ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Изучение влияния параметров диффузионной сварки на качество соединения из "Лабораторный практикум по технологическим основам сварки и пайки " Анализ влияния технологических параметров процесса диффузионной сварки на качество соединения. [c.166] Особенности образования соединения при диффузионной сварке. Давно известный способ соединения металлов (без их расплавления) под воздействием давления и нагрева в вакууме или защитном газе достаточно широко распространен как один из перспективных технологических процессов сварки металлов и неметаллических материалов. [c.166] В технической литературе такой способ сварки имеет несколько названий сварка в твёрдой фазе, сварка давлением с подогревом, термокомпрессионная сварка, автовакуумная сварка, термосращивание и др. Наиболее часто употребляется предложенный проф. Н.Ф.Казаковым термин диффузионная сварка в вакууме . Международным институтом сварки принято следующее определение Диффузионная сварка в твердом состоянии - способ получения монолитного соединения, образовавшегося вследствие возникновения связей на атомном уровне, появившихся в результате максимального сближения контактных поверхностей за счет локальной пластической деформации при повышенной температуре, обеспечивающей взаимную диффузию в поверхностных слоях соединяемых материалов . [c.166] Далее возможно развитие вторичных процессов, таких как рекристаллизация, гетеродиффузия, образование новых фаз и химических соединений и т. д., которые в зависимости от условий сварки и природы соединяемых металлов оказывают положительное и отрицательное влияние на конечную прочность сварного соединения. [c.167] Образование физического контакта при сварке металлов представляет процесс сближения свариваемых поверхностей под действием внешнего сжимаюшего давления, которое вызывает пластическую деформацию свариваемых заготовок и увеличивают площадь физического контакта. [c.167] При сближении таких поверхностей их контактирование произойдет не по всей плоскости, а лишь в отдельных точках. Выравнивание поверхности при диффузионной сварке определяется процессом ползучести, скорость которой резко возрастает с повышением температуры и давления. [c.167] Сглаживание микровыступов на контактных поверхностях происходит путём выпрямления волн микронеровностей (рис.1) под действием касательных напряжений, которые связаны с действующими в контакте нормальными напряжениями, обусловленными приложенным сжимающим давлением Р. [c.168] При п 1, что соответствует обычной геометрии механической обработанной поверхности металла, А Ип . Значения А для различных классов чистоты поверхности приведены в таблице. [c.169] По другой схеме расчёта принимается, что микровыступ имеет параболическую форму (рис.1, е), которая тем ближе к прямоугольной, чем выше чистота обработки. Выравнивание выступа происходит путём смятия. Причём постепенное увеличение контактной площади непрерывно уменьшает действующее на этой площади напряжение. Очевидно, что для сглаживания микронеровностей параболического сечения достаточна осадка выступа на величину, меньшую половины его высоты. [c.169] При сближении реальных металлических поверхностей на некотором расстоянии устанавливается равновесие молекулярных (Ван-дер-Ваальсовских) сил притяжения и отталкивания. [c.170] Но это равновесие устанавливается не между атомами поверхностей металла, а между молекулами оксидных плёнок, покрывающих металлическую поверхность. Такое состояние может существовать довольно долго и соответствует стадии физического контакта. [c.170] Для того чтобы процесс образования соединения перещёл из стадии физического контакта в стадию образования химических (металлических) связей, необходимо перевести поверхностные атомы металла в активное состояние. [c.170] Уровень энергии системы поверхностных атомов в условиях сварки металлов без расплавления может быть повыщен в результате их термической, механической или термомеханической активации. Поэтому совокупность величины, продолжительности действия нагрева и давления будут определять количество единичных связей. [c.170] Больщинство металлов и сплавов термодинамически неустойчивы и легко переходят в окисленное состояние, пассивируя поверхность. Поэтому одним из условий перевода поверхности в активное состояние является очистка поверхностей от оксидов и разрушение связей, насыщенных кислородом. [c.171] Температура сварки оказывает основное влияние на процесс образования сварного соединения, стимулируя развитие диффузионных процессов, лежащих в основе развития физического контакта, активации контактных поверхностей, очистки поверхности от оксидов и развития объёмного взаимодействия. [c.172] Температура сварки обычно составляет (0,6-0,8)7 пл, где Г л - температура плавления. [c.172] Для снижения сжимающего давления и уменьщения времени сварки температуру нагрева свариваемых деталей целесообразно устанавливать достаточно высокой, поскольку диффузионная подвижность атомов является экспоненциальной функцией температуры, и металлы в больщинстве случаев обладают наименьщим сопротивлением пластической деформации при повышенных температурах. Однако для некоторых металлов, например титана и его сплавов, необходимо учитывать развитие полиморфных превращений, которые изменяют свойства металлов в процессе сварки и после охлаждения. При высоких температурах возможно контактное взаимодействие свариваемых заготовок с технологической оснасткой, сопровождающееся схватьта-нием и образованием эвтектик. При этом материал оснастки, передающей сжимающее давление на свариваемые заготовки, должен обладать достаточно высоким сопротивлением ползучести, чтобы не деформироваться в процессе сварки. [c.172] Поэтому оптимальная температура сварки должна определяться в каждом конкретном случае с учётом вышеперечисленных факторов. [c.172] Величина действующего удельного давления влияет на показатели двух процессов скорость образования сварного соединения и деформацию свариваемых заготовок. [c.172] Чем выше удельное давление, тем меньше время сварки и больше величина остаточной деформации. Так, при давлениях в несколько десятков мегапаскаль (МПа) время образования сварного соединения исчисляется долями секунд, а деформация свариваемых заготовок достигает десятков процентов. При давлениях в десятые доли мегапаскалей (МПа) сварка длится несколько часов, но деформация составляет доли процента. [c.172] Вернуться к основной статье