اتم های ماده در حرکت ثابت هستند، به همین دلیل است که مایعات و گازها می توانند با هم مخلوط شوند. جامدات همچنین دارای ذرات بنیادی متحرک هستند، اما دارای شبکه کریستالی سفت‌تر هستند. و با این حال، اگر دو جسم جامد به فاصله برهمکنش نیروهای اتمی نزدیکتر شوند، در نقطه تماس، ذرات یک ماده به ماده دیگر نفوذ می کنند و بالعکس. چنین نفوذ متقابل مواد را انتشار می نامیدند و این اثر اساس یکی از روش های اتصال فلزات بود. این همان چیزی است که به آن می گویند - جوشکاری نفوذی فلزات.
چه چیزی را می توان با جوشکاری دیفیوژن به هم وصل کرد
جوشکاری انتشار در خلاء امکانات تکنولوژیکی بزرگی دارد. با آن، می توانید متصل شوید:
- فلزات دارای ساختار همگن و ناهمگن و همچنین آلیاژهای آنها. مواد فلزی نسوز مانند تانتالیوم، نیوبیم و تنگستن.
- مواد غیرفلزی با فلزات: گرافیت با فولاد، مس با شیشه.
- مصالح ساختمانی بر پایه فلز، سرامیک، کوارتز، فریت، شیشه، ساختارهای نیمه هادی (همگن و ناهمگن)، گرافیت و یاقوت کبود.
- مواد کامپوزیتی متخلخل با حفظ خواص و بافت خود.
- مواد پلیمری.
با توجه به پیکربندی و اندازه جاهای خالی - ممکن است متفاوت باشند. بسته به اندازه محفظه کار، می توان با قطعات از چند میکرون (عناصر نیمه هادی) تا چند متر (ساختارهای پیچیده لایه ای) کار کرد.
چگونه کارخانه انتشار کار می کند
کمپلکس برای جوشکاری انتشار شامل عناصر اصلی زیر است:
- اتاق کار. از فلز ساخته شده است و برای محدود کردن محیط کاری که در آن خلاء ایجاد می شود طراحی شده است.
- پایه - پایه صیقلی. محفظه کار روی آن قرار دارد و در امتداد آن می تواند حرکت کند.
- وکیوم سیلر. یک فاصله بین دوربین و پایه است.
- مکانیسم غلتکی و پیچ گیره. با کمک آنها، دوربین در امتداد ریل حرکت می کند و روی پایه ثابت می شود.
- پمپ وکیوم. ایجاد خلاء در محل کار.
- ژنراتور با سلف. آنها به عنوان یک سیستم گرمایش برای قطعاتی که قرار است جوش داده شوند عمل می کنند.
- پانچ های مقاوم در برابر حرارت، سیلندرهای هیدرولیک و پمپ روغن مکانیزمی برای فشرده سازی قطعات تحت فشار معین است.
بسته به اصلاح، نصب جوشکاری انتشار ممکن است در شکل محفظه ها و روش متفاوت باشد.مهر و موم شدن آنها همچنین روش های گرمایش قطعات متفاوت است. بخاری های تشعشعی، ژنراتورهای جریان بالا، واحدهای تخلیه تابش، گرم کننده های پرتو الکترونی را می توان استفاده کرد.
فرایندهای انتشار در حین جوشکاری
اگر صفحات فلزی صیقلی را بگیرید، آنها را به هم وصل کرده و زیر بار بگذارید، چند دهه دیگر اثر نفوذ متقابل فلزات به یکدیگر محسوس خواهد بود. علاوه بر این، عمق نفوذ در یک میلی متر خواهد بود. نکته این است که سرعت انتشار به دمای مواد در حال اتصال، فاصله بین ذرات بنیادی مواد و همچنین به وضعیت سطوح تماس (عدم آلودگی و اکسیداسیون) بستگی دارد. به همین دلیل است که روند طبیعی آن بسیار کند است.
در صنعت برای به دست آوردن سریع یک ترکیب، فرآیند انتشار با در نظر گرفتن همه این شرایط تسریع می شود. در اتاق کار:
- یک خلاء با سطح فشار باقیمانده تا 10-5 میلی متر جیوه ایجاد کنید یا محیط را با یک گاز بی اثر پر کنید. بنابراین، قطعات در معرض اکسیژن قرار نمی گیرند، که یک عامل اکسید کننده برای هر فلزی است.
- مواد در دمای 50-70% دمای ذوب قطعات کار گرم می شوند. این کار برای افزایش انعطاف پذیری قطعات به دلیل حالت متحرک تر ذرات اولیه آنها انجام می شود.
- تشکیل‌ها تحت فشار مکانیکی در محدوده 0.30-10.00 کیلوگرم بر میلی‌متر2 قرار می‌گیرند، و فواصل بین اتمی را به اندازه‌هایی نزدیک می‌کند که امکان ایجاد پیوندهای مشترک وبه طور متقابل به لایه های مجاور نفوذ می کنند.
شرایط لازم برای تهیه مواد
قبل از قرار دادن قسمت های خالی عناصری که قرار است در واحد انتشار جوش داده شوند، آنها تحت عملیات پیش تصفیه قرار می گیرند. هدف اصلی از پردازش قسمت های در تماس صفحات با هدف به دست آوردن سطوح صاف، یکنواخت و یکنواخت و همچنین حذف تشکیلات روغنی نامرئی و کثیفی از ناحیه مفصل است. پردازش قطعات کار انجام می شود:
- شیمیایی؛
- مکانیکی؛
- الکترولیتیک.
فیلم های اکسید، به عنوان یک قاعده، بر فرآیند انتشار تأثیری ندارند، زیرا در حین گرم شدن در محیط خلاء، خود تخریب می شوند.
وقتی جوشکاری انتشار بین موادی که دارای ضریب انبساط حرارتی نامساوی هستند به اندازه کافی مؤثر نباشد یا درز شکننده ایجاد شود، به اصطلاح از پدهای بافر استفاده می شود. آنها می توانند به عنوان یک فویل از فلزات مختلف عمل کنند. بنابراین، از فویل مسی در جوشکاری انتشاری صفحات کوارتز استفاده می شود.
ویژگی های ترکیبات به دست آمده
برخلاف روشهای سنتی جوشکاری ذوبی، که در آن فلز اضافی به فلز پایه در درز اضافه می شود، جوشکاری انتشار بدون تغییر عمده در ترکیب فیزیکی و مکانیکی اتصال، یک درز یکنواخت را ممکن می سازد. مفصل تمام شده دارای ویژگی های زیر است:
- وجود درز پیوسته بدون منافذ و تشکیل پوسته؛
- بدون ترکیب اکسید در ترکیب؛
- پایداری مکانیکیخواص.
با توجه به اینکه انتشار یک فرآیند طبیعی نفوذ یک ماده به ماده دیگر است، شبکه کریستالی مواد در ناحیه تماس مختل نمی شود و در نتیجه شکنندگی درز وجود ندارد.
اتصال قطعات تیتانیومی
جوشکاری انتشار تیتانیوم و آلیاژهای آن با به دست آوردن یک اتصال با کیفیت بالا با بازده اقتصادی بالا مشخص می شود. به طور گسترده ای در پزشکی برای ساخت قطعات پروتز و همچنین در زمینه های دیگر استفاده می شود.
قطعات تا دمای 50º تا 100º کمتر از دمایی که در آن تبدیل چندشکلی رخ می دهد گرم می شوند. در همان زمان، فشار جزئی 0.05-0.15 kgf/mm² بر روی مواد وارد می شود.
ترکیب شیمیایی آلیاژ تیتانیوم بر استحکام اتصال عناصر در این روش جوشکاری تأثیر نمی گذارد.
مزایای روش
وقتی امکان جوشکاری انتشار وجود دارد:
- ترکیب جامدات همگن و ناهمگن؛
- جلوگیری از تغییر شکل قطعات؛
- از مواد مصرفی به شکل لحیم و فلاکس استفاده نکنید؛
- دریافت تولید غیر ضایعاتی؛
- از سیستم های پیچیده تهویه تامین و اگزوز استفاده نکنید، زیرا هیچ بخار مضری در این فرآیند تولید نمی شود؛
- دریافت هر ناحیه از منطقه اتصال تماس، تنها با امکان تجهیزات محدود شده است؛
- اطمینان از تماس الکتریکی قابل اعتماد.
اضافه شده به این ظاهر زیبایی شناسی عالی قسمت تمام شده است،که نیازی به اعمال عملیات پردازش اضافی مانند حذف رسوب جوش ندارد.
عیوب فناوری
جوشکاری انتشار یک فرآیند پیچیده تکنولوژیکی است، معایب اصلی آن عبارتند از:
- نیاز به استفاده از تجهیزات گران قیمت خاص؛
- نیاز به فضای تولید، نصب دارای ابعاد قابل توجهی است؛
- نیاز به داشتن دانش، مهارت و درک تخصصی از فرآیند کار؛
- زمان صرف شده برای پیش پردازش دقیق قطعات کار؛
- واحد جاروبرقی را تا حد امکان تمیز نگه دارید، در غیر این صورت گرد و غبار نامرئی می تواند روی قطعات جوش داده شده بنشیند و منجر به نقص اتصال شود؛
- مشکل در بررسی کیفیت درز بدون نیاز به از بین بردن آن.
با توجه به همه اینها و همچنین ویژگی های استفاده از تاسیسات خلاء، جوشکاری انتشار فقط در شرایط شرکت ها مورد تقاضا است و نه برای استفاده خصوصی.
تجهیزات جوشکاری انتشار صنعتی
انواع مختلفی از تجهیزات صنعتی برای جوشکاری دیفیوژن طراحی شده اند. آنها عمدتاً در مشخصات مواد جوش داده شده و استفاده از سیستم های مختلف برای گرم کردن قطعات با یکدیگر متفاوت هستند.
نوع نصب MDVS برای تولید شینه‌های مسی انعطاف‌پذیر، گروه‌های تماس کلیدهای فشار قوی ساخته شده از مس و کریت، قطعات شیرهای بالابر گاز برای پمپ‌های گمانه ساخته شده از فولاد ضد زنگ و آلیاژهای فلزات سخت طراحی شده است.این سیستم اثر گرمایش تماس الکتریکی را اعمال می کند.
مجتمع جوشکاری نوع UDVM-201. اتصال را با جوشکاری انتشاری مواد از شیشه با درجه های مختلف انجام می دهد. گرمایش سطح کار با روش تابش تشعشع انجام می شود.
تجهیزات جوش USDV-630. نصب گرمایش القایی برای جوشکاری مواد کامپوزیت بر پایه تیتانیوم و مس. چنین سیستم هایی اجازه گرمایش قطعات بزرگ را می دهند.
دستگاه MDVS-302 برای جوشکاری دیفیوژن با استفاده از گرمایش قطعات با فرکانس بالا. با وجود یک ژنراتور با اندازه کوچک در مدار ترانزیستور مشخص می شود.
