Диффузией называется — процесс взаимного проникновения двух разных веществ при их соприкосновении. Не зависимо от состояния веществ взаимодействие всегда будет одинаково.
В том виде, к которому мы привыкли диффузия не применяется по причине долгого процесса с низкой эффективностью. Как же ее можно применять в сварочных работах?
В середине прошлого столетия, советский ученый Николай Федотович Казаков разработал и успешно испытал принципиально новый способ соединения материалов — диффузионную сварку металлов в вакууме, дополнительно применив нагревание и давление.
Технология
Диффузионная сварка делает возможным создать стык высочайшего качества, не используя при этом классических сварочных технологий, поэтому предлагаем с ней познакомиться более подробно.
Вначале заготовки помещают в специальную камеру, в которой создают технический вакуум. Для получения наиболее лучших показателей, разрежение в камере необходимо создавать максимально высоким.
В зависимости от материала и характеристик заготовки выбирается температура, до которой производится нагрев деталей. В ситуации, если нагрев может нанести вред металлу, сварка производится без него, при этом время, которое нужно для сварки, многократно увеличивается.
Преимущественно нагреву выделяется роль своеобразного катализатора, который помогает сформировать качество шва и ускорения диффузионного процесса. Для нагрева деталей возможно применение одного из трех методов: радиационный, индукционный и электроконтактный.
На разогретые детали оказывается разнообразное давление, которое бывает длительным, кратковременным или локальным. В конечном результате это должно привести только к одному результату – ускорению диффузии.
Чтобы соединение получилось наилучшего качества место стыка обматывается специальной фольгой из металла, имеющей толщину несколько микрон. Для этих же целей можно использовать разные химические препараты, нанесение которых в месте стыка способно повысить качество сварного шва.
Готовая деталь должна пройти обязательный качественный контроль. Чаще всего может применяться радиографический или ультразвуковой способ контроля.
Капиллярный способ в данной ситуации будет малоэффективным и поэтому он не рекомендуется. Это все что можно отнести к основным этапам диффузионной сварки.
Исходя из требований детали или к условиям сварки по усмотрению сварщика этапы могут изменяться. Следует также учитывать, что для разных металлов могут примениться отличные значения давления и температуры.
Использование одних и тех же параметров для цветных и черных металлов неприемлемо и считается грубым нарушением.
Оборудование
Устройство диффузионной сварки состоит из специального стенда, оснащенного вакуумной камерой, для расположения заготовок. Это и есть основная причина того, что диффузионную сварку многие называют «вакуумной сваркой». Состыкованные заготовки подвергаются нагреву и давлению.
Чтобы остывание готовой детали было равномерным, исключая скачки температуры, оснащение устройства диффузионной сварки включает в себя систему активного охлаждения.
Она также позволяет убрать остаточное напряжение с заготовки и препятствует появлению трещин в местах соединения. Получившийся шов может похвастаться прочностью и долговечностью.
Достоинства и недостатки
Диффузионная сварка наравне с другими сварочными технологиями получила свои характерные преимущества и недостатки. Постараемся рассказать о них по порядку дополняя своими пояснениями.
Эта технология была досконально испробована нами за все время работы, и мы смогли удостовериться во всех ее качествах. По традиции начнем с положительных.
Самое главное – отсутствие каких-либо расходников. Ни электроды, ни проволока, ни газ не требуются для выполнения работы, что делает эту сварочную технологию достаточно выгодной в экономическом плане. В дополнение ко всему полное отсутствие вредных атмосферных выбросов.
Следующее достоинство тоже можно считать выгодным в экономическом плане это очень низкое энергопотребление. Для формирования шва диффузионной установке потребуется намного меньше энергозатрат по сравнению с другими технологиями.
Также диффузионная сварка позволяет сваривать одновременно металл разного типа, что позволяет не брать во внимание их свойства и особенности. Дополнительное преимущество дает отсутствие ограничений по размерам заготовки.
Можно не обращать внимание на длину, ширину или толщину металла. Можно работать и с крохотными, и с огромными деталями главное, чтобы позволяли размеры вакуумной камеры. Плюс ко всему соединение может быть любого типа: стыковым, тавровым или внахлест.
Также следует помнить про всегда отличное качество шва диффузионной сварки, которое будет намного лучше в сравнении с газовой или электросваркой. Полученные стыки получают вполне эстетический вид и в дополнительной обработке не нуждаются.
Еще одно достоинство, выявленное при работе – полное отсутствие какой-либо опасности для сварщика. Благодаря тому что вся процедура проходит в закрытой камере, сварщик не подвергается брызгам металла, открытому пламени или электрическому току.
Также во время использования некоторых сварочных технологий возможно выделение химических паров, которые могут негативно влиять на состояние здоровья. В диффузионной сварке они отсутствуют.
Это все что касается основных преимуществ диффузионной сварки. Для объективности мы рассмотрим также и недостатки, которые, по нашему мнению, не являются такими уж и существенными.
Главным недостатком является само оборудование. Оно дорого стоит, для работы с ним требуется предварительное обучение, а обслуживать его могут только техники со специальной квалификацией.
К тому же размеры свариваемых деталей ограничены габаритами вашей камеры, они просто могут не поместиться в нее.
В принципе возможно приобрести оборудование самого большого размера и сваривать с его помощью заготовки любой величины, но тут возникает другая проблема – чем больше установка, тем сложнее добиться в ней необходимого вакуума.
Вторым недостатком можно считать требование более тщательной подготовительной работы с заготовкой перед работой.
Простой очистки поверхности от загрязнения будет недостаточно. Для быстрой диффузии подготовка должна быть очень кропотливая, от этого также зависит качество будущего шва.
Вместо заключения
Диффузионную сварку нельзя отнести к разряду простых технологий (например, в сравнении с ручной дуговой сваркой), но она может предоставить достаточное количество возможностей.
Вы можете сварить детали из титана или другого материала используя вакуум. Нет необходимости в расходных материалах и последующей обработке сварного шва.
И это при том, что соединение получается достаточно высокого уровня. А вам приходилось работать с диффузионной сваркой?
Поделитесь своим опытом в комментариях. Пусть работа приносит удовольствие!
