Диффузионная сварка в вакууме, схема процесса, параметры режима сварки.

В 1953 г. профессором Н.Ф. Казаковым был разработан принципиально новый способ соединения материалов – диффузионная сварка в вакууме. При диффузионной сварке сварное соединение образуется в результате совместного воздействия давления и нагрева. Отличительной особенностью диффузионной сварки является применение относительно высоких температур нагрева и низких удельных давлений, обычно не превышающих предела текучести свариваемых материалов при температуре сварки. Чаще всего диффузионную сварку осуществляют в вакууме. Для защиты металла возможно также использование газовых и жидких сред. При диффузионной сварке выделяют две основные стадии образования качественного сварного соединения.

Первая стадия – создание физического контакта, при котором все точки соединяемых материалов находятся друг от друга на расстоянии межатомных взаимодействий. Вторая стадия – формирование структуры сварного соединения под влиянием процессов релаксации. Параметрами, определяющими процесс соединения при диффузионной сварке в вакууме, являются давление, температура, длительность их воздействия, состояние и рельеф свариваемых поверхностей. Температура, используемой при сварке ((0,7–0,8) Тпл), и соответствующая выдержка во времени при этой температуре достаточны для самопроизвольной очистки свариваемых поверхностей от оксидов.

В практике диффузионной сварки известно применение двух технологических схем процесса, различающихся характером приложения нагрузки. В одной из них используют постоянную нагрузку по величине ниже предела текучести. При этом процессы, развивающиеся в свариваемых материалах, аналогичны ползучести. Такую технологию называют диффузионной сваркой по схеме свободного деформирования. По второй схеме нагрузка и пластическое деформирование обеспечиваются специальным устройством, которое перемещается в процессе сварки с контролируемой скоростью. Такую технологию называют диффузионной сваркой по схеме принудительного деформирования.

Диф. сварку в вакууме выполняют по двум схемам: без промежуточных прослоек и с промежуточными прослойками (при соединении разнородных материалов). Промежуточная прослойка вводится в стык в виде фольги, нанесение слоя металла путем электролиза, напылением в вакууме и др. способами. Хим. состав прослойки выбирают в зависимости от рода свариваемых материалов и требований к сварному соединению. Толщина её различна. В процессе сварки прослойка полностью изменяет состав за счёт диффузии или сохраняется в стыке, что необходимо при сварке материалов с различными свойствами или металлов, образующих хрупкие соединения.

Основные параметры режима:1) состояние поверхностей свариваемых деталей перед сваркой; 2) величина разрежения; 3) температура нагрева t_св; 4) усилие сжатия при нагреве F_н; 5) усилие сжатия при температуре сварки F_св; 6) время выдержки при температуре сварки; 7) время охлаждения (в камере или на воздухе).

Применение: С помощью диффузионной сварки в вакууме, кроме уже отмеченных соединений металлов и сплавов, получают высококачественные соединения керамики с коваром, медью, титаном; электровакуумных стекол, оптической керамики, сапфира, графита с металлами; композиционных и порошковых материалов и др.