Диффузионная сварка

При диффузионной сварке соединение образуется в результате взаимной диффузии атомов в поверхностных слоях контактирующих материалов, находящихся в твёрдом состоянии. Диффузионные процессы протекают весьма активно при нагреве до температуры рекристаллизации и создании давления, достаточного для пластического деформирования и смятия микровыступов с целью обеспечения физического контакта по всей поверхности соприкосновения заготовок.

В большинстве случаев диффузионную сварку выполняют в вакууме, однако она возможна и в атмосфере инертных или защитных газов. Свариваемые заготовки 1 (рис. 5.25) устанавливают на опору 2, расположенную внутри охлаждаемой вакуумной камеры 3, и нагревают с помощью индуктора ТВЧ либо вольфрамового или молибденового нагревателя 4. Вместо этих нагревателей для ускорения нагрева может быть также использован и электронный луч, который обычно применяют для нагрева тугоплавких металлов и сплавов. После того как будет достигнута требуемая температура, к заготовкам с помощью механического, гидравлического или пневматического прижима 5 в течение 5…20 мин прикладывают небольшое давление порядка 1…20 МПа. При таком термомеханическом воздействии возникает явление ползучести, приводящее к разрушению малопластичных поверхностных плёнок и резкому возрастанию площади физического контакта до 95% от номинальной поверхности. Завершение процесса образования контакта происходит в результате диффузионного зарастания оставшихся несплошностей.

Рис. 5.25. Диффузионная сварка:1 заготовка; 2 опора; 3 охлаждаемая вакуумная камера; 4 нагреватель; 5 прижим

Для получения высококачественного соединения свариваемые поверхности заготовок должны быть предварительно тщательно очищены от окислов и загрязнений, а их нагрев в процессе диффузионной сварки должен быть равномерным по всей площади соприкосновения. При нагреве в вакууме тончайшие адсорбированные и масляные плёнки испаряются и не препятствуют образованию соединения.

Достоинством диффузионной сварки является возможность соединения не только однородных, но и разнородных материалов (например, металл с керамикой) с образованием прочных промежуточных слоёв. Полученные соединения происходят без какого-либо изменения физико-механических свойств заготовок и, как правило, не нуждаются в последующей механической обработке.

Диффузионную сварку применяют в космической технике и радиоэлектронике, в самолёто- и приборостроении, при производстве вакуумных приборов, высокотемпературных нагревателей, инструментов, а также в пищевой промышленности.