Глава XXVI. Специальные виды сварки

§ 122. Диффузионная сварка

Диффузионная сварка впервые в мире предложена и практически разработана у нас в стране Н. Ф. Казаковым. Диффузионная сварка происходит в твердом состоянии в условиях вакуума, при котором при определенной температуре, давлении и времени выдержки посредством диффузии осуществляется соединение материалов.

В вакууме в пределах 10^-3 до 10^-5 мм рт. ст. детали с хорошо подготовленными для сварки поверхностями плотно прижимаются друг к другу и нагреваются. За счет имеющихся на соединяемых поверхностях атомных связей происходит сцепление одной детали с другой. Перед сваркой деталей рекомендуется поверхности элементов готовить тонким точением или лучше полировкой. Кроме этого, необходимо с поверхности материалов удалять разного рода жиры, пыль, краску и окисные пленки. Это лучше всего достигается протиркой поверхностей детали четыреххлористым углеродом.

Увеличение давления от 0,5 до 2 кгс/мм² приводит к более тесному контакту между соединяемыми частями, увеличивает диффузию и приводит к повышению прочности сварного соединения. Однако при чрезмерно большом сжимающем давлении создаются искажения в кристаллической решетке металлов, что снижает прочность сварного соединения.

Увеличение температуры нагрева, например для стали 50, с 800 до 1100°C повышает прочность сварного соединения. При дальнейшем повышении температуры прочность может понижаться.

Большое влияние на прочность сварного соединения оказывает степень разрежения в рабочей камере установки. При всех прочих равных условиях с увеличением вакуума прочность соединения растет. При вакууме, равном 10^-7 - 10^-8 мм рт. ст., можно добиться равнопрочного соединения при незначительном нагреве и малом давлении на свариваемые детали.

С увеличением времени на сварку прочность соединения растет до прочности основного металла. Но чрезмерное увеличение выдержки времени снижает прочность соединения в связи с ростом зерен в металле.

Диффузионным процессом можно управлять, изменяя следующие параметры режима сварки: состояние поверхностей соединяемых деталей; нагрев деталей; давление на контактирующие поверхности; разрежение в рабочей камере сварочной установки; время выдержки сварки.

Диффузионную сварку применяют для получения деталей с высокоточными размерами; для соединений материалов, не поддающихся сварке плавлением; для изделий, работающих в сложных условиях.

Диффузионная сварка применяется:

для соединения деталей из дисилицида молибдена (63% молибдена и 37% кремния). Дисилицид молибдена очень стоек к окислению при температурах до 1700°С. Нагреватели из дисилицида молибдена изготавливают из отдельных частей, затем их соединяют между собой. Соединение должно быть без слоя с переходным сопротивлением. При плавлении дисилицид молибдена легко разрушается. Другими способами соединить детали невозможно;

сварки проволоки из быстрорежущей стали;

сварки серого чугуна со сталью;

сварки в вакууме для изготовления деталей и узлов арматуры из стали 2Х13, 30ХГСА;

сварки металлов с трех- и пятикратной разницей коэффициентов линейного расширения (цирконий с латунью, вольфрам со сталью); сварка металлов, не смешивающихся даже в жидком состоянии (вольфрам с .медью, рений с медью);

соединения твердых сплавов со сталями;

сварки сплава алюминия типа САП-1; этот материал представляет собой спеченную алюминиевую пудру, изготовляемую способом порошковой металлургии;

сварки в вакууме деталей, представляющих собой стеклометаллические сварные узлы, в которых металлические контакты (электропроводники) заварены в тугоплавкое стекло.