Els àtoms de la matèria estan en constant moviment, per això es poden barrejar líquids i gasos. Els sòlids també tenen partícules elementals mòbils, però tenen una xarxa cristal·lina més rígida. I, tanmateix, si dos cossos sòlids s'apropen a la distància d'interacció de les forces atòmiques, aleshores, al punt de contacte, les partícules d'una substància penetraran en una altra i viceversa. Aquesta penetració mútua de substàncies es va anomenar difusió, i l'efecte va ser la base d'un dels mètodes d'unió de metalls. Així s'anomena: soldadura per difusió de metalls.
Què es pot unir per soldadura per difusió
La soldadura per difusió al buit té enormes possibilitats tecnològiques. Amb ell, pots connectar:
- Metalls d'estructura homogènia i no homogènia, així com els seus aliatges. Substàncies metàl·liques refractàries com el tàntal, el niobi i el tungstè.
- Substàncies no metàl·liques amb metalls: grafit amb acer, coure amb vidre.
- Materials de construcció a base de metall, ceràmica, quars, ferrites, vidre, estructures semiconductors (homogènies i no homogènies), grafit i safir.
- Materials compostos, porosos amb preservació de les seves propietats i textura.
- substàncies polimèriques.
Pel que fa a la configuració i la mida dels espais en blanc, poden ser diferents. Depenent de la mida de la cambra de treball, és possible treballar amb peces des d'unes poques micres (elements semiconductors) fins a diversos metres (estructures en capes complexes).
Com funciona la planta de difusió
El complex per a la soldadura per difusió inclou els elements principals següents:
- Camera de treball. Està fet de metall i està dissenyat per limitar l'entorn de treball en què es crea el buit.
- Estand - suport polit. La cambra de treball descansa sobre ell, al llarg de la qual es pot moure.
- Segellador al buit. És un separador entre la càmera i el suport.
- Mecanisme de rodets i cargol de subjecció. Amb la seva ajuda, la càmera es mou al llarg dels rails i es fixa al suport.
- Bomba de buit. Crea un buit a l'àrea de treball.
- Generador amb inductor. Actuen com a sistema de calefacció de les peces a soldar.
- Els punxons resistents a la calor, els cilindres hidràulics i una bomba d'oli representen un mecanisme per comprimir peces sota una pressió determinada.
Depenent de la modificació, les instal·lacions de soldadura per difusió poden diferir en la forma de les cambres i el mètodeel seu segellat. També són diferents els mètodes d'escalfament de peces. Es poden utilitzar escalfadors de radiació, generadors de corrent elevat, unitats de descàrrega brillant i escalfadors de feix d'electrons.
Processos de difusió durant la soldadura
Si agafeu plaques de metall polides, connecteu-les i poseu-les sota una càrrega, d'aquí a unes dècades es notarà l'efecte de la penetració mútua de metalls entre si. A més, la profunditat de penetració serà d'un mil·límetre. El cas és que la velocitat de difusió depèn de la temperatura dels materials que s'uneixen, de la distància entre les partícules elementals de les substàncies, així com de l'estat de les superfícies de contacte (absència de contaminació i oxidació). Per això el seu procés natural és tan lent.
A la indústria, per obtenir ràpidament un compost, s'accelera el procés de difusió, tenint en compte totes aquestes condicions. A la cambra de treball:
- Creeu un buit amb un nivell de pressió residual de fins a 10-5 mm Hg o ompliu el medi amb un gas inert. Així, les peces no estan exposades a l'oxigen, que és un agent oxidant per a qualsevol metall.
- Els materials s'escalfen a una temperatura del 50-70% de la temperatura de fusió de les peces. Això es fa per augmentar la plasticitat de les peces a causa de l'estat més mòbil de les seves partícules elementals.
- Els blancs estan sotmesos a una pressió mecànica en el rang de 0,30-10,00 kg/mm2, apropant les distàncies interatòmiques a mides que permeten establir enllaços comuns ipenetren mútuament a les capes properes.
Requisits per a la preparació de materials
Abans de col·locar els blancs dels elements a soldar a la unitat de difusió, se'ls sotmet a un pretractament. L'objectiu principal del processament de les parts en contacte dels blancs té com a objectiu l'obtenció de superfícies més llises, uniformes i uniformes, així com l'eliminació de formacions grasses invisibles i brutícia de la zona de la junta. El processament de les peces es fa:
- químic;
- mecànic;
- electrolític.
Les pel·lícules d'òxid, per regla general, no afecten el procés de difusió, ja que s'autodestrueixen durant l'escalfament en un ambient al buit.
Quan la soldadura per difusió no és prou eficaç entre substàncies que tenen un coeficient d'expansió tèrmica desigual o es forma una costura trencadissa, s'utilitzen els anomenats tampons. Poden servir com a làmina de diversos metalls. Per tant, la làmina de coure s'utilitza en la soldadura per difusió de blancs de quars.
Característiques dels compostos resultants
A diferència dels mètodes tradicionals de soldadura per fusió, on s'afegeix metall addicional al metall base a la costura, la soldadura per difusió permet obtenir una costura uniforme sense grans canvis en la composició física i mecànica de la unió. La junta acabada té les característiques següents:
- la presència d'una costura contínua sense porus i formacions de petxines;
- sense inclusions d'òxid al compost;
- estabilitat mecànicapropietats.
A causa del fet que la difusió és un procés natural de penetració d'una substància en una altra, la xarxa cristal·lina dels materials no es veu alterada a la zona de contacte i, per tant, no hi ha fragilitat de la costura.
Connexió de peces de titani
La soldadura per difusió del titani i els seus aliatges es caracteritza per obtenir una unió d' alta qualitat i una alta eficiència econòmica. S'utilitza àmpliament en medicina per a la fabricació de peces de pròtesis, així com en altres camps.
Les peces s'escalfen a temperatures 50º - 100º inferiors a la temperatura a la qual es produeix la transformació polimòrfica. Al mateix temps, s'exerceix una lleugera pressió de 0,05–0,15 kgf/mm² sobre els materials.
La composició química de l'aliatge de titani no afecta la resistència de la connexió dels elements en aquesta forma de soldadura.
Avantatges del mètode
Quan és possible la soldadura per difusió:
- combina sòlids homogenis i heterogenis;
- evitar la deformació de les peces;
- no utilitzeu consumibles en forma de soldadures i fluxos;
- rebre producció sense residus;
- no utilitzeu sistemes complexos de subministrament i ventilació d'escapament, ja que en el procés no es generen fums nocius;
- rebre qualsevol zona de la zona de connexió de contacte, limitada només per la possibilitat d'equipament;
- assegurar un contacte elèctric fiable.
A això s'afegeix l'excel·lent aspecte estètic de la peça acabada,que no requereix l'aplicació d'operacions de processament addicionals, com l'eliminació de l'escala de soldadura, per exemple.
Defectes de la tecnologia
La soldadura per difusió és un procés tecnològic complex, els seus principals inconvenients inclouen:
- necessita utilitzar equips cars específics;
- requisit d'espai de producció, la instal·lació té unes dimensions considerables;
- requisit de tenir coneixements especialitzats, habilitats i comprensió del procés de treball;
- temps dedicat a un preprocessament acurat de les peces;
- mantingueu la unitat d'aspiració el més neta possible, en cas contrari, la pols invisible es pot col·locar a les peces soldades i provocar defectes d'unió;
- dificultat per comprovar la qualitat de la costura sense haver de destruir-la.
Tenint en compte tot això, així com les especificitats de l'ús de les instal·lacions de buit, la soldadura per difusió només es demanda en les condicions de les empreses, i no per a ús privat.
Equip de soldadura per difusió industrial
Hi ha diversos tipus d'equips industrials dissenyats per a la soldadura per difusió. Es diferencien principalment entre si per les especificitats dels materials que es solden i per l'ús de diferents sistemes per escalfar peces.
El tipus d'instal·lació MDVS està dissenyat per a la producció de barres flexibles de coure, grups de contacte d'interruptors d' alta tensió de coure i querrita, peces de vàlvules de gas per a bombes de forat d'acer inoxidable i aliatges de metall dur. El sistema aplica l'efecte de la calefacció per contacte elèctric.
Complex de soldadura tipus UDVM-201. Realitza una connexió per soldadura per difusió de materials de vidre de diferents graus. L'escalfament de la superfície de treball es duu a terme mitjançant el mètode de radiació.
Equip de soldadura USDV-630. Instal·lació de calefacció per inducció per a la soldadura de materials compostos a base de titani i coure. Aquests sistemes permeten escalfar peces grans.
MDVS-302 Màquina per a la soldadura per difusió mitjançant escalfament d' alta freqüència de peces. Es caracteritza per la presència d'un generador de mida petita en un circuit de transistors.
