Диффузионная сварка металлов


Диффузионная сварка: принцип, особенности, применение

Главные отличия диффузионной сварки от других способов сварки давлением — относительно высокие температуры нагрева  (0,5–0,7 Тпл) и сравнительно низкие удельные сжимающие давления (0,5–0 МПа) при изотермической выдержке от нескольких минут до нескольких часов.

Формирование диффузионного соединения определяется протекающими при сварке физико-химическими процессами. Это взаимодействие нагретого металла с газами окружающей среды, очистка свариваемых поверхностей от оксидов, развитие высокотемпературной ползучести и рекристаллизации. В основном эти процессы диффузионные и термически активируемые.

Очистка свариваемых поверхностей от оксидов

Для уменьшения скорости окисления свариваемых заготовок и создания условий очистки контактных поверхностей от оксидов при сварке могут быть применены газы-восстановители, расплавы солей, флюсы, обмазки, но в большинстве случаев используют вакуум или инертные газы.

Очистка поверхностей металлов от оксидов может происходить в результате развития процессов сублимации и диссоциации оксидов, растворения оксидов за счет диффузии кислорода в металл (ионов металла в оксид), восстановления оксидов элементами-раскислителями, содержащимися в сплаве и диффундирующими при нагреве к границе раздела металл — оксид. Расчет и эксперимент показывают, что, например, на стали оксиды удаляются наиболее интенсивно путем их восстановления углеродом, а на титане — за счет растворения кислорода в металле.

Особенности сваривания поверхностей диффузионной сваркой

Свариваемые поверхности сближаются главным образом из-за пластической деформации микровыступов и приповерхностных слоев, вызванной приложением внешних сжимающих напряжений и нагревом металла. Во время деформации свободных от оксидов свариваемых поверхностей происходит их активация. При развитии физического контакта между такими поверхностями возникает их схватывание.

При диффузионной сварке одноименных металлов сварное соединение становится равнопрочным основному материалу тогда, когда структура зоны соединения не отличается от структуры основного материала. Для этого в зоне контакта должны образовываться общие для соединяемых материалов зерна. Это возможно за счет миграции границ зерен — путем первичной рекристаллизации или путем собирательной рекристаллизации.

С помощью диффузионной сварки в вакууме получают высококачественные соединения керамики с коваром, медью, титаном, жаропрочных и тугоплавких металлов и сплавов, электровакуумных стекол, оптической керамики, сапфира, графита с металлами, композиционных и порошковых материалов.

Соединяемые заготовки могут сильно различаться по форме и иметь компактные (рис. 1, а) или развитые (рис. 1, б, в) поверхности контактирования. Геометрические размеры свариваемых деталей находятся в пределах от нескольких микрометров (при изготовлении полупроводниковых приборов) до нескольких метров (при изготовлении слоистых конструкций).

Рис. 1. Некоторые типы конструкций, получаемых диффузионной сваркой

Как проходит процесс диффузионной сварки

Схематически процесс диффузионной сварки можно представить так: свариваемые заготовки собирают в приспособлении, позволяющем передавать давление в зону стыка, вакуумируют и нагревают до температуры сварки. Затем прикладывают сжимающее давление на заданный временной период. Иногда после снятия давления изделие дополнительно выдерживают при температуре сварки для более полного протекания рекристаллизационных процессов. Это способствует формированию доброкачественного соединения. По окончании сварочного цикла сборку охлаждают в вакууме, инертной среде или на воздухе в зависимости от типа оборудования.

Условно различают два вида напряжения, вызывающего деформацию металла в зоне контакта и определяющего процесс формирования диффузионного соединения. Это высокоинтенсивное (Р ≥ 20 МПа) и низкоинтенсивное (Р ≤ 2 МПа) силовые воздействия. 

Сварка крупногабаритных двухслойных конструкций

При сварке с высокоинтенсивным воздействием сварочное давление создают, как правило, прессом, снабженным вакуумной камерой и нагревательным устройством (рис. 2). Но на таких установках можно сваривать детали ограниченных размеров — как правило, диаметром до 80 мм (рис. 1, а). 

При изготовлении крупногабаритных двухслойных конструкций (рис. 1, б) применяют открытые прессы. Перед помещением в пресс свариваемые детали также собирают в герметичные контейнеры, которые вакуумируют и нагревают до сварочной температуры (рис. 3).

Рис. 2. Принципиальная схема установки для диффузионной сварки (a) и общий вид многопозиционной установки СДВУ-4 М (б): и 1 — вакуумная камера; 2 — система охлаждения камеры; 3 — вакуумная система; 4 — высокочастотный генератор; 5 — гидросистема пресса

Кроме того, нужно исключить возможность потери устойчивости свариваемых элементов, передачи давления в зону сварки и создания условий локально направленной деформации свариваемого металла в зоне стыка. Поэтому диффузионную сварку проводят в приспособлениях с применением технологических вкладышей и блоков (рис. 3) для заполнения «пустот» (межреберных пространств). После сварки эти приспособления демонтируют или удаляют химическим травлением.

Рис. 3. Технологическая схема диффузионной сварки с высокоинтенсивным силовым воздействием: а — требуемая конструкция; б — заготовки для сварки; в — технологические элементы-вкладыши; г — сборка; д — сварка в прессе; е — демонтаж; ж — готовая конструкция; 1 — технологические вкладыши; 2-технологический контейнер; 3 — пресс

При сварке с высокоинтенсивным силовым воздействием локальная деформация металла в зоне соединения, как правило, достигает нескольких десятков процентов. Это обеспечивает стабильное получение доброкачественного соединения.

Сварка плоских конструкций и конструкций с большим радиусом кривизны

Диффузионная сварка с низкоинтенсивным силовым воздействием перспективна для изготовления слоистых конструкций (рис. 1, в). При таком способе диффузионной сварки допустимые сжимающие усилия ограничены устойчивостью тонкостенных элементов. Кроме того, не требуется сложного специального оборудования.

При изготовлении плоских конструкций или конструкций с большим радиусом кривизны сжимающее усилие проще всего обеспечить за счет атмосферного давления воздуха Q на внешнюю поверхность технологической оснастки при понижении давления газа в зоне соединения (рис. 4).

Рис. 4. Технологическая схема диффузионной сварки с низкоинтенсивным силовым воздействием плоских конструкций: а — требуемая конструкция; б — заготовки для сварки; в — сборка; г — сварка; д — готовая конструкция; 1 — несущая обшивка; 2 — готовый заполнитель; 3 — технологические листы; 4 — мембрана 

Размещение с внешней стороны свариваемых объектов технологических элементов (прокладки, мембраны и др.) с локальной жесткостью исключает возможность потери устойчивости обшивок в виде прогибов неподкрепленных участков. Величина сварочного давления Р ограничивается предельным напряжением потери устойчивости заполнителя σп.з. (Р ≤ σп.з.).

Сварка конструкций сложного криволинейного профиля

При изготовлении конструкций сложного криволинейного профиля можно использовать технологическую схему (рис. 5). Тогда давление нейтрального газа воспринимается внешними элементами самой конструкции — например, несущими обшивками или оболочками. Во время сварки неподкрепленные участки обшивки деформируются (прогибаются) под давлением газа. Это ухудшает условия для формирования соединения, уменьшает сечение сообщающихся каналов, ухудшает аэродинамическое состояние поверхности. В этом случае Р ограничивается напряжением, при котором имеет место чрезмерная остаточная деформация обшивок на неподкрепленных участках (Р ≤ σп.о.). 

Рис. 5. Технологическая схема диффузионной сварки с низкоинтенсивным силовым воздействием конструкций сложной формы: а — требуемая конструкция; б — заготовки для сварки; в — сварка; г — характер деформации элементов конструкции при сварке; 1 — внешняя оболочка; 2 — внутренняя оболочка

В ряде случаев можно исключить применение внешнего давления для сжатия свариваемых заготовок. Этого можно достичь при помощи  термического напряжения, возникающего при нагреве материалов с различными коэффициентами линейного расширения. При сварке коаксиально собранных заготовок коэффициент линейного расширения охватывающей детали должен быть меньше коэффициента линейного расширения охватываемой детали (рис. 1, а).

Качество соединения при диффузионной сварке

Качество соединения при диффузионной сварке в вакууме определяется комплексом технологических параметров. Среди них можно выделить основные: температуру, давление, время выдержки. Диффузионные процессы в основе формирования сварного соединения являются термически активируемыми, поэтому повышение температуры сварки стимулирует их развитие. 

Для снижения сжимающего давления и уменьшения длительности сварки температуру нагрева свариваемых деталей следует установить по возможности более высокой. Тогда сопротивлением металлов пластической деформации понизится. В то же время нужно учитывать возможность развития процессов структурного превращения, гетеродиффузии, образования эвтектик и других процессов, изменяющих физико-механические свойства свариваемых металлов.

Удельное давление влияет на скорость образования диффузионного соединения и величину накопленной деформации свариваемых заготовок. Как правило, чем выше удельное давление, тем меньше время сварки и больше деформация. 

Так, при сварке в прессе с высокими удельными давлениями (до нескольких десятков мегапаскалей) время образования соединения может измеряться секундами, а деформация металла в зоне соединения — десятками процентов. При сварке с низкими  удельными давлениями (десятые доли мегапаскаля) время сварки может исчисляться часами, но деформация соединяемых заготовок составляет доли процента. 

Поэтому задачу выбора удельного давления следует решать с учетом типа конструкций, технологической схемы и геометрических размеров соединяемых заготовок, а время сварки выбирать с учетом температуры и удельного давления. При сварке разнородных материалов увеличение длительности сварки может сопровождаться снижением механических характеристик соединения. Причиной этому служит развитие процессов гетеродиффузии, приводящее к формированию в зоне соединения хрупких интерметаллидных фаз.

Для осуществления диффузионной сварки в настоящее время создано свыше 70 типов сварочных диффузионно-вакуумных установок. Сейчас разработка и создание установок для диффузионной сварки идет в направлении унифицирования систем (вакуумной, нагрева, давления, управления) и сварочных камер. Меняя камеру в этих установках, можно значительно расширить номенклатуру свариваемых узлов. Некоторые виды конструкций, изготовленных диффузионной сваркой, приведены на рис. 6.

Рис. 6. Примеры титановых конструкций, изготовленных диффузионной сваркой

Диффузионная сварка: преимущества и недостатки, особенности

Диффузионная сварка является разновидностью способов спайки металлических заготовок, которая проводиться под давлением высокой температуры методом воздействия на детали сдавливающим вакуумом. Что представляет собой данная техника, более подробно рассмотрим в этой статье.

Методы применения диффузионной сварки

Диффузионная сварка может проходить по двум технологическим режимам, что отличаются способом подачи давления на поверхность. Первым из способов является подача давления на свариваемую деталь постоянного характера, доводя процесс до предела расплавки.

Технология широко применима в связи со свободным формированием изделий. Вторым способом является задействование специального оборудования, которое имеет вращающийся вал, позволяющий создавать нагрузочное воздействие на деталь до состояния текучести.

Преимущества и недостатки

Диффузионная сварка имеет такие плюсы:

  • минимальная энергозатрата по сравнению с остальными инверторами;

  • для соединения диффузии не применяются электродная проволока и припои;

  • высокие показатели соединения;

  • возможность соединять любые геометрические элементы;

  • безопасный рабочий процесс.

К недостаткам относят такие особенности:

  • сварочный диффузионный процесс требует наличие вакуумного блока, отсутствие которого делает процесс невозможным;

  • необходимость предварительной зачистки поверхности болгаркой;

  • длительность рабочего режима.

Способы проведения сварки

Диффузионная сварка выполняется на основе прокладок, имеющих свойство плавления и неплавления. В качестве прокладок используются никель, медь, сплавы серебра и золота. На сварную зону наносится специальный подслой, который предназначен для:

  • повышение качества стыка;

  • препятствие на пути образования пористости в волокнах металла;

  • захвата большей площади заготовок;

  • контактирования с поверхностью сварного элемента;

  • стабилизации температурного режима без разрушения внутреннего слоя.

Диффузионные качества могут как положительно сказаться на сварном шве, так и негативно вследствие разрушительного температурного воздействия. Чтобы поддерживалась стабильная энергофаза, барьерной основой может служить толстостенная фольга. Подбирается основной материал с учетом диффузного коэффициента, который должен быть выше показателя главной заготовки. Если спаять нужно стеклянные или керамические изделия, то подслой металла накаляют до окисляющей реакции. Это поможет дальнейшему процессу соединения, где диффузия будет протекать быстрее.

Спайку изделий из меди, которым свойственно окисление, осуществляют под влиянием температуры в 800С в течение 5 минут. Для соединения керамических и медных деталей используется сульфид цинка.

Высокотемпературные исходники позволяют уменьшить процесс сжатия и сделать проще процесс устранения оксидного покрытия. Тем самым эксплуатационные сроки значительно увеличиваются.

Диффузионная сварка методом ударной нагрузки под вакуумом применима в случае образования металлоидных пор в сварной зоне. Данный способ дает возможность контактному участку деталей предельно нагреться, после чего происходит воздействие единичного силового импульса, скорость которого равна 1-30 м/с.

При подаче динамической нагрузки на поверхность заготовок в зоне выработки тепла происходит динамическое влияние, способствующее процессу плавления. Металл в состоянии жидкости заполняет стыковочные места и производит ровный шов. Это происходит за 1-10 мс.

Технология диффузионной сварки

Диффузная сварка на практике используется по двум технологиям: первая подразумевает постоянную подачу энергоимпульса на элемент заготовки, вторая технология состоит из комбинированного соединения, в основе которой лежит пластическая деформация и сила сжатия. Скоростной режим регулируется в процессе сварки.

Диффузионная сварка состоит из такого рода последовательности: сначала происходит сбор заготовочных частей оборудования, которое позволяет подать необходимую нагрузку на зону соединения. Далее части подвергаются вакуумной обработке, чтобы они легче поддавались нагреву. После того как прекратилось воздействие на металл, изделие должно оставаться в покое до полного естественного остывания.

Образование сварочного шва производится двумя способами: физическим и стадиями формирования. Первый способ осуществляется с помощью физического давления на сварную зону. Второй способ включает в себя разогрев, силу давления, процесс сжатия.

Временной режим можно выставить в зависимости от плотности сварной детали. Он может варьироваться от пары до нескольких десятков минут. Расплавка металловолокна происходит методом индукции, а на процесс может влиять электролуч, имеющий обратное сопротивление. Соединение происходит в без окислительном режиме нагрева. Для защитной функции от окислов используют вакуум, а исходные детали перед действием тщательно проходят обработку.

Похожие статьи

Диффузионная сварка металлов в - вакууме

Диффузионная сварка металлов в вакууме  [c.300]

Диффузионная сварка металлов в вакууме. Сущность процесса диффузионной сварки состоит в том, что сжатие и нагрев свариваемых поверхностей производится в вакууме. Нагрев деталей осуществляется токами высокой частоты. Установка для сварки (рис. 241, б) состоит из металлической камеры /, внутри которой размещается устройство для крепления деталей 2 и нагреватель или индуктор 3. Через уплотнение 4 проходит шток 5, передающий усилие от нагружающего устройства 6. Главными параметрами процесса являются температура нагрева деталей и усилие их сжатия. Перед сваркой соединяемые поверхности необходимо тщательно обработать, чтобы получить герметичное соединение. Так как сварка происходит при давлении в камере 10 - —10 мм рт. ст. и детали подвергаются нагреву, то в процессе сварки из них частично удаляются газы. Таким образом можно сваривать детали из однородных и разнородных металлов. Преимуществом является то, что нагрев происходит при температуре ниже температуры плавления металлов, а следовательно, химический состав сварного соединения остается неизменным. Сваривать можно довольно большие поверхности соединений.  [c.370]


Заканчивая рассмотрение экспериментальных данных о влиянии различных факторов на схватывание слоев в биметалле, следует остановиться на исследованиях Н. Ф. Казакова [481 в области диффузионной сварки металлов в вакууме. Описание этого нового метода получения биметаллов, разработанного в Советском Союзе, будет дано в следующей главе. Отличительной чертой  [c.89]

Сварка металлов плавлением представляет собой высокотемпературный быстропротекающий процесс, сопровождающийся химическими реакциями между металлом и средой (атмосфера дугового промежутка, шлаки, полученные плавлением флюсов или электродных покрытий), а также диффузионными процессами, особенно интенсивно развивающимися при высоких температурах (например, диффузионное соединение металлов в вакууме, предложенное Н. Ф. Казаковым).  [c.295]

В большинстве случаев диффузионная сварка производится в вакууме, однако возможно применение атмосферы и защитных газов. На рис. 190 показан общий вид сварочной диффузионной вакуумной установки типа СДВУ-50, предназначенной для диффузионной сварки в вакууме различных деталей и узлов из однородных металлов и неметаллов.  [c.406]

Диффузионная сварка. Эту сварку применяют главным образом для соединения материалов, которые обычными методами сварки соединить трудно или невозможно, например стали с ниобием, титаном, чугуном, вольфрамом, металлокерамикой, золота с бронзой, металлов со стеклом, графитом. При сварке происходит взаимная диффузия атомов в поверхностных слоях контактирующих материалов, находящихся в твердом состоянии и нагретых до температуры ниже температуры плавления металлов. Необходимое для увеличения площади действительного контакта поверхностей давление обеспечивается механическими, пневматическими и другими устройствами. В большинстве случаев диффузионную сварку проводят в вакууме.  [c.167]

К а 3 а к о в Н. Ф. Диффузионная сварка металлов и сплавов в вакууме. Научные доклады высшей школы . Серия — машиностроение и приборостроение, № 2, 1958.  [c.34]

Отличительной особенностью диффузионной сварки является применение относительно высоких температур нагрева и сравнительно низких удельных давлений, меньших предела текучести свариваемых металлов при температуре сварки. В связи с большой длительностью процесса диффузионной сварки п высокой температурой нагрева среда, в которой осуществляется сварка, имеет важное значение. В большинстве случаев диффузионная сварка производится в вакууме, однако возможно применение атмосферы инертных и защитных газов.  [c.105]


Защитная среда. В настоящее время наиболее распространённый способ защиты металла от окисления при диффузионной сварке заключается в создании в сварочной камере вакуума. Газовая среда, полученная применением форвакуумного насоса, использующего при  [c.173]

Термодинамический анализ показывает, что в интервале температур, применяемых при диффузионной сварке металлов, и при любом практически достижимом существующими техническими средствами вакууме может происходить диссоциация и сублимация оксидов N1, Мп, Мо, V. Такие же активные металлы, как А1, Т1,2г, будут окисляться.  [c.174]

Сварка вольфрама. Вольфрам имеет две модификации — а и . Ниже температуры полиморфного превращения 903 К -фаза переходит в а-фазу с решеткой объемно-центрированного куба. Вольфрам устойчив в соляной, серной и других кислотах, в расплавленных натрии, ртути, висмуте. С азотом и водородом вольфрам не взаимодействует до температуры плавления. На воздухе устойчив до 673 К- Вольфрамовые сплавы содержат в небольших количествах такие легирующие элементы, как ниобий, цирконий, гафний, молибден, тантал, рений, окись тория. Основной целью легирования вольфрама является повышение его пластичности, так как технически чистый вольфрам при 293 К имеет относительное удлинение, близкое к нулю. Среди" тугоплавких металлов вольфрам имеет наиболее высокие следующие параметры температуру плавления, модуль упругости, коэффициент теплопроводности и низкую свариваемость. Для диффузионной сварки вольфрама в вакууме может быть рекомендован режим Т = 2473 К, р 19,6 МПа, /=15 мин, который обеспечивает свойства соединений, близкие к свойствам основного металла.  [c.155]

Преимуществом диффузионной сварки в вакууме является отсутствие припоев, электродов и флюсов. Металлы и сплавы мо кно Соединять в однородных и разнородных сочетаниях, независимо т их твердости и взаимного смачивания, и получать прочные соединения без изменения физико-механических свойств. После сварки не требуется меха п ческой обработки для удаления шлака, грата или окалины.  [c.227]

Диффузионная сварка является промышленным способом соединения различных однородных и разнородных металлов и сплавов. Процесс сварки происходит без расплавления основного металла в результате нагрева и сдавливания соединяемых деталей. В месте сварки деталей происходит диффузия одного металла в другой. Обычно при соединении деталей методом диффузионной сварки их поверхности тщательно зачищают и подгоняют, а сам процесс сварки осуществляют в вакууме.  [c.116]

Прессование в пресс-формах и между обогреваемыми плитами. Этот вид прессования композиционных материалов может осуществляться на обычных гидравлических прессах различной мощности, применяемых для обработки металлов давлением, в порошковой металлургии, в производстве пластмасс. Необходимым условием, обеспечивающим пригодность пресса для процесса диффузионной сварки, является возможность поддерживания заданного давления на нем в течение длительного времени. Прессование изделий из композиционных материалов на таких прессах производится в специальных пресс-формах, нагреваемых тем или иным способом до нужной температуры. Диффузионная сварка может осуществляться на воздухе, в вакууме и в защитной атмосфере. В зависимости от этого пресс, на котором ее проводят, может быть оснащен камерой для создания вакуума или необходимой атмосферы.  [c.127]

Никель — графитовое волокно. Композиционный материал никель — углеродное волокно получали горячим прессованием прядей графитового волокна, уложенных в одном направлении, на которые предварительно наносилось электролитическим методом никелевое покрытие толщиной 1—3 мкм [203, 204]. Для предотвращения взаимодействия волокна с никелевой матрицей на углеродное волокно наносят карбидные покрытия (патент США № 3796587, 1972 г.). В качестве примера применения карбидного покрытия на графитовом волокне может служить покрытие из карбида титана, наносимое на волокно методом его погружения в расплав, состоящий из металла-носителя, не взаимодействующего с волокном, например индия и растворенного в нем титана. Расплав содержал 99,5% индия и 0,5% титана. Для покрытия волокно погружали в такой расплав, нагретый до температуры 850° С, на 4 мин. После отмывки этого волокна в течение 15 мин в 50%-ном растворе соляной кислоты на поверхности графитового волокна оставался слой покрытия карбида титана толщиной 0,5 мкм. Режимы диффузионной сварки углеродного волокна с никелевым покрытием, приведенные в указанных выше работах, примерно одинаковы. Во всех случаях прессование осуществлялось в вакууме 2-10 —1 10 мм рт. ст. при температуре 840—1100° С, давлении 100—175 кгс/см в течение 45—60 мин. Оптимальный режим получения композиционного материала с углеродным волокном без нанесенного предварительного защитного покрытия температура 1050° С, давление 140 кгс/см и время выдержки 60 мин. Полученный по такому режиму материал, содержащий 46—55 об. % волокна Торнел-50, имел предел прочности 55—73 кгс/мм .  [c.143]


За последние годы в связи с развитием техники возникли потребности сварки новых, ранее не применявшихся материалов с особыми свойствами. В современной технике (особенно ракетной, авиационной, энергетической, атомной, химической, приборостроительной и др.) стали широко применяться в качестве конструкционных материалов тугоплавкие и в химическом отношении весьма активные металлы — молибден, тантал, вольфрам, ниобий, цирконий, бериллий и др. Это обусловило разработку способов сварки, основанных на новых физических принципах, так как при помош,и суш е-ствовавших методов не представлялось возможным получать доброкачественные соединения. В результате исследований, проведенных во многих странах, в том числе и в СССР, были изысканы новые источники нагрева, обеспечившие создание сварки электронными и когерентными лучами, плазменной дугой, ультразвуком, диффузионной сварки в вакууме, холодной сварки, сварки трением и др. Эти новые способы сварки внедряются в нашей стране.  [c.130]

Внедренные в 1950—1965 гг. в производство новые типы контактных машин, особенно многоточечных, разработанных ВНИИЭСО, заводом Электрик и другими заводами, обеспечивают высокую производительность, стабильность качества соединений, возможность сварки элементов из сталей и цветных металлов больших и малых толщин. В настоящее время в СССР рядом научных организаций и заводов созданы различные машины для контактной сварки, автоматы и полуавтоматы для дуговой сварки, источники питания с полупроводниками, а также машины, автоматы и поточные линии с использованием новых процессов сварки (электронным лучом в вакууме, сварка трением, диффузионная сварка и др.).  [c.137]

В работах [3—6] по диффузионной сварке тугоплавких металлов и сплавов показано, что равнопрочное соединение может быть получено в вакууме (или в инертных средах) при температуре свыше 1300° С и удельных давлениях от десятых долей до нескольких килограммов на квадратный миллиметр в зависимости от природы соединяемых материалов.  [c.108]

Весьма перспективными способами получения неразъемных соединений в машиностроении является сварка давлением или пластическим деформированием (холодная сварка, диффузионная сварка в вакууме, сварка трением и ультразвуком). Перспективность этих способов сварки заключается в комплексной механизации и автоматизации на основе достижений технического прогресса, в повышении культуры производства, в снижении трудовых затрат и значительной экономии металла.  [c.106]

Для того чтобы получить металл шва требуемого состава, применяют защиту и добавочное легирование металла шва, используя присадочный металл с повышенным содержанием легирующих элементов, электродные покрытия при ручной дуговой сварке и флюсы при автоматической, полуавтоматической и электрошлаковой сварках. Для этих же целей служит и газовая защита при сварке в инертных газах (аргоне, гелии) и углекислоте. В последнее время все более широко используют в качестве защитной среды вакуум — при сварке электронным лучом, дугой и диффузионной сварке.  [c.293]

Диффузионная сварка осуществляется при твердом состоянии с нагревом до температуры ниже точки плавления свариваемых металлов в вакууме при незначительном давлении (5—20 МПа).  [c.229]

Диффузионную сварку в большинстве случаев выполняют в вакууме, однако она возможна в атмосфере инертных и защитных газов. Свариваемые заготовки 3 (рис. 5.44) устанавливают внутри охлаждаемой металлической камеры 2, в которой создается вакуум 133(10 . .. 10 ) Па, и нагревают с помощью вольфрамового или молибденового нагревателя либо индуктора ТВЧ 4. Все вводы в камеру (5 - к вакуумному насосу, б - к высокочастотному генератору и др.) хорошо герметизируются. С целью ускорения процесса в камеру может быть введен электронный луч, позволяющий нагревать заготовки с еще более высокими скоростями, чем при использовании ТВЧ. Обычно такой нагрев применяют при диффузионной сварке тугоплавких металлов и сплавов.  [c.268]

Сварка деталей и узлов электровакуумных приборов. Опыт показывает, что диффузионная сварка в вакууме в ряде случаев имеет определенные преимущества. При сварке этим способом металл не доводится до расплавления, что в некоторых случаях дает возможность получить более прочные соединения. Изделия, выполненные диффузионной сваркой, получаются с высокой точностью размеров.  [c.37]

Процесс диффузионной сварки в вакууме открыт, исследован и разработан для промышленного применения профессором Н. Ф. Казаковым. Его успешно применяют прежде всего для соединения материалов, которые обычными методами сварки соединять трудно или невозможно, например, сталь с чугуном, титаном, ниобием, вольфрамом, металлокерамикой, платину с титаном, керамику с коваром, титаном, медью, золото с бронзой, серебро с нержавеющей сталью, бронзы с различными металлами, металлы с кварцем, стеклом, графитом, кермета и т. п. Соединяют этим методом жаропрочные сплавы, тугоплавкие и активные металлы, специальные керамики, ме-  [c.404]


Хорошо свариваются активные металлы диффузионной сваркой в вакууме. Сварка производилась при разрежении 10 —10- мм рт. ст. Оптимальные режимы диффузионной сварки тугоплавких металлов указаны в табл. 8.  [c.436]

Диффузионная сварка в вакууме и в защитных газах. Сварка происходит благодаря взаимной диффузии твердых частиц металлов при соприкосновении их поверхностей. Движение молекул обусловлено нагреванием свариваемых металлических частей.  [c.330]

В связи с повышением требований к соединениям в последнее время находят применение новые способы их получения сварка электронным лучом и диффузионная сварка (нагрев металлов до температуры ниже их точки плавления) в вакууме, ультразвуковая и холодная пластическая сварка.  [c.159]

Диффузионная сварка. Эту сварку применяют главным образом для соединения материалов, которые обычными методами сварки соединить трудно или невозможно, например стали с ниобием, титаном, чугуном, вольфрамом, металлокерамикой, золота с бронзой, металлов со стеклом, графитом. При сварке происходит взаимная диффузия атомов в поверхностных слоях контактирующих материалов, находящихся в твердом состоянии и нагретых до температуры ниже температуры плавления металлов. Необходимое для увеличения площади дей-стврггельного контакта поверхностей давление обеспечивается механическими, пневматическими и другими устройствами. В большинстве случаев диффузионную сварку проводят в вакууме. Свариваемые заготовки устанавливаются внутри камеры, в которой создается вакуум, и нагреваются, чаще всего высокочастотным индуктором, до температуры рекристаллизации. Затем к заготовкам прикладывается небольшое сжимающее давление в течение 5-20 мин.  [c.340]

Казаков Н. Ф., Диффузионная сварка металлов и сплавов в вакууме НДВШ — серия Машиностроение и приборостроение № 2, 1958.  [c.238]

Диффузионная сварка металлов VI подгруппы производится обычно в вакууме, но может осуществляться в инертной среде и в водороде [9]. В связи с высокими температурами начала адгезионного взаимбдействия при сварке в зоне разогрева про-420  [c.420]

При диффузионной сварке соединение образуется в ре зультате взаимной диффузии атомов в поверхностных слоях контак тирующих материалов, находящихся в твердом состоянии. Температура нагрева при сварке несколько выше или ниже температурь рекристаллизации более легкоплавкового материала. Диффузионную сварку в большинстве случаев выполняют в вакууме, однако она возможна в атмосфере инертных защитных газов. Свариваемые за готовки 3 (рис. 5.45) устанавливают внутри охлаждаемой металлической камеры 2, в которой создается вакуум 133(l(H-f-10" ) Па, и нагревают с помощью вольфрамового или молибденового нагревателя или индуктора ТВЧ 4 (5 — к вакуум1юму насосу 6 — к высокочастотному генератору).Может быть исиользоваитакже и электронный луч, позволяющий нагревать заготовки с eui,e более высокими скоростями, чем при использовании ТЕ Ч. Электронный луч применяют для нагрева тугоплавких металлов и сплавов. После тогй как достигнута требуемая температура, к заготовкам прикладывают с помощью механического /, гидравлического или пневматического устройства небольшое сжимающее давление (1—20 МПа) в течение 5—20 мин. Такая длительная выдержка увеличивает площадь контакта между предварительно очищенными свариваемыми поверхностями заготовок. Время нагрева определяется родом свариваемого металла, размерами и конфигурациями заготовок.  [c.226]

При нанесении карбидных нокрытий на металлы методом диффузионной сварки опыты проводились на металлических образцах диаметром 8 мм и высотой 8—10 мм и таблетках карбида диаметром 8 мм и толщиной 1.5—2 мм, приготовленных методом горячего прессования. Образцы карбидов и металлов тщательно шлифовались по торцам, полировались и обезжиривались. Сваривание проводилось в вакууме по режимам, разработанным ранее для сварки карбидов с металлами [7 ]. Этот процесс подробно изучен, исследована природа образующихся на границе контакта новых фаз и механизм их образования. Покрытия, полученные этим методом, отличаются высокой плотностью (плотность определяется режимом горячего прессования таблеток или пластинок из карбида), а также хорошим сценлением с основой. Однако этим методом нельзя получать покрытия малых толщин и на изделиях сложной формы.  [c.80]

Исследована возможность получения на тугоплавких металлах (ниобии, тантале, молибдене и вольфраме) покрытий из карбидов циркония и ниобия. 1) нанесением на подложку слоя карбидообразующего металла (циркония или ниобия) с последующей его карбидизацией 2) методом припекания порошка карбида на связке, п 3) методом диффузионной сварки в вакууме тонких горячепрессованных карбидных пластинок с металлической подложкой. В результате исследований для покрытий пз карбида циркония на ниобии, тантале, молибдене и вольфраме рекомендуются 2-й и 3-й способы, а для покрытий из карбида ниобия — 1-й и 3-й. Приводятся режимы нанесения покрытий для каждого металла. Библ. — 7 назв., рис. — 4, табл. — 1.  [c.338]

Попытка повысить производительность автоматов с открытой дугой путем увеличения тока в дуге приводили к большому угару электродов, разбрызгиванию металла и плохому качеству сварочного шва. Удачное решение задачи было найдено работниками Института электросварки АН УССР имени Е. О. Патона и ЦНИИТМАШ в виде автоматических самоходных сварочных головок с дугой, работающей под флюсом. Широкое применение получили новые способы сварки электрошлаковая, плавящимся электродом в среде углекислого газа, в вакууме электронным лучом, трением, холодная сварка давлением, ультразвуковая, сварка перемещающейся дугой, управляемой магнитным полем, диффузионная сварка в вакууме при нагреве деталей токами высокой частоты.  [c.104]

Существенное влияние на качество диффузионной сварки оказывает степень разряжения над соединяемыми поверхностями. При нагреве в вакууме происходит интенсиваня очистка поверхностей от органических загрязнений и окислов. Кроме того, из металла и в первую очередь из его поверхностных слоев выделяются газы. Этот процесс технологически очень полезен, так как приводит к залечиванию микропор и микрощелей, имеющихся в металле, и повышению пластичности получаемых соединений.  [c.117]

Металлы соединяют плакированием, т. е. прокаткой пакета карт, нагретых до сварочной температуры, или предварительно отлитых биметаллических слитков, или заготовок, соединенных путем электро-шлаковой сварки или сварки взрывом, или диффузионной сварки в вакууме. Широко применяют плакирование алюминиевых сплавов (альклед) чистым алюминием, молибдена—никелем для защиты и повышения обрабатываемости и др. Биметаллы получают также электролитическим, химическим способами, путем горячего лужения, цинкования и др. Сочетание некоторых металлов (сплавов) создают новые физические эффекты, например термобиметаллы (стр. 41), термопары (стр. 42).  [c.57]

Соединение слоев металла осуществляется плакированием, т. е. прокаткой пакета карт, нагретых до сварочной температуры, или иредварптельно отлитых биметаллических слитков, или заготовок, соединенных при помощи электро-шлаковой сварки или сварки взрывом, или диффузионной сварки в вакууме. Широко применяется плакирование алюминиевых сплавов (альклед) чистым алюминием, молибдена — никелем для защиты п повышения обрабатываемости и т. д. Биметаллы получают так ке электролитическим, химическим способа пт, а такл о горячим лужением, циикованпем и т. д. Сочетание пар некоторых металлов (сплавов) создает новые физические свойства, например, у термобиметаллов (с. 77), термопар (с. 116—159).  [c.114]


По методике, описанной в работе [23], были исследованы условия диффузионной сварки в вакууме карбидов Т1С, 2гС, ЫЬС, ТаС, М0.2С, М/С с тугоплавкими металлами N5, Та,Мо, М. Исследование проводилось в температурном интервале 1473— 2273° К. Выдержка при заданной температуре составляла 5— 15 мин, давление — 0,5—1,5 кПмм . Качество сварного соединения контролировалось металлографическим анализом. С целью выявления природы фаз, образующихся при сварке, изменялась микротвердость образцов в зоне контакта.  [c.51]

Насколько нам известно, явление диффузионной сварки в вакууме (ДСВ) было описано Зейтом еще в 1939 г. (рис. 151) [27]. На основании работ М. Г. Лозинского, впервые наблюдавшего схватывание металлов при нагреве в вакууме, способ ДСВ был предложен в СССР Н. Ф. Казаковым [6]. Раньше этот способ сварки имел иное название Термодиффузионная сварка в вакууме . Этот термин, по нашему мнению, более полно отражал сущность способа — нагрев металлов, подлежащих сварке. Известно, что в условиях очень глубокого вакуума диффузионная сварка может произойти и без нагрева. Она может произойти и без вакуума, если принять специальные меры для разрушения окисиой пленки так, как это делается, например, при холодной сварке.  [c.366]

Диффузионная сварка в вакууме. Диффузионной называется сварка деталей в вакууме (10 —10 мм рт. ст.) с нагревом находящихся в контакте металлов до температ> р ниже их точки плавления при незначительном давлении (до 1,5 кг1мм ).  [c.192]

Диффузионную сварку в вакууме применяют для соединения трудносвариваемых металлов и сплавов, цветных металлов, металлокерамических изделий, пластин из твердых сплавов с державкой режущего инструмента. Кроме того, этим способом можно получить различные биметаллы, например, для деталей, работающих на износ.  [c.349]


Диффузионная сварка металлов - Методы, оборудование и применение

Страница 2 из 2

Технологическое оборудование

Диффузионная сварка производится в специальных печах. В качестве этих печей часто применяются специально переделанные машины для испытания на разрыв. Жёсткая конструкция такой машины обеспечивает хорошую передачу не только растягивающих, но и сжимающих усилий.

Рабочая камера с нажимными плитами для приложения сжимающего усилия расположена внутри печи по аналогии с тем, как это сделано в стендах для испытания на длительную прочность. Особенностью такой печи является возможность выполнения диффузионной сварки в условиях глубокого вакуума. За счёт этого предотвращается окисление металлов и обеспечивается их диффузия. В качестве альтернативы можно производить диффузионную сварку в среде защитного газа.

Пассивные слои на поверхностях стыка могут затруднить процесс сварки. В то время как пассивный слой на поверхности, например, титана очень хорошо растворяется в металле, пассивный слой на поверхности алюминия очень прочен. Диффузионная сварка алюминиевых материалов возможна либо только с высокой степенью деформации, вызывающей локальный разрыв пассивного слоя, либо только после удаления пассивного слоя и наложения невосприимчивого к окислению промежуточного слоя, обладающего низкой температурой начала кристаллизации.

Методы диффузионной сварки

– Метод горячего изостатического прессования (ГИП) (применяемый главным образом в порошковой металлургии), при котором заготовки либо помещаются внутрь завариваемого контейнера из листовой стали, внутри которого позже создаётся вакуум, либо закладываются в открытом виде внутрь камеры сжатия. После этого в камеру сжатия под соответствующим давлением подаётся защитный газ соответствующей температуры, который прижимает заготовки друг к другу. При этом сживающее усилие действует со всех сторон, то есть изостатически.

– Метод одноосной диффузионной сварки (англ.: UDW), при котором вертикально к поверхности стыка прикладывается одноосное усилие, создаваемое с помощью гидравлического пресса. Этот пресс оснащается либо вакуумной камерой, либо контейнером, аналогичным тому, который применяется при методе горячего изостатического прессования.

Применение диффузионной сварки

Диффузионная сварка чаще всего применяется для сваривания «сэндвичей» из перемежающихся слоёв тонкой металлической фольги и металлической проволоки или волокон, а также микротехнологических деталей (аппаратов), которые, как правило, состоят из множества тонких микроструктурированных слоёв металлической фольги. При этом диффузионная сварка обеспечивает полноповерхностные соединения по всему поперечному сечению детали. В результате получаются микротехнологические аппараты с замечательно высокой прочностью на сжатие.


ПерваяПредыдущая 1 2 Следующая > Последняя >>
< Предыдущая   Следующая >

ВЛИЯНИЕ МОДИФИЦИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ НА ФОРМИРОВАНИЕ СОЕДИНЕНИЙ ПРИ ДИФФУЗИОННОЙ СВАРКЕ МЕТАЛЛОВ

82

закалки и после старения). Более целесообразной представляется ДС жаропроч-

ных никелевых сплавов с модифицированной и немодифицированной поверхно-

стями. Модифицированный поверхностный слой близок по структуре к состоя-

нию закалки, а в немодифицированном слое после замедленного охлаждения

отливки имеются избыточные фазы.

Выводы. 1. Сопоставление результатов диффузионной сварки сталей 10895

и 12Х18Н10Т с разной подготовкой поверхностей показало, что наиболее эффек-

тивно влияет на формирование соединения модифицирование обеих соединяемых

поверхностей. Если модифицируется лишь одна поверхность, то это должна быть

поверхность α-железа, энергия дефектов кристаллического строения которого зна-

чительно больше, чем γ-Fe. 2. Положительное влияние модифицирования поверх-

ности дисперсионно-упрочняемого никелевого сплава обусловлено как эффектом

модифицирования (высокие дисперсность структуры, плотность дислокаций и пр.),

так и формированием высокого уровня напряжений в контакте модифицированно-

го (закаленного) слоя и сплава с избыточными фазами, вызывающих пластические

деформации в зоне их контакта, о чем свидетельствуют полосы деформации в зоне

стыка. При этом предпочтительнее соединение модифицированной и немодифи-

цированной поверхностей.

Эта работа выполнена при частичном финансировании Государственным фон-

дом фундаментальных исследований Украины (Договір № Ф 28/429–2009).

Список использованной литературы

1. Грибков, В. Г. Перспективные радиационно-пучковые технологии обработки мате-

риалов [Текст] / В. Г. Грибков, Ф. И. Григорьев, Б. А. Калин, В. Л. Якушин. – М. : Круглый

год, 2001. – 528 с.

2. Девятов, В. Н. Получение сильноточных низкоэнергетических электронных пуч-

ков в системах с плазменным эмиттером [Текст] / В. Н. Девятов, Н. Н. Коваль, П. М. Ща-

нин // Изв. вузов. Физика. – 2004. – № 9. – С. 36–43.

3. Казаков, Н. Ф. Диффузионная сварка материалов [Текст] / Н. Ф. Казаков. – М. :

Машиностроение, 1976. – 312 с.

4. Каракозов, Э. С. Сварка металлов давлением [Текст] / Э. С. Каракозов. – М. : Ма-

шиностроение, 1986. – 276 с.

5. Квасницький, В. В. Спеціальні способи зварювання [Текст] / В. В. Квасницький. –

Миколаїв : УДМТУ, 2003. – 437 с.

6. Квасницкий, В. Ф. Сварка и пайка жаропрочных сплавов в судостроении [Текст] /

В. Ф. Квасницкий. – Л. : Судостроение, 1986. – 224 c.

7. Квасницкий, В. В. Применение сильноточного электронного пучка для модифи-

цирования поверхности железа, нержавеющей стали и жаропрочного сплава [Текст] /

В. В. Квасницкий, В. Д. Кузнецов, Н. Н. Коваль [и др.] // Электронная обработка материа-

лов. – Кишинев : Ин-т прикл. физики АН Республики Молдова, 2009. – № 3. – С. 14–20.

8. Люшинский, А. В. Диффузионная сварка разнородных материалов [Текст] / А. В. Лю-

шинский. – М. : Академия, 2006. – 208 с.

9. Kvasnitskii, V. V. A High-Current Electron Beam Application for the Surfase Modification

of Iron, Stainless Steel and heat Resistant Alloys [Text] / V. V. Kvasnitskii, V. D. Kuznetsov,

Yu. F. Ivanov [and at.] // Surfase Engineering and Applied Electrochemistry. Affection Press.

Inc. – 2009. – Vol. 45, nr 3. – Р. 180–185.

Надійшла до редколегії 04.10.10

Статтю рекомендує до друку член редколегії ЗНП НУК

д-р техн. наук., проф. О.М. Дубовий

ОБРОБКА МАТЕРІАЛІВ У МАШИНОБУДУВАННІ

в чем заключается метод сварки металлов в вакууме, установка оборудования

Диффузионная сварка может выручить людей в очень многих ответственных случаях. Но чтобы правильно применять ее, нужно знать, в чем же заключается метод сварки металлов в вакууме. Отдельная актуальная тема — порядок установки оборудования, а также общие плюсы и слабости подхода.

Описание метода

Диффузионная сварка металлов, как нетрудно понять уже по ее наименованию, направлена на взаимопроникновение мелких частиц — молекул и даже атомов. Процесс выстраивается таким образом, что концентрация разных веществ уравновешивается. Исключается какое-то нарушение состава или искажение его. Диффузия между твердыми веществами имеет огромное значение в промышленности. При строго заданных условиях, если выдержана температура и другие параметры, возможно смешивание веществ разного происхождения, включая и перемешивание металлов с неметаллами.

Чаще всего этот технологический процесс проходит в вакууме, реже — в защитных газах. Диффузионная сварка в воздухе при обычном давлении невозможна, поскольку ее результаты непредсказуемы. Метод диффузного сваривания в вакууме появился в промышленности с середины ХХ века. Процесс идет при абсолютном вакууме или близких к нему значениях разряжения — вплоть до 5-10 мм. рт. ст. Предварительно соединяемые материалы разогревают до 50-70% температуры их полного плавления. Диффузионная сварка идет как изотермический процесс при давлении не более 500 КПа.

Специализированные установки состоят из:

  • источника электропитания;
  • электротехнического комплекса;
  • вакуумной камеры;
  • охладительного контура;
  • гидравлических или пневматических приводов.

Аппараты передают усилие на обрабатываемую поверхность или прямым способом, или через опосредующие приспособления. Фиксация деталей производится с помощью буртиков, канавок, проточек, уступов.

В сложных случаях применяется оборудование, действующее за счет термонатяга. Такой же подход применяют, если нужно выполнять сравнительно простые и однородные работы с множеством типовых позиций.

Большие проблемы представляет диффузионная сварка крупногабаритных деталей. Подходящее для нее оборудование или вовсе не освоено промышленностью, или только начинает выпускаться. Решать проблему пытаются с помощью типовых прессовых систем, модернизируя их по мере возможного. Дополнительно применяют средства ультразвукового контроля и акустическую эмиссию. Аппараты с таким функционалом отслеживают все появляющиеся дефекты и своевременно устраняют их.

Принцип действия

Как уже сказано, основное технологическое новшество заключается в использовании «миграции» атомов и молекул при определенных условиях. Раньше всего детали, которые требуется соединить, закладывают в специальный стенд. Внутри него формируется технический вакуум. Иногда используют меньшее разрежение, но не хуже 10-2 мм. рт. ст. Применение инертных газов происходит очень редко – это обусловлено, главным образом, специфическими требованиями заказчиков.

Когда необходимая среда создана, материалы прогревают. Степень нагрева всегда определяют индивидуально. Важно! Если соединяются материалы с неодинаковой точкой плавления, то их греют раздельно. Стараются иногда использовать токи высокой частоты, которые, наряду с разогревом деталей, делают их поверхность чище. Нагретые и вакуумированные заготовки сжимают.

Специальная аппаратура может следить, чтобы это происходило в момент требуемого разогрева. Но чаще такой контроль приходится выполнять самим сварщикам.

Давление происходит различным образом: дольше или короче, по всему объему или в отдельной точке. Медленным считается сдавливание, занимающее иногда до нескольких часов. При ударной методике воздействие идет со скоростью до 30 м/с.

Такая обработка требует считанных миллисекунд. Это решение отлично подходит, когда надо соединить материалы, разделяемые специальными составами или фольгой из металла. Диффузионная сварка в единичном случае производится без специализированных прессов. Речь идет о сплавлении труб из полипропилена. Водопроводный полимер отличается мягкостью, соединить его можно без особых усилий.

Плюсы и минусы

Диффузионная сварка позволяет обрабатывать поверхность с прецизионной точностью. Только этот метод дает создавать блоки из материалов, которые как-то еще стыковать нельзя. В результате формируются очень сложные композиты. Шов не будет ярко выражен, гарантируется монолитность стыка. Расход энергии оказывается сравнительно малым.

При диффузионной сварке отсутствует надобность в использовании дополнительных приспособлений и частей. Не нужны присадки, электродные инструменты, флюсы. Внимание! В некоторых операциях все же не обойтись без тонкой фольги из серебра и золота. Сварочный процесс на 100% экологичен и исключает разбрызгивание расплава, появления опасных излучений и выбросов газов. Ультрафиолет также не появляется.

Диффузионная сварка гарантирует повышенную прочность стыков. С ее помощью легко выработать пустотелые конструкции. Преимуществом является и экономичность — за одну технологическую операцию можно связать сразу несколько разнотипных материалов. Однако все это не значит, что диффузионное сваривание имеет только положительные стороны. Оборудование для такой работы технически сложно и может легко расстраиваться, как и любой прецизионный аппарат.

Выходить из строя могут не только вакуумные насосы, но и охладители, точные прессы, нагреватели. Для их изготовления применяют жаропрочные металлы. Конструкция диффузионных сварочных машин не позволяет сделать их достаточно дешевыми, приемлемыми для частного использования. Установки весят достаточно много и не могут быть мобильными, а в местах постоянного монтажа требуют прочных опор.

Поскольку работа ведется в вакуумной камере, есть жесткие ограничения на величину заготовок, а их поверхность приходится скрупулезно очищать.

Где используется?

Диффузионная методика позволяет соединить, к примеру, сталь с бронзой, с керамикой, бывают и другие сложные сочетания. Метод успешно позволяет формировать крепкий монолитный блок. Подход справляется, даже если другие способы крепления не срабатывают. С помощью диффузионной сварки можно соединить столь неподатливые металлы, как тантал и вольфрам. Еще ее используют, чтобы:

  • выпускать точную электронную продукцию;
  • соединять отдельные полупроводниковые блоки;
  • производить гильзы авиационных моторных цилиндров;
  • выпускать колодки и диски для тормозных систем;
  • вырабатывать штампы особо высокой твердости;
  • получать части турбинных компрессоров;
  • производить металлокерамику.

Сварка металлов в вакууме

Сварка в камере с контролируемой атмосферой. Простейший способ применения вакуума состоит в том, что полость сварочной камеры скачивается до давления ~ 5. 10-3 мм рт. ст., после чего камера заполняется аргоном под давлением 1 атм.


В атмосфере аргона производится ручная дуговая сварка узлов из титана, его сплавов и других активных металлов и сплавов.  Геометрия швов при сварке изделий из титана в камере несколько отлична от геометрии швов, полученных обычной аргоно-дуговой сваркой: ширина шва увеличена, глубина проплавления на 10—15% меньше. Недостатки такого метода — большой расход аргона, а также значительные затраты времени на откачку воздуха из камеры.

Диффузионная сварка.Этим способом можно сваривать как однородные, так и разнородные металлы, сплавы и неметаллические материалы, которые трудно или невозможно сваривать другими способами. Большой экономический эффект получают при сварке стали и алюминия, титана и стали, чугуна и стали, металлокерамики и стали.

Этот способ соединения основан на использовании взаимной диффузии атомов или молекул в поверхностных слоях соединяемых веществ в условиях вакуума при нагреве их выше температуры рекристаллизации одного или нескольких компонентов свариваемых тел без расплавления поверхностей металла. При достижении заданной температуры соединяемые элементы по поверхности их соприкосновения подвергаются сжатию без пластической деформации.

Соединение в результате диффузии происходит при максимальном сближении чистых поверхностей деталей без применения припоев, флюсов и электродов. Диффузионную сварку в вакууме можно производить либо непосредственным соединением металла с металлом, либо соединением металла с металлом через промежуточную прокладку из другого материала — так называемый подслой.

Металлы можно соединять с керамическими материалами также с применением промежуточной прокладки. Диффузионная сварка — один из наиболее перспективных методов для получения соединений титана и его сплавов, равнопрочных основному материалу. Преимущества метода:  вакуум, создаваемый в камере сварки, не дает возможности титану) активно реагировать с элементами, увеличивающими хрупкость шва; отпадает необходимость защиты аргоном, которая удорожает процесс! сварки; температура сварки 0,7—0,8 от температуры плавления свариваемых металлов, т. е. материалы не доводятся до расплавления при сварке, что; уменьшает возможность растворения кислорода и водорода в титане.

Сравнительно невысокая температура сварки и небольшие удельный давления в значительной степени снижают внутренние остаточные напряжения, что предотвращает образование трещин. Для сварки детали помещают в камеру, в которой создается давление — 5•1O-4 мм. рт. ст., нагревают до определенной температуры и сдавливают. При этом не возникает дополнительных источников газоотделения и испарения металла.

Диффузионное соединение можно успешно применять для герметизации металлокерамических электровакуумных приборов при бесштенгельной откачке до давлений порядка 10-9—10~10 мм рт. ст. Применение диффузионного соединения позволяет отпаивать приборы в горячем состоянии при 600—700° С. Это весьма важно, так как в момент отпаивания вакуум не ухудшается, а после охлаждения становится лучше на 1,5—2 порядка.

Электроннолучевая сварка. Электроннолучевая сварка при большой концентрации энергии дает возможность сваривать стали и сплавы толщиной 40—50 мм без разделки кромок и подачи дополнительного металла. При этом расход энергии снижается в 5—10 раз по сравнению с другими методами сварки. При проведении электроннолучевой сварки место сварки подвергают интенсивной бомбардировке быстролетящими электронами в высоком вакууме. Во время электронной бомбардировки большая часть энергии выделяется в виде

тепла, используемого для расплавления металла при сварке. Электронный луч образуется в вакуумной камере с помощью электронной пушки. Сварочная установка (рис. 187) включает электронную пушку с катодом и анодом; вторым анодом служит свариваемое изделие 7, к которому подводится постоянный ток. Катод нагревается с помощью трансформатора 2 до 2500° С. Фокусировка луча производится магнитным полем, создаваемым линзой 8. Линза представляет собой катушку, помещенную в массивный железный каркас. Для перемещения луча по изделию на пути луча установлена отклоняющая магнитная система. На рис. 188 показана электронная пушка. Сварочная установка фирмы Ульвак (Япония) показана на рис. 189.

 

Диффузионная сварка: преимущества и недостатки

Атомы вещества находятся в постоянном движении, поэтому жидкости и газы могут смешиваться. В твердых телах тоже есть движущиеся элементарные частицы, но они имеют более жесткую кристаллическую решетку. И все же, если два твердых тела сблизить на расстояние атомно-силового взаимодействия, частицы одного вещества проникают в другое в месте соприкосновения, и наоборот. Это взаимопроникновение веществ было названо диффузией, и этот эффект был положен в основу одного из способов соединения металлов.Это называется - диффузионная сварка металлов.

Что можно соединить диффузионной сваркой

Диффузионная сварка в вакууме имеет огромные технологические возможности. С его помощью можно соединять:

  • Однородные и разнородные металлы, а также их сплавы. Тугоплавкие металлические вещества, такие как тантал, ниобий и вольфрам.
  • Неметаллические вещества с металлами: графит со сталью, медь со стеклом.
  • Конструкционные материалы на основе металла, керамики, кварца, ферритов, стекла, полупроводниковых структур (гомогенных и гетерогенных), графитов и сапфиров.
  • Материалы композиционные пористые, сохраняющие свои свойства и текстуру.
  • Полимерные вещества.

Что касается конфигурации и размеров заготовок - они могут быть разными. В зависимости от размера рабочей камеры можно работать с деталями от нескольких микрон (полупроводниковые элементы) до нескольких метров (сложнослойные структуры).

Как устроен диффузионный узел?

Комплекс диффузионной сварки включает в себя следующие основные узлы:

  1. Камера рабочая.Он изготовлен из металла и предназначен для уменьшения рабочей среды, в которой создается вакуум.
  2. Рамка полированная. Его поддерживает рабочая камера, по которой он может двигаться.
  3. Вакуумное уплотнение. Прокладка между камерой и подставкой.
  4. Роликовый механизм и крепежный винт. С их помощью вы перемещаете камеру по направляющим и крепите ее к подставке.
  5. Насос вакуумный. Создает пространство без воздуха в рабочей зоне.
  6. Генератор с индуктором.Они действуют как система нагрева для свариваемых деталей.
  7. Термостойкие штампы, гидроцилиндры и масляный насос представляют собой механизм сжатия детали при заданном давлении.

В зависимости от модификации установки Диффузионная сварка может отличаться формой камер и способом герметизации. Кроме того, существуют различные способы нагрева деталей. Могут применяться радиационные нагреватели, сильноточные генераторы, установки тлеющего разряда, электронные нагреватели.

Диффузия при сварке

Если взять шлифованные металлические пластины для их соединения и подвергнуть их нагрузке, то через несколько десятков лет вы заметите эффект проплавления металлов друг в друга. А глубина проникновения будет в пределах миллиметра. Дело в том, что скорость диффузии зависит от температуры соединяемых материалов, расстояния между элементарными частицами, а также от состояния контактирующих с ними поверхностей (отсутствие загрязнения и окисления).Вот почему в естественных условиях этот процесс протекает так медленно.

В промышленности для быстрого получения соединения ускоряют процесс диффузии с учетом всех этих условий. В рабочей камере:

  • Создают вакуум с уровнем остаточного давления до 10 -5 мм рт.ст. или заполняют инертным газом. Таким образом, детали не подвергаются воздействию кислорода, который является окислителем любого металла.
  • Материалы нагревают до 50-70% температуры плавления полуфабрикатов.Это повышает пластичность деталей за счет более подвижного состояния их элементарных частиц.
  • На заготовки воздействуют механическим давлением в диапазоне 0,30-10,00 кг/мм 2 , сочетая межатомные расстояния с размерами, позволяющими устанавливать общие связи и проникать друг в друга в близлежащие слои.

Требования к подготовке материалов

Перед размещением заготовок компоненты в диффузионном блоке проходят предварительную обработку.Основной целью обработки контактных частей заготовок является получение более гладких, ровных и однородных поверхностей, а также удаление невидимых масляных форм и загрязнений из зоны склеивания. Обработка пустых полей может быть:

  • химическая;
  • механический;
  • электролит.

Пленки оксидов обычно не влияют на процесс диффузии, так как сами разжижаются при нагревании в вакуумной среде.

Когда диффузионная сварка недостаточно эффективна между веществами с неодинаковым коэффициентом теплового расширения или хрупкий сварной шов образуется с помощью так называемой прижимной прокладки.В качестве фольги можно использовать различные металлы. Поэтому медную фольгу применяют для диффузионной сварки кварцевых заготовок.

Характеристика получаемых соединений

В отличие от традиционных способов сварки плавлением, при котором в шов к основному металлу вводится дополнительный металл, диффузионная сварка позволяет получить равномерный шов без значительных изменений физико-механического состава соединения. Готовый шов имеет следующие характеристики:

  • наличие сплошного шва без образования пор и корки;
  • без включений оксидов в составе;
  • стабильность механических свойств.

Благодаря тому, что диффузия является естественным процессом проникновения одного вещества в другое, в зоне контакта не нарушается кристаллическая сетка материалов, а, следовательно, не нарушается хрупкость шва.

Соединение деталей из титана

Диффузионная сварка титана и его сплавов, характеризующаяся получением качественного соединения с высокой экономической эффективностью. Он широко используется в медицине для изготовления деталей зубных протезов, а также в других областях.

Детали нагревают на 50-100 градусов ниже температуры, при которой происходит полиморфный переход. При этом материалы имеют небольшое давление 0,05-0,15 кгс/мм2.

Химический состав титанового сплава не влияет на прочность соединения элементов сваркой.

Преимущества

При диффузионной сварке возможно:

  • для соединения однородных и разнородных твердых тел;
  • избегать деформации деталей;
  • Не используйте расходные материалы, такие как припой и флюс;
  • прием безотходного производства;
  • Комплексные приточно-вытяжные вентиляционные системы не должны применяться, так как в процессе не образуются вредные пары;
  • получить любую площадь контактной зоны, ограниченную только возможностью оснащения;
  • обеспечивают надежный электрический контакт.

К этому необходимо добавить безупречный эстетический вид готовой детали, не требующий каких-либо дополнительных операций обработки, таких как, например, удаление наваренной окалины.

Недостатки технологии

Диффузионная сварка сложный технологический процесс, основными ее недостатками являются:

  • необходимость специфического, дорогостоящего оборудования;
  • необходимость наличия производственных площадей, установка имеет значительные габариты;
  • требуются специальные знания, навыки и понимание рабочего процесса;
  • время, затрачиваемое на тщательную предварительную подготовку заготовок;
  • содержимое вакуумной системы должно быть высшей степени чистоты, иначе невидимая пыль может осесть на свариваемых деталях и привести к стыковому соединению;
  • сложность проверки качества шва без его повреждения.

Учитывая все это, а также особенности применения вакуумных установок, диффузионная сварка требуется только в условиях предприятий, а не в частном пользовании.

Промышленное оборудование для диффузионной сварки

Существует несколько типов промышленного оборудования, предназначенного для диффузионной сварки. В основном они отличаются друг от друга спецификой свариваемых материалов и применением разных систем нагрева деталей.

Установка типа МДВС предназначена для изготовления гибких медных шин, высоковольтных контактных групп медных и керритовых выключателей, деталей газлифтных клапанов скважинных насосов из нержавеющих сталей и твердосплавных сплавов.В системе используется эффект электроэлектронного нагрева.

Агрегат сварочный типа УДВМ-201. Производит соединение диффузионной сваркой стеклянных материалов разной степени прочности. Нагрев рабочей поверхности осуществляется методом радиационного излучения.

Сварочное оборудование USD-630. Индукционная нагревательная установка для сварки титановых и медных композиционных материалов. Такие системы позволяют отапливать большие участки площади.

Машина МДВС-302 для диффузионной сварки с применением высокочастотного нагрева деталей.Характеризуется наличием в цепи транзистора небольшого генератора.

р> .

Что такое сварка давлением - выставка

Что такое сварка давлением

Под сваркой давлением понимается сочетание сварки с подогревом или без, под давлением при определенном давлении, для его пластической деформации или плавления и рекристаллизации и диффузии через роль два отдельных поверхностных атома, чтобы сформировать металлическую связь, чтобы соединить метод сварки. Многие виды сварки давлением, широко используемая контактная сварка, кузнечная сварка, контактная сварка, сварка трением, сварка давлением, холодная сварка, сварка взрывом - все это области сварки давлением.

Сварка давлением является распространенным методом сварки в твердой фазе, сварка в твердой фазе должна использовать давление для сварки частей поверхности, находящихся в непосредственном контакте с твердым телом, и для сварки частей температуры, регулируя температуру, давление и время, поэтому что поверхность сварного шва полностью диффундирует для получения связи между атомами.

Сварка давлением выполняется в условиях давления, при которых две твердотельные детали приобретают атомарную интеграцию, также известную как сварка в твердой фазе.Обычно в процессе сварки используется контактная стыковая сварка, при которой ток проходит через два конца заготовки, где сопротивление из-за большого повышения температуры при нагреве до пластического состояния под действием осевого давления объединяется в одно целое.

Сварка давлением, включая сварку взрывом, холодную сварку, сварку трением, диффузионную сварку, ультразвуковую сварку, высокочастотную сварку и контактную сварку. Общей чертой различных методов прессовой сварки является использование давления в процессе сварки без присадочного материала.Большинство методов компрессионной сварки, таких как диффузионная сварка, высокочастотная сварка, холодная сварка и, следовательно, не имеют процесса плавления, поэтому нет такого плавления, как полезное выгорание легирующих элементов, а вредные компоненты воздействуют на проблему сварки, что упрощает сварку. процесс, но и повышение безопасности и гигиены во время сварки. В то же время, когда температура нагрева ниже, чем время сварки, время нагрева короткое, поэтому зона термического влияния мала.Многие материалы, трудно свариваемые сваркой, часто можно сваривать качественными швами с той же прочностью, что и основной металл.

Свяжитесь с нами

Производитель дисплея Ханчжоу Fulinde
Добавить: No.17 Xingfa Road, Xingqiao Street, Yuhang, Hangzhou, Zhejiang
Тел.: + 86-571-86238578 90086 Факс: 5 11-7-7 86161891
Тел.: +8615088781033
Электронная почта: christineho @ fuldpop.com.cn

.

8 Сварка и пайка

Университет Вармии и Мазур в Ольштыне

Факультет технических наук

Механика и машиностроение

Тема: Сварка и пайка т.е.

Сварка

Вид технологии неразъемного соединения деталей оборудования или конструкций из металла или пластика.

Заключается в нагреве контактных поверхностей до перехода их в пластичное (пастообразное) состояние и прижатии их.Пластифицирован только небольшой объем на границе раздела.

В зависимости от используемого метода сварки сначала применяется давление, а затем нагрев, или наоборот, сначала нагрев, а затем прессование.

Типы сплавов

  • электрическое сопротивление

  • горячий воздух

  • фокусное расстояние

  • сжатие

  • взрывчатое вещество

  • фрикционная

  • ультразвуковой

  • индукция

  • рассеянный

  • короткое замыкание

  • искра

  • токи высокой частоты

  • нагревательная плита

  • вибрационный

  • смешанный шов трением (FSW)

Сварка сопротивлением

При контактной сварке металлы соединяются без использования дополнительных материалов.Через область, где должен быть сформирован переход, пропускают электрический ток, который подают с помощью электродов, оказывающих давление. Количество генерируемого тепла зависит, среди прочего, от от электрического сопротивления контакта соединяемых элементов. Это свойство оказывает существенное влияние на ход процесса.

Сварка встык

Это процесс, при котором неразъемное соединение между плотно прижатыми объектами достигается по всей поверхности контакта благодаря резистивному нагреву этой области протекающим электрическим током, а затем пластической деформации после достижения соответствующей температуры сварки.Зона сварки нагревается до пластификации или до температуры выше точки плавления. Контактные поверхности нагретых предметов должны быть очищены и сцеплены друг с другом.

Стыковая сварка оплавлением

Свариваемые детали располагают так, чтобы они соприкасались торцами.

Нагрев осуществляется легким нажатием. Как только соединение нагревается, происходит искрообразование, при котором материал поверхности соединения воспламеняется, в результате чего получается гладкая и чистая поверхность.При снятии припуска на искрообразование происходит стадия осадки, при которой образуется выгорание, содержащее расплавленный и окисленный металл.

Точечная сварка

Позволяет соединять листы с нахлестом в правильно расположенных точках. Листы прижимаются друг к другу с помощью токопроводящих клещевых электродов. В месте сжатия листовой материал нагревается за счет протекания тока и стыкуется между собой.

Сварка швов

Это метод соединения, при котором стык металлических предметов образуется множеством точечных сварных швов, расположенных рядом друг с другом вдоль определенной линии благодаря использованию дисковых электродов, которые подают ток и оказывают давление на сварку.

Выступающая сварка

Сварной шов образуется в месте контакта, специально сформированном на заготовке. Например, точка контакта (горб) может представлять собой выпуклость или кольцевые или продолговатые технологические выступы. Соединение элементов может происходить в нескольких точках одновременно. Достаточно большие электроды охватывают все места сварки за одну операцию. Создаются соединения внахлест или встык.

Сварка трением

Сварка трением — процесс, при котором теплота, необходимая для выполнения неразъемного соединения, возникает в результате прямого преобразования механической энергии в тепловую за счет трения в зоне взаимного контакта свариваемых объектов.

Сварка трением с перемешиванием (FSW)

Этот метод можно использовать для соединения металлических материалов - в настоящее время в основном алюминия - без достижения температуры плавления .

В этом методе цилиндрический инструмент с убранным штифтом и буртиком вращается и медленно погружается в область соединения между двумя расположенными лицом к лицу элементами. Эти элементы должны быть закреплены на опорной пластине так, чтобы они не могли разъединиться.В результате трения инструмента о поверхности соединения выделяется тепло, в результате чего поверхности соединяемых элементов размягчаются (однако температура плавления не достигается) и инструмент может перемещаться по линии соединения. Пластифицированный материал стекает к задней кромке штифта инструмента, где перемешивается за счет взаимодействия фланца и штифта. При охлаждении смешанный материал образует соединение между склеиваемыми элементами.

Взрывная сварка

Это процесс, при котором неразъемное соединение получается путем сжатия вместе на высокой скорости свариваемых объектов с силой давления, вызванной давлением , возникающим при детонации взрывчатого вещества.

Пайка

Метод неразъемного соединения металлических деталей с использованием металлического связующего, называемого припоем, с температурой плавления ниже температуры плавления соединяемых деталей. Процесс пайки следует проводить при температуре выше температуры плавления припоя, но не выше температуры плавления соединяемых элементов. В результате припой плавится, а соединяемые элементы все время остаются твердыми. Важно, чтобы и припой, и припаиваемые компоненты достигли температуры пайки (выше температуры плавления припоя), в противном случае могут возникнуть дефектные соединения, называемые холодной пайкой или холодными контактами, с неудовлетворительными эксплуатационными характеристиками.Основное различие между пайкой и сваркой заключается в том, что в случае сварки температура процесса достаточно высока, чтобы расплавить как присадочный материал, так и кромки свариваемых деталей.

При пайке поверхность соединяемых металлов не оплавляется, а неразъемное соединение достигается за счет явления адгезии и неглубокой диффузии. Припой проникает в зазор между припаиваемыми элементами и в микропоры припаиваемого материала за счет явления смачивания поверхностей элементов припоем.Для того, чтобы образовалось правильно выполненное паяное соединение, между элементами припоя и припоем должна быть образована металлическая связь. Для этого жидкий припой должен смачивать поверхности припаиваемых элементов. Для этого спаиваемые поверхности очищают от оксидной пленки и активируют флюсом, наносимым вместе с припоем или непосредственно перед нанесением припоя.

В зависимости от температуры плавления припоя различают:

  • мягкая пайка (ниже 450 °С)

  • Пайка (свыше 450 °С)

  • высокотемпературная пайка (свыше 900 °С)

Соединительный материал припой (припой).Ручной инструмент, используемый для пайки, представляет собой паяльник или горелку. Операция пайки также выполняется в специальных печах.

Типовой технологический процесс пайки:

  1. придание формы и очистка поверхностей соединяемых деталей,

  2. нагрев поверхностей соединяемых деталей до температуры, близкой к температуре плавления припоя,

  3. нанесение флюса, расплавление припоя и введение его между соединяемыми поверхностями,

  4. взаимная диффузия комбинированных металлов и жидкого припоя,

  5. охлаждение и затвердевание припоя.

  6. 90 215

    В зависимости от температуры плавления связующего процесс пайки делится на:

    Мягкое - связующее с температурой плавления <450°С

    Мягкая пайка применяется для соединений, нагруженных малыми усилиями, с целью получения герметичных соединений и в широком диапазоне - в электротехнике.

    Твердый - температура плавления связующего > 450°С

    Пайка позволяет производить соединение листов, профилей, деталей механизмов, элементов режущего инструмента и т.п.

    Классификация твердых припоев:

    на основе меди,

    на основе серебра

    на основе золота и платины

    на основе алюминиевой матрицы

    на основе магния

    никелевая матрица

    на основе марганца, кобальта и железа

    на основе палладия

    на основе титана, ванадия, циркония и гафния

    Практическая часть

    На занятиях мы познакомились с мягкой и твердой пайкой.В случае пайки газовой горелкой и в случае мягкой пайки имелся паяльник сопротивления.


    Поисковая система

    Podobne podstrony:
    Spawanie lutowanie, Politechnika Lubelska, Studia, Studia, Sprawka 5 semestr
    POŁĄCZENIA SPAWANE, LUTOWANE
    lutowanie i spawanie gazowe dtvjqyqeiypjdph4gzj34ajfpp6c4sowmk277ni DTVJQYQEIYPJDPh4GZJ34AJFPP6C4SOW
    lutowanie i spawanie gazowe
    Lab 1 lutowanie, spawanie gazowe
    Badanie mikroskopowe połączeń spawanych, zgrzewanych i припой
    Технология сварки высоколегированных сталей 97 2003
    Дуговая сварка презентация
    Сварка и наплавка покрытыми электродами
    Брошюра Свариваемость PL сварка нержавеющей стали
    СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ [Пример 1] горелка, ЗиИП, II Курс ЗИП, Термическая обработка и сварка, Сварка
    Методы склеивания и пайки (Техматическая отделка), Техник по охране труда, Различные материалы по охране труда и технике безопасности
    TIG и MAG.3, Сварка, TIG

    еще похожие страницы

    .

    Сварка - краткая история - Świat Metali

    Сварка – это область жизни, которая с незапамятных времен связана с историей человечества. Уже в доисторические времена были освоены методы очагового нагрева металлов путем их нагрева до пластического состояния и долбления. В древности были открыты свинцовая сварка и пайка оловом. Средневековье — период открытия стали и ее господства среди средневековой арматуры и металлургии. Именно в этот период была популяризирована очаговая сварка и обогащена техникой пайки металлов, что привело к множеству применений в ювелирных изделиях, таких как производство брошей и колец.

    Революция началась только в конце 19 века, когда в обращение были введены методы газовой и электрической сварки. Это началось в 1862 году от руки Фредерика Вёлера, который открыл карбид кальция, известный как карбид. Спустя 32 года француз Хенрик Мессон открыл способ получения карбида в промышленных количествах, а именно с помощью печей сопротивления, где при температуре свыше 2000 градусов известково-угольная смесь прокаливалась после помола.

    Следующим шагом стало изобретение во Франции в 1897 году Клодом и Гессе метода растворения ацетилена в ацетоне, что позволило хранить ацетилен.В 1901 году Шарль Пикард, используя метод получения кислорода путем конденсации и перегонки воздуха, разработал первую кислородно-ацетиленовую сварочную горелку, через три года модифицировав ее под стальной резак с потоком чистого кислорода.

    Параллельно разрабатывался и другой способ сварки, а именно термическая сварка, которая осуществлялась путем восстановления оксидов железа алюминием. Однако преобладала ацетиленовая сварка, которую после 1910 года приспособили для сварки промышленных металлов в больших масштабах.

    История сварочной промышленности в Польше примечательна. Так, в 1882 году польский инженер Станислав Ольшевский в сотрудничестве с русским Миколаем Бенардосом разработал метод сварки с использованием электрической дуги. Метод, который затем был усовершенствован Славяновым, который представил угольные электроды и электрод из легкоплавкого металла. В 1908 году Кильберг подал патент на металлические электроды с флюсовым покрытием. Еще один шаг вперед был сделан в 1924 году с изобретением атомной сварки в Соединенных Штатах.Впоследствии были изобретены и другие способы горения, такие как автоматическая дуговая сварка под флюсом, в защитном газе, диффузионная, электронная, плазменная и, наконец, лазерная сварка.

    В самой Польше, однако, дуговые учения начались только после Первой мировой войны со строительством вагонов и зданий. В 1922 году в составе Ассоциации по развитию сварки и резки металлов и выпуску тематического журнала был создан Сектор сварки. Еще до Второй мировой войны должен был быть создан Институт сварки, но он был основан в 1945 году в Гливицах и действует по сей день, а обучение сварке постоянно распространяется на политехнические университеты и специальные школы сварщиков.

    .

    Способы сварки алюминия и его сплавов - Новости - Новости

    В прошлой статье мы представили широко применяемую сварочную проволоку из алюминиевых сплавов, сегодня здесь мы продолжим изучать способы сварки алюминия. Как и другие цветные металлы, алюминий и его сплавы сваривают различными способами в зависимости от области применения. Помимо традиционной сварки, сварки сопротивлением, газовой сварки, других методов сварки (таких как плазменно-дуговая сварка, электронно-лучевая сварка, вакуумная диффузионная сварка и т.) Они также могут легко сваривать алюминиевые сплавы. Сварщик выбирает подходящий метод в соответствии с марками, толщиной, структурой продукта и требованиями сварки.

    Функции и применения различных методов сварки

    9001 2

    Сварка аргона-арга

    Методы сварки

    . низкий КПД, легкое образование шлаков, трещин и других дефектов.

    Сварка и ремонтная сварка листового металла для несущественных случаев

    Ручная сварка дуги

    Плохое качество сустава

    Ремонт сварки и общий ремонт алюминовых отливок

    . Сварка

    Компактный сварка, высокая прочность, хорошая пластичность сварки

    Широкий применение, может быть грузовой лист толщиной 1 ~ 20 мм

    Агрочная сварка с Трансстен Импульс

    . тепловложение, малая сварочная деформация

    Тонкий лист, сварка во всех положениях, сборочная сварка и ковка термочувствительный алюминий, алюминий и другие высокопрочные алюминиевые сплавы

    Высокая дуговая мощность, высокая скорость сварки

    Толстая сварка меньше 50 мм

    Импульсная сварка Аргрона. до пористости и растрескивания, параметры процесса можно регулировать

    Сварка листового металла или сварка во всех положениях, часто используется для заготовок толщиной 2 ~ 12 мм

    Используется для стыковой сварки с более высокими требованиями, чем аргонно-дуговая сварка

    Электронно-лучевая вакуумная сварка

    Небольшая зона воздействия глубины плавления, низкая сварка деформация сварки, хорошее соединение

    Сварка Маленькая сварка

    Лазерная сварка

    LOW Deformation Deformation, высокая производительность 9001

    Low Deformation, высокая производительность 9003

    LOW Deformation, высокая производительность 9003

    . для сварки деталей, требующих прецизионной сварки

    Газовая сварка

    Кислородно-ацетиленовая сварка имеет низкую теплоемкость пламени, тепловыделение, сварочные искажения и низкий КПД.Предварительный подогрев необходим для толстых алюминиевых соединений, зерна металла шва толстые и рыхлые, что способствует образованию глиноземистых включений, пористости, трещин и других дефектов. Этот метод применяется только для сварки неответственных алюминиевых деталей и отливок толщиной от 0,5 до 10 мм.

    Дуговая аргонно-вольфрамовая сварка

    Этот метод работает под защитой аргона, обеспечивает относительно концентрированный нагрев, стабильное горение дуги, плотный металл шва, повышенную прочность и пластичность сварного соединения.Сварка ВИГ является широко используемым методом сварки алюминиевых сплавов, но он не подходит для сварки ВИГ на открытом воздухе или на открытом воздухе.

    Плавящаяся аргонная сварка

    Мощность дуги автоматической и полуавтоматической аргонодуговой сварки большая, тепло сконцентрировано, а площадь влияния мала, а ее производственная мощность в 2-3 раза больше, чем у ручной аргонно-вольфрамовая сварка. Дуговая сварка расплавленным аргоном подходит для сварки листов толщиной менее 50 мм из чистого алюминия и алюминиевых сплавов.Например, для сварки алюминиевого листа толщиной 30 мм предварительный нагрев не требуется, только сварка с положительным нагревом, отрицательные слои могут получить гладкую поверхность и хорошее качество. Полуавтоматическая дуговая сварка TIG подходит для локализации сварных швов, прерывистых коротких швов и сварных швов неправильной формы. Полуавтоматическая сварочная горелка TIG может использоваться для удобной и гибкой сварки, но ее диаметр проволоки мал, а чувствительность к пористости сварных швов высока.

    Импульсная аргонодуговая сварка

    1) Импульсная аргонодуговая сварка вольфрамом

    Очевидно, что этот метод может улучшить стабильность процесса слаботочной сварки, что удобно для управления мощностью дуги и формированием шва путем регулировки различных параметров. Характеризуется малой деформацией и небольшой площадью теплового воздействия, подходит для тонколистовой сварки, сварки во всех положениях и других случаях, а также для сварки кованого алюминия, дюралюминия и супердюралюминия с высокой термической чувствительностью.

    2) Аргонно-дуговая сварка с плавящимся электродом

    Этот метод предлагает небольшой средний сварочный ток и большой диапазон регулировки параметров, позволяет добиться небольшой зоны сварочной деформации и термического удара, высокой производительности, хорошей устойчивости к пористости и растрескиванию, подходит для сварки листов 2 ~ 10 мм алюминиевого сплава.

    Точечная контактная сварка, шовная сварка

    Данным методом можно сваривать листы из алюминиевых сплавов толщиной менее 4 мм.Для изделий с повышенными требованиями к качеству можно использовать точечную сварку ударной волной постоянного тока, сварочную сварку. сложное сварочное оборудование и большой ток, особенно подходит для массового производства алюминия и алюминиевых сплавов.

    Сварка трением

    Сварка трением с перемешиванием представляет собой тип сварки полупроводников, который можно использовать для сварки различных типов листового сплава. По сравнению с традиционным методом сварки, сварка трением без брызг, без пыли, без необходимости добавлять сварочную проволоку и защитный газ, а соединение не имеет пор или трещин.По сравнению с обычным трением, он не ограничен частями вала, можно сваривать прямые швы. Этот метод сварки имеет много других преимуществ, таких как хорошие механические свойства соединений, энергосбережение, отсутствие загрязнения окружающей среды и низкие требования к подготовке к сварке. Алюминий и алюминиевые сплавы больше подходят для сварки трением с перемешиванием из-за низкой температуры плавления.

    .90 000

    ЭЛЕКТРОННАЯ СВАРКА

    Электронно-лучевая сварка является одним из видов сварки металлов. Электронная сварка - это нагрев места связь с помощью электронного луча. Этот метод выполняется с использованием аппарата для электронной сварки, в котором источником электронов является электронная пушка. Электроны разгоняются напряжением в десятки кВ. Характерной особенностью электронной сварки является то, что сварка обычно происходит в среде вакуума порядка 10 -4 ... 10 -5 мбар. Другая особенность заключается в том, что сварной шов образуется путем сплавления кромок соединяемых деталей. Поэтому нет необходимости использовать дополнительное связующее.
    Этот метод позволяет использовать металлы (например, вольфрам-медь, ниобий-медь), которые нельзя получить другими методами сварки. Вакуум вокруг заготовки предотвращает образование пузырьков газа в сварном шве; Газы откачиваются немедленно, предотвращая образование дефектов и пузырей. Вакуум также предотвращает окисление соединяемых металлов, благодаря чему сварные швы получаются очень хорошего качества.

    Однако обычная электронная сварка имеет некоторые недостатки. Во-первых, этот метод плохо подходит для соединения металлов и сплавов, которые легко испаряются в вакууме, таких как алюминий и магний. Во-вторых, для сварки этим способом требуется сложное оборудование: низковакуумные и высоковакуумные насосы (обычно диффузионные), насос для прокачки пусковой установки (ранее диффузионный, сейчас чаще всего турбомолекулярный), электронно-пусковая установка с источниками питания, системы электронного предварительного просмотра свариваемой детали и т.д. .В-третьих, свариваемые детали должны быть таких размеров, чтобы поместиться в сварочной камере. Стоимость использования классических сварочных аппаратов относительно высока из-за потребления энергии, необходимой для работы насосов, расхода воды на ходьбу и техническое обслуживание компонентов сварочного аппарата.
    Электронная сварка имеет более чем столетнюю историю. В конце 19 века Уильям Крукс заметил, что катодные лучи способны нагревать металлическую фольгу, расположенную на их пути.

    В 1907 годуМарчелло фон Пирани, немецкий изобретатель, будет использовать это явление для очистки тугоплавких металлов. В последующие годы конструкторы строили все более совершенные электронные печи для плавки металлов. Только развитие ядерной техники вызовет необходимость поиска новых способов соединения металлов. Это было связано с тем, что эти металлы имели разные свойства и не работали хорошо или ранее известными способами. В 1950 году был построен первый практичный аппарат для электронной сварки, который использовался для производства топливных элементов для ядерных реакторов.В Польше проектирование и исследование электронных сварочных аппаратов началось в 1960-х годах в Промышленном институте электроники в Варшаве и его филиале во Вроцаве. Ниже фото сварочного аппарата, построенного в ПИЕ в начале 1970-х годов. Электронно-лучевая сварка имеет ряд преимуществ. Этот метод позволяет использовать металлы (например, вольфрам-медь, ниобий-медь), которые нельзя сочетать с другими методами сварки.Электронная сварка применяется, в том числе, для соединения элементов вакуумной аппаратуры. В Польше Научно-исследовательский институт теле- и радиосвязи занимается электронной сваркой. Инициатором использования этой техники сварки в Польше был проф. Визав Барвич.

    Электронная сварка при низком давлении представляет собой разновидность описанного выше метода и может использоваться в нескольких различных вариантах. Одним из вариантов является использование электронной пушки с холодным катодом, для которой требуется атмосфера разреженного газа с давлением около 0,2 мбар, или 2x10 -4 атмосфер.Рабочим газом может быть аргон, дешевый благородный газ с относительно тяжелыми атомами. Используйте этот вариант сварки в своей лаборатории.

    Принцип работы данного сварочного аппарата следующий. В вакуумной камере К находится электронная пушка W, которая также является холодным катодом. Питание пусковой установки осуществляется от высоковольтного источника питания Z. Напряжение от источника питания плавно регулируется в диапазоне от нуля до нескольких кВ, выход по току источника питания составляет несколько сотен мА. Пусковая установка выполнена из алюминиевого вала со сферической поверхностью, выдавленной на лицевой стороне пусковой установки.В центре пусковой установки имеется углубление, из которого выходит пучок электронов. Он бомбардирует свариваемую деталь. Кинетическая энергия электронного луча преобразуется в основном в тепло, которое используется для сварки детали D. Заготовка перемещается с помощью вакуумного манипулятора или сервопривода внутри камеры (эти элементы на чертеже не показаны). Вакуумметр PR показывает значение вакуума в камере. Необходимым условием работы пусковой установки является подача высокого напряжения и наличие в камере газа под небольшим давлением.Чтобы исключить возможность химической реакции этого газа со свариваемыми деталями, этот газ должен быть благородным газом. Газ подается в камеру из баллона Б с помощью клапана с редуктором на баллоне Р и дозирующего клапана ЗД. При этом газ откачивается через вакуумный канал с запорной арматурой ЗО с помощью роторного насоса ПО, поэтому сварка ведется в потоке благородного газа. После окончания сварки клапаны ZD и ZO закрываются, а воздушный клапан ZZ открывается. После воздуха в камере свариваемую деталь можно снять со сварочного аппарата.


    С помощью этого сварочного аппарата я успешно выполнял соединения различных металлов, в том числе и термопарных, из проводов диаметром 0,08-0,4 мм, используя медную, никелевую и константановую проволоку. Я делаю эти алюминиевые провода диаметром 1,5 мм и детали из нержавеющей стали.

    Аппарат электронной сварки WS6/25 Unitra Obrep

    Технические паспорта польских электронно-сварочных аппаратов (rar-файл)

    Пучок электронов в вакууме - статья из "Технического обозрения" 34/1987.(файл .rar)

    Возврат на главную сторону

    .

    От рук к роботам - более близкая и дальнейшая история сварки

    Краткая история сварки

    Началом сварки служат в первую очередь два образа: костер и кузница. Так называемое точечная сварка — это способ, которым люди пытались соединить металлы еще в доисторические времена. Кузнечная сварка - это уже удел древности. В то время также применялась пайка оловом и свинцовая сварка. Очередной «технологический скачок» произошел лишь в девятнадцатом веке с открытием газовой, электрической и термической сварки.

    В истории сварки тоже есть своя польская нить. Польский инженер Станислав Ольшевский внес свой вклад в изобретение электросварки. Еще одна революционная технология методов сварки появилась в 20 веке. Я говорю о, в том числе атомная, диффузионная, электронная или лазерная сварка. Поэтому современные технологии соединения металлов были разработаны совсем недавно и продолжают развиваться. Современная промышленность предъявляет высокие требования к сварке: процессы должны выполняться быстро, точно и безопасно.Поэтому человеческие руки все чаще заменяются роботизированной рукой. Человек по-прежнему остается важным элементом процесса роботизированной сварки – не как исполнитель этой деятельности, а как контролирующая функция.

    Сварка – современная история

    В 21 веке многие польские промышленные предприятия переживают технологический скачок, который происходит при переходе от ручной сварки к более продвинутой – когда в дело вступают роботы.Есть примеры компаний из многих отраслей, в основном производящих специализированные системы, требующие изготовления большого количества различных элементов.

    Часто роботизация даже одного из сварочных постов значительно увеличивает возможности и тем самым - гибкость производства завода. Во многих случаях это становится возможным благодаря решениям, подготовленным в основном с учетом потребностей среднего и мелкосерийного производства. Некоторое время назад это было бы немыслимо.Однако наступила эра нестандартных решений.

    - Вы можете начать свое приключение с приложениями для роботизированной сварки из базового пакета, который включает в себя сварочного робота и источник с принадлежностями. Этот вариант можно дополнительно расширить за счет таких компонентов, как сварочная ячейка или позиционеры, — объясняет Камил Майхер, специалист по промышленным роботам в ASTOR, компании, предлагающей пакеты, адаптированные к потребностям небольших предприятий.

    Сварка – что в будущем?

    Еще несколько десятков или даже несколько лет назад у небольших предприятий не было возможности достичь таких улучшений.Автомобильная, судостроительная и строительная отрасли уже много лет находятся в авангарде отраслей, наиболее охотно инвестирующих в сварочных роботов. Из-за высокой стоимости и сложности эксплуатации возможности роботизированной сварки использовали в основном крупные компании.

    Сегодня, благодаря развитию технологий, эксплуатация роботов намного проще, а цена покупки стала доступной и для небольших компаний. Современные решения показывают, что роботизированная сварка становится доступной практически каждому.Сварочные роботы используются и будут использоваться в первую очередь там, где особое внимание уделяется повторяемости, точности и поддержанию стабильности и стандартов качества. А также там, где есть такие вредные факторы, как шум, высокая температура, острая стружка или брызги технологических жидкостей.

    Навыки сварщиков будут использоваться везде, где необходимы многочисленные ручные операции — в прототипах и небольших сериях.Возможно, один из них и подтолкнет историю сварки вперед, к очередной технологической революции...

    .

    Смотрите также