Maddenin atomları sürekli hareket halindedir, bu nedenle sıvılar ve gazlar karışabilir. Katıların da hareketli temel parçacıkları vardır, ancak daha katı bir kristal kafesleri vardır. Yine de, iki katı cisim atomik kuvvetlerin etkileşim mesafesine yaklaştırılırsa, temas noktasında bir maddenin parçacıkları diğerine nüfuz eder ve bunun tersi de geçerlidir. Maddelerin bu tür karşılıklı penetrasyonu difüzyon olarak adlandırıldı ve etki, metalleri birleştirme yöntemlerinden birinin temeliydi. Buna metallerin difüzyon kaynağı denir.
Difüzyon kaynağı ile neler birleştirilebilir
Vakumda difüzyon kaynağı çok büyük teknolojik olanaklara sahiptir. Bununla bağlanabilirsiniz:
- Homojen ve homojen olmayan yapıya sahip metaller ve bunların alaşımları. Tantal, niyobyum ve tungsten gibi ateşe dayanıklı metal maddeler.
- Metallerle metalik olmayan maddeler: çelikle grafit, camla bakır.
- Metal, seramik, kuvars, ferrit, cam, yarı iletken yapılar (homojen ve homojen olmayan), grafit ve safir bazlı yapı malzemeleri.
- Özelliklerini ve dokusunu koruyan gözenekli kompozit malzemeler.
- Polimer maddeler.
Boşlukların konfigürasyonu ve boyutu ile ilgili olarak - bunlar farklı olabilir. Çalışma odasının boyutuna bağlı olarak, birkaç mikrondan (yarı iletken elemanlar) birkaç metreye (karmaşık katmanlı yapılar) kadar parçalarla çalışmak mümkündür.
Difüzyon tesisi nasıl çalışır
Difüzyon kaynağı kompleksi aşağıdaki ana unsurları içerir:
- Çalışma odası. Metalden yapılmıştır ve vakumun oluşturulduğu çalışma ortamını sınırlamak için tasarlanmıştır.
- Stand - cilalı stand. Çalışma odası, üzerinde hareket edebileceği üzerinde durmaktadır.
- Vakum mühürleyen. Kamera ve stant arasında bir aralayıcıdır.
- Silindir mekanizması ve sıkıştırma vidası. Onların yardımıyla kamera raylar boyunca hareket ettirilir ve standa sabitlenir.
- Vakum pompası. Çalışma alanında bir boşluk yaratır.
- İndüktörlü jeneratör. Kaynak yapılacak parçalar için bir ısıtma sistemi görevi görürler.
- Isıya dayanıklı zımbalar, hidrolik silindirler ve bir yağ pompası, parçaları belirli bir basınç altında sıkıştırmak için bir mekanizmayı temsil eder.
Modifikasyona bağlı olarak, difüzyon kaynağı tesisatları haznelerin şekli ve yönteminde farklılık gösterebilironların sızdırmazlığı. Parçaları ısıtma yöntemleri de farklıdır. Radyasyon ısıtıcıları, yüksek akım jeneratörleri, kızdırma deşarj üniteleri, elektron ışını ısıtıcıları kullanılabilir.
Kaynak sırasında difüzyon süreçleri
Cilalı metal plakalar alırsanız, onları bağlarsanız ve bir yük altına koyarsanız, birkaç on yıl içinde metallerin karşılıklı olarak birbirine girmesinin etkisi fark edilir olacaktır. Ayrıca, penetrasyon derinliği bir milimetre içinde olacaktır. Mesele şu ki, difüzyon hızı, birleştirilen malzemelerin sıcaklığına, maddelerin temel parçacıkları arasındaki mesafeye ve ayrıca temas eden yüzeylerin durumuna (kirlilik ve oksidasyonun olmaması) bağlıdır. Bu yüzden doğal süreci çok yavaştır.
Endüstride hızlı bir şekilde bir bileşik elde etmek için tüm bu koşullar dikkate alınarak difüzyon süreci hızlandırılır. Çalışma odasında:
- 10-5 mm Hg'ye kadar artık basınç seviyesine sahip bir vakum oluşturun veya ortamı bir soy gazla doldurun. Böylece parçalar, herhangi bir metal için oksitleyici bir madde olan oksijene maruz kalmaz.
- Malzemeler, iş parçalarının erime sıcaklığının %50-70'i kadar bir sıcaklıkta ısıtılır. Bu, temel parçacıkların daha hareketli durumundan dolayı parçaların plastisitesini artırmak için yapılır.
- Boşluklar 0,30-10,00 kg/mm2 aralığında mekanik basınca maruz bırakılır, atomlar arası mesafeler ortak bağların kurulmasına izin veren boyutlara yaklaştırılır vekarşılıklı olarak yakındaki katmanlara nüfuz edin.
Malzemelerin hazırlanması için gereksinimler
Kaynağı yapılacak elemanların boşlukları difüzyon ünitesine yerleştirilmeden önce ön işleme tabi tutulur. Boşlukların temas eden kısımlarının işlenmesinin temel amacı, daha pürüzsüz, eşit ve düzgün yüzeyler elde etmenin yanı sıra, görünmeyen yağlı oluşumları ve derz bölgesindeki kirleri ortadan kaldırmaktır. İş parçalarının işlenmesi gerçekleşir:
- kimyasal;
- mekanik;
- elektrolitik.
Oksit filmler, kural olarak, vakum ortamında ısıtma sırasında kendi kendilerini yok ettikleri için difüzyon sürecini etkilemez.
Difüzyon kaynağı, eşit olmayan bir termal genleşme katsayısına sahip maddeler arasında yeterince etkili olmadığında veya kırılgan bir dikiş oluştuğunda, tampon pedler kullanılır. Çeşitli metallerden bir folyo görevi görebilirler. Bu nedenle, kuvars boşluklarının difüzyon kaynağında bakır folyo kullanılır.
Sonuçta elde edilen bileşiklerin özellikleri
Dikişte ana metale ilave metalin eklendiği geleneksel ergitme kaynağı yöntemlerinden farklı olarak, difüzyon kaynağı, bağlantının fiziksel ve mekanik bileşiminde büyük değişiklikler olmaksızın düzgün bir dikiş elde etmeyi mümkün kılar. Bitmiş eklem aşağıdaki özelliklere sahiptir:
- gözenekler ve kabuk oluşumları olmayan sürekli bir dikişin varlığı;
- bileşikte oksit inklüzyonu yok;
- mekanik kararlılıközellikler.
Difüzyonun bir maddenin diğerine doğal bir penetrasyon süreci olması nedeniyle, malzemelerin kristal kafesi temas bölgesinde bozulmaz ve bu nedenle dikişin kırılganlığı yoktur.
Titanyum parçaların bağlantısı
Titanyum ve alaşımlarının difüzyon kaynağı, yüksek ekonomik verimliliğe sahip yüksek kaliteli bir bağlantı elde edilmesiyle karakterize edilir. Diğer alanlarda olduğu gibi tıpta da protez parçalarının imalatında yaygın olarak kullanılmaktadır.
Parçalar, polimorfik dönüşümün meydana geldiği sıcaklıktan 50º - 100º daha düşük sıcaklıklara ısıtılır. Aynı zamanda, malzemelere 0,05-0,15 kgf/mm²'lik hafif bir basınç uygulanır.
Titanyum alaşımının kimyasal bileşimi, bu kaynak yönteminde elementlerin bağlantı gücünü etkilemez.
Yöntem avantajları
Difüzyon kaynağı mümkün olduğunda:
- homojen ve heterojen katıları birleştirir;
- Parçaların deformasyonunu önleyin;
- Lehim ve flux şeklinde sarf malzemeleri kullanmayın;
- atık olmayan üretim alın;
- Süreçte zararlı dumanlar oluşmadığından karmaşık besleme ve egzoz havalandırma sistemleri kullanmayın;
- kontak bağlantı bölgesinin herhangi bir alanını alın, yalnızca ekipman olasılığı ile sınırlıdır;
- güvenilir elektrik teması sağlayın.
Buna, bitmiş parçanın mükemmel estetik görünümü eklendi,bu, örneğin kaynak tortusunun çıkarılması gibi ek işleme işlemlerinin uygulanmasını gerektirmez.
Teknolojinin kusurları
Difüzyon kaynağı karmaşık bir teknolojik süreçtir, başlıca dezavantajları şunlardır:
- belirli pahalı ekipman kullanma ihtiyacı;
- üretim alanı gereksinimi, kurulumun önemli boyutları vardır;
- İş süreciyle ilgili özel bilgi, beceri ve anlayışa sahip olma gerekliliği;
- iş parçalarının dikkatli bir şekilde ön işlenmesi için harcanan zaman;
- Vakum ünitesini mümkün olduğu kadar temiz tutun, aksi takdirde görünmeyen tozlar kaynaklı parçalar üzerinde birikebilir ve bağlantı kusurlarına yol açabilir;
- dikişin kalitesini yok etmek zorunda kalmadan kontrol etme zorluğu.
Bütün bunlar ve vakum tesisatlarının kullanımının özellikleri göz önüne alındığında, difüzyon kaynağı özel kullanım için değil, yalnızca işletmelerin koşullarında talep edilmektedir.
Endüstriyel difüzyon kaynak ekipmanı
Difüzyon kaynağı için tasarlanmış çeşitli endüstriyel ekipman türleri vardır. Esas olarak, kaynak yapılan malzemelerin özellikleri ve parçaları ısıtmak için farklı sistemlerin kullanılması bakımından birbirlerinden farklıdırlar.
Kurulum tipi MDVS, esnek bakır baraların, bakır ve kerritten yapılmış yüksek voltajlı anahtarların kontak gruplarının, paslanmaz çelikten ve sert metal alaşımlarından yapılmış sondaj pompaları için gaz kaldırma valflerinin parçalarının üretimi için tasarlanmıştır. Sistem, elektrik temaslı ısıtmanın etkisini uygular.
Kaynak karmaşık türü UDVM-201. Farklı derecelerdeki camlardan malzemelerin difüzyon kaynağı ile birleştirilmesini sağlar. Çalışma yüzeyinin ısıtılması radyasyon radyasyonu yöntemiyle gerçekleştirilir.
Kaynak ekipmanı USDV-630. Titanyum ve bakır bazlı kompozit malzemelerin kaynağı için indüksiyon ısıtmanın montajı. Bu tür sistemler büyük parçaların ısıtılmasını sağlar.
MDVS-302, parçaların yüksek frekanslı ısıtılmasını kullanan difüzyon kaynağı için makine. Bir transistör devresinde küçük boyutlu bir jeneratörün varlığı ile karakterize edilir.
