Các nguyên tử của vật chất chuyển động không đổi, đó là lý do tại sao chất lỏng và chất khí có thể trộn lẫn với nhau. Chất rắn cũng có các hạt cơ bản di động, nhưng chúng có mạng tinh thể cứng hơn. Chưa hết, nếu đưa hai vật rắn đến gần khoảng cách tương tác của lực nguyên tử thì tại điểm tiếp xúc, các hạt của chất này sẽ xuyên vào chất khác và ngược lại. Sự xâm nhập lẫn nhau của các chất được gọi là sự khuếch tán, và hiệu ứng là cơ sở của một trong những phương pháp nối kim loại. Đó là những gì nó được gọi - hàn khuếch tán kim loại.
Những gì có thể được nối bằng cách hàn khuếch tán
Hàn khuếch tán trong chân không có khả năng công nghệ rất lớn. Với nó, bạn có thể kết nối:
- Kim loại có cấu trúc đồng nhất và không đồng nhất, cũng như hợp kim của chúng. Các chất kim loại chịu lửa như tantali, niobi và vonfram.
- Chất phi kim với kim loại: than chì với thép, đồng với thủy tinh.
- Vật liệu xây dựng dựa trên cấu trúc kim loại, gốm sứ, thạch anh, ferit, thủy tinh, chất bán dẫn (đồng nhất và không đồng nhất), than chì và sapphire.
- Vật liệu tổng hợp, xốp để bảo toàn các đặc tính và kết cấu của chúng.
- Chất polyme.
Về cấu hình và kích thước của khoảng trống - chúng có thể khác nhau. Tùy thuộc vào kích thước của buồng làm việc, có thể làm việc với các bộ phận từ vài micrômét (phần tử bán dẫn) đến vài mét (cấu trúc phân lớp phức tạp).
Cách hoạt động của nhà máy khuếch tán
Phức hợp để hàn khuếch tán bao gồm các yếu tố chính sau:
- Buồng làm việc. Nó được làm bằng kim loại và được thiết kế để hạn chế môi trường làm việc mà chân không được tạo ra.
- Đứng - chân đế được đánh bóng. Buồng làm việc nằm trên đó, cùng với đó nó có thể di chuyển.
- Máy hút chân không. Là một miếng đệm giữa máy ảnh và chân đế.
- Cơ cấu con lăn và vít kẹp. Với sự giúp đỡ của họ, máy ảnh được di chuyển dọc theo đường ray và cố định trên giá đỡ.
- Bơm chân không. Tạo chân không trong khu vực làm việc.
- Máy phát điện với cuộn cảm. Chúng hoạt động như một hệ thống sưởi ấm cho các bộ phận được hàn.
- Đục chịu nhiệt, xi lanh thủy lực và bơm dầu đại diện cho một cơ chế nén các bộ phận dưới một áp suất nhất định.
Tùy thuộc vào sự thay đổi, việc lắp đặt hàn khuếch tán có thể khác nhau về hình dạng của các khoang và phương phápniêm phong của họ. Các phương pháp làm nóng các bộ phận cũng khác nhau. Có thể sử dụng máy sưởi bức xạ, máy phát điện dòng cao, bộ phóng điện phát sáng, máy sưởi chùm điện tử.
Quá trình khuếch tán trong quá trình hàn
Nếu bạn lấy các tấm kim loại đã đánh bóng, nối chúng và đặt chúng dưới một tải trọng, thì trong vài thập kỷ nữa, tác động của sự xâm nhập lẫn nhau của các kim loại vào nhau sẽ rất đáng chú ý. Hơn nữa, độ sâu thâm nhập sẽ trong vòng một milimet. Vấn đề là tốc độ khuếch tán phụ thuộc vào nhiệt độ của các vật liệu được liên kết, khoảng cách giữa các hạt cơ bản của các chất, cũng như trạng thái của các bề mặt tiếp xúc (không có ô nhiễm và oxy hóa). Đó là lý do tại sao quá trình tự nhiên của nó rất chậm.
Trong công nghiệp, để nhanh chóng thu được hợp chất, quá trình khuếch tán được đẩy nhanh, có tính đến tất cả các điều kiện này. Trong buồng làm việc:
- Tạo chân không với mức áp suất dư lên đến 10-5mm Hg hoặc nạp khí trơ vào môi trường. Do đó, các bộ phận không tiếp xúc với oxy, là chất oxy hóa cho bất kỳ kim loại nào.
- Vật liệu được nung ở nhiệt độ bằng 50-70% nhiệt độ nóng chảy của phôi. Điều này được thực hiện để tăng độ dẻo của các bộ phận do trạng thái di động hơn của các hạt cơ bản của chúng.
- Các khoảng trống chịu áp lực cơ học trong khoảng 0,30-10,00 kg / mm2, đưa khoảng cách giữa các nguyên tử gần hơn với kích thước cho phép thiết lập các liên kết chung vàxâm nhập lẫn nhau vào các lớp lân cận.
Yêu cầu đối với việc chuẩn bị nguyên liệu
Trước khi đặt các khoảng trống của các phần tử cần hàn vào bộ khuếch tán, chúng phải được xử lý trước. Mục đích chính của việc xử lý các bộ phận tiếp xúc của khoảng trống là nhằm mục đích có được bề mặt nhẵn hơn, đồng đều và đồng nhất, cũng như loại bỏ các chất nhờn và bụi bẩn vô hình khỏi khu vực khớp nối. Quá trình xử lý phôi xảy ra:
- hóa;
- cơ;
- điện phân.
Màng oxit, theo quy luật, không ảnh hưởng đến quá trình khuếch tán, vì chúng tự hủy trong quá trình gia nhiệt trong môi trường chân không.
Khi hàn khuếch tán không đủ hiệu quả giữa các chất có hệ số giãn nở nhiệt không bằng nhau, hoặc hình thành đường nối giòn, thì cái gọi là miếng đệm được sử dụng. Chúng có thể đóng vai trò như một lá kim loại khác nhau. Vì vậy, lá đồng được sử dụng trong quá trình hàn khuếch tán phôi thạch anh.
Đặc điểm của các hợp chất tạo thành
Không giống như các phương pháp hàn nhiệt hạch truyền thống, nơi kim loại bổ sung được thêm vào kim loại cơ bản trong đường nối, hàn khuếch tán giúp có được đường may đồng nhất mà không có những thay đổi lớn về thành phần vật lý và cơ học của mối nối. Mối nối hoàn thiện có các đặc điểm sau:
- sự hiện diện của một đường nối liên tục không có lỗ rỗng và hình thành vỏ;
- không có ôxít trong hợp chất;
- ổn định cơ họcthuộc tính.
Do sự khuếch tán là một quá trình thâm nhập tự nhiên của chất này vào chất khác, mạng tinh thể của vật liệu không bị xáo trộn trong vùng tiếp xúc, và do đó không có sự dễ vỡ của đường nối.
Kết nối các bộ phận bằng titan
Hàn khuếch tán titan và các hợp kim của nó có đặc điểm là thu được mối nối chất lượng cao với hiệu quả kinh tế cao. Nó được sử dụng rộng rãi trong y học để sản xuất các bộ phận chân tay giả, cũng như trong các lĩnh vực khác.
Các bộ phận được nung đến nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ từ 50º - 100º so với nhiệt độ xảy ra sự biến đổi đa hình. Đồng thời, một áp suất nhẹ 0,05–0,15 kgf / mm² được tác động lên vật liệu.
Thành phần hóa học của hợp kim titan không ảnh hưởng đến độ bền liên kết của các phần tử trong cách hàn này.
Ưu điểm của phương pháp
Khi có thể hàn khuếch tán:
- kết hợp chất rắn đồng nhất và không đồng nhất;
- tránh biến dạng các bộ phận;
- không sử dụng vật tư tiêu hao dưới dạng chất hàn và chất trợ dung;
- nhận sản xuất không chất thải;
- không sử dụng các hệ thống cung cấp và thông gió thải phức tạp, vì không tạo ra khói độc hại trong quá trình này;
- nhận bất kỳ khu vực nào của vùng kết nối liên lạc, chỉ giới hạn bởi khả năng của thiết bị;
- đảm bảo tiếp xúc điện đáng tin cậy.
Thêm vào đây là vẻ ngoài thẩm mỹ tuyệt vời của phần đã hoàn thiện,mà không yêu cầu áp dụng các hoạt động xử lý bổ sung, chẳng hạn như loại bỏ cặn mối hàn, chẳng hạn.
Flaws of Technology
Hàn khuếch tán là một quá trình công nghệ phức tạp, các nhược điểm chính của nó bao gồm:
- cần sử dụng thiết bị cụ thể đắt tiền;
- yêu cầu về không gian sản xuất, lắp đặt có kích thước đáng kể;
- yêu cầu phải có kiến thức, kỹ năng chuyên ngành và hiểu biết về quy trình làm việc;
- thời gian dành cho việc xử lý trước cẩn thận các phôi;
- giữ cho bộ phận chân không càng sạch càng tốt, nếu không, bụi vô hình có thể đọng lại trên các bộ phận được hàn và dẫn đến các lỗi khớp;
- khó kiểm tra chất lượng đường may mà không cần phải đục phá.
Với tất cả những điều này, cũng như các chi tiết cụ thể của việc sử dụng lắp đặt chân không, hàn khuếch tán chỉ được yêu cầu trong các điều kiện của doanh nghiệp, và không được sử dụng cho mục đích tư nhân.
Thiết bị hàn khuếch tán công nghiệp
Có một số loại thiết bị công nghiệp được thiết kế để hàn khuếch tán. Chúng chủ yếu khác nhau về các chi tiết cụ thể của vật liệu được hàn và việc sử dụng các hệ thống khác nhau cho các bộ phận sưởi ấm.
Kiểu lắp đặt MDVS được thiết kế để sản xuất thanh cái bằng đồng mềm, nhóm tiếp điểm của công tắc cao áp làm bằng đồng và kerrite, các bộ phận của van nâng gas cho máy bơm giếng khoan làm bằng thép không gỉ và hợp kim kim loại cứng. Hệ thống áp dụng hiệu ứng sưởi ấm tiếp xúc điện.
Hàn kiểu phức hợp UDVM-201. Thực hiện kết nối bằng cách hàn khuếch tán các vật liệu từ thủy tinh khác nhau. Làm nóng bề mặt làm việc được thực hiện bằng phương pháp bức xạ bức xạ.
Thiết bị hàn USDV-630. Lắp đặt hệ thống sưởi cảm ứng để hàn vật liệu composite dựa trên titan và đồng. Hệ thống như vậy cho phép sưởi ấm các bộ phận lớn.
MDVS-302 máy hàn khuếch tán sử dụng nhiệt tần số cao các bộ phận. Nó được đặc trưng bởi sự hiện diện của một máy phát kích thước nhỏ trên một mạch bóng bán dẫn.
