Диффузионная сварка

Диффузионная сварка — это способ сварки без расплавления основного металла за счет нагрева и сдавливания соединяемых деталей. Диффузионная сварка проходит за счет пластической деформации микронеровностей на поверхности свариваемых заготовок при температуре ниже температуры плавления.

Способ основан на использовании процесса диффузии металлов. Соединяемые детали помещают в сварочную камеру, заполняемую инертным или восстановительным газом (в нашей промышленности применяется редко) или вакуумируемую, с поддержанием постоянного вакуума порядка (102 - 105) мм рт. ст. Детали в камере нагревают и сдавливают удельным давлением порядка 0,5-2 кГ/мм2. Вакуум поддерживается непрерывной работой вакуумных насосов, откачивающих газы, поступающие в сварочную камеру через неплотности системы, а также адсорбированные поверхностями аппаратуры и непрерывно выделяемые нагреваемым металлом с поверхности и из объема. Очень важна температура нагрева металла; сталь обычно нагревается до 800° С. Происходит очищение поверхности металла, удаляются поверхности загрязнения и адсорбированные газы, восстанавливаются и растворяются в металле окислы. Поверхности сварки должны быть хорошо обработаны механически для обеспечения соприкосновения по всей поверхности сварки. Непрерывно действующее давление сминает все выступы и неровности горячего металла и обеспечивает необходимое прилегание по всей поверхности.

Процессы очистки, пригонки поверхностей и диффузии идут довольно медленно, и требуется 5-20 минут, а иногда и более для завершения процесса сварки. Нагрев деталей обычно электрический, причем в разных случаях используется излучение нагревателей, иногда теплопередача от нагревателей через теплопроводность; возможен и индукционный нагрев.

Температура нагрева и ее контроль имеют большое значение, уже небольшое ее повышение значительно ускоряет диффузию; с другой стороны, нагрев может снижать качество металла. Способ отличается большой универсальностью в отношении свариваемых металлов: возможна сварка многих сочетаний разнородных металлов, а также металлов с металлокерамическими сплавами, металлов с керамикой, с графитом и т. д.

Технологические возможности диффузионной сварки позволяют широко использовать этот процесс в приборостроительной и электронной промышленности при создании металлокерамических и катодных узлов, вакуум-плотных соединений из разнородных материалов, полупроводниковых приборов, при производстве штампов. Диффузионная сварка находит применение для изготовления крупногабаритных заготовок деталей сложной формы, получение которых механической обработкой, методами обработки давлением или литьем невозможно или неэкономично. Особенно эффективно такое применение диффузионной сварки в опытном и мелкосерийном производстве. Перспективно получение многослойных пустотелых конструкций типа панелей из титановых или алюминиевых сплавов с наполнителем сложной формы (гофры, соты, ребра) методом совмещения диффузионной сварки и формообразования в режиме сверхпластичности.