Дипломная работа диффузионная сварка

• Технологические особенности диффузионной сварки                    
• Основные параметры процесса диффузионной сварки
• Подготовка поверхности металла под сварку
• Газовая сварка и пайка металлов                        
• Сущность процесса резки металлов                 
• Основы ТБ при газовой сварке и резке                 
• Точность плазменной резки                                  
• Список литературы 

 В результате массообмена между соединяемыми поверхностями при диффузионной сварке происходит образование качественно нового переходного слоя в процессе исчезновения поверхностей раздела и рекристаллизации поверхностных слоев. При соединении разнородных материалов являются промежуточные структурные составляющие, которые могут ухудшать качество исходных материалов в зоне сварки, если образуются эвтектики или интерметаллиды. Иногда изменения в зоне формирования сварного соединения протекают весьма медленно из-за наличия оксидов или низкой диффузионной подвижности элементов либо сопровождаются появлением остаточных напряжений, снижающих эксплуатационные свойства сварных соединений.

Для устранения подобных нежелательных эффектов при диффузионной сварке неизбежно применение промежуточных материалов различного функционального назначения, в частности материалов-активаторов и материалов-демпферов.

Материалы-активаторы предназначены для удаления оксидов из зоны контакта свариваемых поверхностей (парафин, фтористый аммоний и другие флюсующие материалы). Применять промежуточные материалы экономичнее и эффективнее, чем восстанавливать оксиды путем их термической диссоциации в вакууме. На примере жаропрочных сплавов В. Ф. Квасницким было показано, что в условиях диффузионной сварки в вакууме сравнительно небольшое число оксидных пленок толщиной 3,0 нм можно удалить с поверхности путем возгонки. Так, для испарения пленки оксидов титана толщиной 3,0 нм при 1473 К требуется 28 мин, если отсутствует натекание кислорода в вакуумную камеру.

  К этой группе относятся также материалы, активирующие  массообмен  диффузионно-инертных сплавов, например тонкие прокладки, содержащие:

• бор
• марганец
• кремний
• углерод

разрушающие оксиды хрома, титана и рассасываемые в свариваемом материале. Хотя в качестве таких прокладок можно использовать припои (ВПр7, Г40НХ), этот процесс нельзя назвать пайкой, так как по ГОСТ 17325—79 при капиллярной пайке припой заполняет паяльный зазор и удерживается в нем под действием капиллярных сил (а затем образует паяный шов); а при диффузионной пайке затвердевание паяного шва происходит при температуре выше температуры солидуса припоя без охлаждения в жидком состоянии.

В случае диффузионной сварки паяный шов отсутствует, так как материал прокладки расходуется на активацию процесса образования сварного соединения, выдавливается при сжатии и рассасывается в соединяемых сплавах.

Материалы-демпферы снижают термонапряжения, возникающие при сварке материалов с различными коэффициентами линейного расширения. В качестве демпферов обычно применяют высокопластичные материалы (медь, никель, алюминий).

При рассмотрении конкретных проблем получения качественного сварного соединения из разнородных материалов один и тот же промежуточный материал может выполнять несколько функций.

В зависимости от интенсивности термомеханического воздействия на соединяемые материалы широкое распространение получили пять способов сварки давлением:

• холодная
• взрывом
• трением
• ультразвуковая
• диффузионная

Сравнительная оценка интенсивности воздействия температуры и давления, а также продолжительности процесса при различных способах сварки давлением и сварки плавлением.

В технологии диффузионной сварки выделяют три этапа или три технологии, каждая из которых определяет конечный результат:

• Во-первых, это технология подготовки соединяемых поверхностей под сварку, заключающаяся в очистке, обезжиривании и точной подгонке свариваемых поверхностей.
• Во-вторых, это технология получения диффузионного соединения, когда одновременно по всей контактной поверхности в условиях общего длительного нагрева и равномерного сжатия заготовок формируется монолитное соединение.
• В-третьих, это технология охлаждения полученного соединения после сварки, которая особенно важна для соединений разнородных по физическим свойствам материалов.

Обычно первый и второй этапы диффузионной сварки разделены во времени. Это иногда приводит к тому, что в процессе длительного хранения заготовок перед сваркой существенно изменяется состояние свариваемых поверхностей и все последующие технологические операции будут безрезультатны. Сварка и охлаждение непрерывны во времени. Их разделение на два технологических этапа существенно при диффузионной сварке металла и твердого сплава, металла и керамики, стекла и металлического, сплава и тому подобное. В этих случаях велика вероятность получения некачественного соединения, которое может пройти стандартные виды контроля и разрушиться спустя некоторое время даже при отсутствии внешних нагрузок из-за высокого уровня остаточных напряжений, возникающих при быстром охлаждении сварного соединения. На каждом технологическом этапе диффузионной сварки существует несколько параметров, которые определяют конечный результат – качество сварного соединения; их называют основными параметрами. Степень влияния каждого из них на конечный результат зависит как от технологического этапа, так и от природы и сочетания соединяемых материалов, габаритных размеров и формы сварных изделий.

 В дипломной работе диффузионная сварка представлены основные параметры, характерные для различных технологических этапов процесса подготовки и выполнения диффузионного сварного соединения. Их комплексное воздействие на свариваемые материалы обеспечивает качество сварки. При отсутствии надежных средств неразрушающего контроля сварных соединений их качество гарантируется точным соблюдением оптимальных значений основных технологических параметров. В справочной и специальной литературе для описания режимов диффузионной сварки из шести приведенных в дипломной работе диффузионная сварка технологических параметров называют три основных:

• температура сварки
• давление
• состав сварочной среды

Обычно их недостаточно для воспроизведения рекомендуемых технологий, так как каждый технологический параметр должен обеспечить высокое качество соединения в определенном временном интервале. Например, при длительном хранении тщательно зачищенных деталей их состояние существенно изменяется, и они становятся непригодными для сварки. На этапе охлаждения сваренных деталей ступенчатое снижение температуры может обеспечить усредненную скорость охлаждения, равную требуемой по технологии, однако при сварке малопластичных материалов с различными коэффициентами теплового линейного расширения (твердого сплава со сталью) каждая ступень снижения температуры действует, как тепловой удар, после которого возникают и не успевают релаксировать термические напряжения, приводящие к снижению прочности или разрушению монолитного сварного соединения. Длительность выдержки при температуре сварки определяет полноту диффузионного массообмена между свариваемыми поверхностями. Одновременно с этим происходит изменение структуры металла в зоне нагрева, поэтому избыточное тепловое воздействие также может приводить к ухудшению качества сварных соединений.

В дипломной работе диффузионная сварка приведены зависимости  механических  свойств сварных соединений стали 20X13 от различных параметров технологии, полученные экспериментально. По кривым 1 и 2 можно довольно точно определить значения технологических параметров, при которых механические свойства максимальны. Они являются оптимальными,  поэтому их  определение является  задачей разработки  технологии  диффузионной сварки  данных  материалов и конкретных узлов