίδραση της θέρμανσης με ηλεκτρική επαφή.
Σύμπλεγμα συγκόλλησης τύπου UDVM-201. Πραγματοποιεί σύνδεση με συγκόλληση διάχυσης υλικών από γυαλί διαφορετικών ποιοτήτων. Η θέρμανση της επιφάνειας εργασίας πραγματοποιείται με τη μέθοδο της ακτινοβολίας.
Εξοπλισμός συγκόλλησης USDV-630. Εγκατάσταση επαγωγικής θέρμανσης για συγκόλληση σύνθετων υλικών με βάση τιτάνιο και χαλκό. Τέτοια συστήματα επιτρέπουν τη θέρμανση μεγάλων εξαρτημάτων.
Μηχανή MDVS-302 για συγκόλληση διάχυσης με θέρμανση εξαρτημάτων υψηλής συχνότητας. Χαρακτηρίζεται από την παρουσία μιας γεννήτριας μικρού μεγέθους σε ένα κύκλωμα τρανζίστορ.
