 |
15.5.4. Рекомендации по выбору режима
|
|
|
|
15. 5. 4. Рекомендации по выбору режима
Температуру сварки обычно назначают в пределах (0, 5…0, 8)Тпл, для жаропрочных сплавов – несколько выше. При соединении разнородных материалов расчёт ведётся по температуре плавления наиболее легкоплавкого из них. В случае появления эвтектики температуру сварки выбирают ниже температуры её плавления.
При сварке разнородных материалов, термический коэффициент линейного расширения которых различается более чем на 2·10-6 град-1, скорость охлаждения целесообразно уменьшить до 10…15оС/мин.
Разгерметизацию камеры при сварке деталей из чёрных металлов рекомендуют проводить при температуре ≤ 120оС, а для цветных металлов – при 60оС.
Давление выбирают в диапазоне 0, 8…0, 9 предела текучести при температуре сварки. Для известных конструкционных материалов оно может изменяться в диапазоне 1…50 МПа. Для сварки тугоплавких и твёрдых материалов эти значения могут быть в несколько раз выше.
Таблица 15. 2
Ориентировочные режимы сварки
| Сварочный материал | Т, оС | р, МПа | Тсв, мин |
| Никель НП1 с никелем НП1 | |||
| Медь МВ с медью МВ | 850…900 | ||
| Сплав Амц1 со сплавом АМц | 590…600 | ||
| Титан ВТ1 с алюминием АВ | |||
| Титан ВТ1 с титаном ВТ1 | |||
| Молибден МЧ с молибденом МЧ | |||
| Сталь12Х18Н10Т со сталью 12Х18Н10Т | |||
| ХН75МБТЮ (ЭИ602) с ХН75МБТЮ (ЭИ602) | 1150…1175 | 20…30 | |
| Примечание – Во всех случаях рост = 1·10-2 Па | |||
15. 5. 5. Технологические возможности процесса
Диффузионная сварка позволяет сваривать:
- большинство конструкционных материалов на металлической основе, ферриты, керамику, стекло, кварц, сапфир, графит, полупроводниковые материалы, как в однородном, так и в разнородных сочетаниях;
|
|
|
- пористые, металлокерамические, композиционные материалы без нарушения их текстуры и ухудшения служебных свойств;
- при использовании соответствующих барьерных покрытий и проставок – разнородные металлы и сплавы, склонные к образованию хрупких фаз, тугоплавкие металлы (вольфрам, ниобий, тантал и др. ) при температурах ниже порога рекристаллизации.
Диффузионная сварка даёт возможность также избежать охрупчивания металла. С использованием промежуточных проставок можно также соединять материалы с резко отличными значениями коэффициента термического расширения.
Диффузионной сваркой можно выполнять все типы соединений:
- встык, вскос, соединять пересекающиеся стержневые элементы между собой и с плоскими или криволинейными поверхностями;
- сваривать заготовки любых сечений;
- при применении местного нагрева и вакуума – соединять заготовки неограниченной длины;
- сваривать плёнки, фольгу толщиной в несколько микрометров и достаточно массивные детали;
- осуществлять сварку практически любой разнотолщинности заготовки.
После диффузионной сварки не нужна механическая обработка сварного шва, остаточные деформации находятся в пределах 0, 1…6%, швы имеют высокие показатели механической прочности и пластичности на уровне основного металла.
15. 5. 6. Разновидности способов сварки
Диффузионная сварка с промежуточными прокладками. Промежуточные прокладки могут быть расплавляющимися и нерасплавляющимися. Подслои на свариваемые поверхности наносят с целью:
- увеличения прочности сцепления (сваривания);
- предотвращения появления нежелательных фаз при сварке разнородных материалов (барьерные подслои);
- интенсификации стадии объёмного взаимодействия;
- облегчения установления физического контакта по всей свариваемой поверхности за счёт использования подслоев из пластичных материалов;
|
|
|
- снижения температуры и давления при сварке и, значит, уменьшения остаточных деформаций.
В зависимости от конкретной задачи выбирают материал подслоя. Чаще всего это никель, медь, серебро, золото. Толщина подслоя составляет порядка 2…7 мкм.
Для предотвращения появления нежелательных фаз (интерметаллидов, карбидов и т. д. ) или во избежание обеднения одного из свариваемых материалов каким-либо легирующим элементом наносят более толстые покрытия, служащие барьером. Эту задачу могут выполнять и прокладки из фольги.
Материал барьерной прокладки должен выбираться так, чтобы коэффициент его диффузии в основной материал был выше, чем для элементов основного металла в прокладку.
В случае сварки материалов на основе оксидов (керамика, стекло) наносимый металлический слой подвергают термической обработке с целью его окисления или облегчения диффузии в материал заготовки. При сварке кварцевого стекла с медью на стекло наносят слой меди с последующим её окислением при температуре 800оС в течение 3…5 мин до закиси. При сварке меди с оптической керамикой на основе сульфидов цинка применяют способ предварительного сульфидирования металла для повышения прочности сцепления.
В качестве расплавляющихся прокладок наиболее часто используют высокотемпературные припои.
Диффузионная сварка с применением ударной нагрузки. Для предотвращения образования интерметаллидов в зоне сварного соединения помимо использования соответствующих промежуточных прокладок эффективен приём заметного сокращения времени сварки. На практике этот приём реализован так называемой «ударной сваркой в вакууме». Суть способа в том, что к локально нагретым зонам контакта детали «прикладывается» одиночный импульс силы со скоростью 1…30 м/с. В свариваемых деталях под воздействием динамической нагрузки происходят локальная пластическая деформация в зоне контакта и образование сварного соединения. Сварное соединение образуется за 1…10 мс.
|
|
|
