อะตอมของสสารมีการเคลื่อนที่ตลอดเวลา ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้ของเหลวและก๊าซสามารถผสมกันได้ ของแข็งยังมีอนุภาคมูลฐานเคลื่อนที่ แต่มีโครงผลึกที่แข็งกว่า และถึงกระนั้น หากวัตถุแข็งสองก้อนถูกนำเข้าใกล้ระยะห่างของปฏิกิริยาของแรงปรมาณู อนุภาคของสารหนึ่งจะแทรกซึมเข้าไปในอีกสารหนึ่ง ณ จุดที่สัมผัสกัน และในทางกลับกัน การแทรกซึมของสารร่วมกันดังกล่าวเรียกว่า การแพร่ และผลที่ได้คือพื้นฐานของวิธีการเชื่อมโลหะวิธีใดวิธีหนึ่ง นั่นคือสิ่งที่เรียกว่า - การเชื่อมแบบกระจายของโลหะ
เชื่อมด้วยการแพร่กระจาย
การเชื่อมแบบกระจายในสุญญากาศมีความเป็นไปได้ทางเทคโนโลยีอย่างมาก ด้วยคุณสามารถเชื่อมต่อ:
- โลหะที่มีโครงสร้างเป็นเนื้อเดียวกันและไม่เป็นเนื้อเดียวกัน เช่นเดียวกับโลหะผสมของพวกมัน สารโลหะทนไฟ เช่น แทนทาลัม ไนโอเบียม และทังสเตน
- สารที่ไม่ใช่โลหะกับโลหะ: กราไฟท์กับเหล็ก ทองแดงกับแก้ว
- วัสดุก่อสร้างที่มีส่วนผสมของโลหะ เซรามิก ควอทซ์ เฟอร์ไรท์ แก้ว โครงสร้างเซมิคอนดักเตอร์ (เนื้อเดียวกันและไม่เท่ากัน) กราไฟต์ และแซฟไฟร์
- วัสดุคอมโพสิต พรุน โดยคงคุณสมบัติและพื้นผิวไว้
- สารโพลีเมอร์
เกี่ยวกับการกำหนดค่าและขนาดของช่องว่าง - อาจแตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับขนาดของห้องทำงาน เป็นไปได้ที่จะทำงานกับชิ้นส่วนตั้งแต่ไม่กี่ไมครอน (องค์ประกอบเซมิคอนดักเตอร์) ถึงหลายเมตร (โครงสร้างชั้นที่ซับซ้อน)
พืชแพร่ทำงานอย่างไร
ซับซ้อนสำหรับการเชื่อมแบบกระจายมีองค์ประกอบหลักดังต่อไปนี้:
- ห้องทำงาน. มันทำจากโลหะและออกแบบมาเพื่อจำกัดสภาพแวดล้อมการทำงานที่สร้างสุญญากาศ
- ขาตั้ง - ขาตั้งขัดเงา. ห้องทำงานวางอยู่บนนั้นซึ่งสามารถเคลื่อนย้ายได้
- เครื่องซีลสูญญากาศ. เป็นตัวเว้นระยะระหว่างกล้องกับขาตั้ง
- กลไกลูกกลิ้งและสกรูยึด ด้วยความช่วยเหลือของพวกเขา กล้องจะเคลื่อนไปตามรางและติดตั้งบนขาตั้ง
- ปั๊มสุญญากาศ. สร้างสุญญากาศในพื้นที่ทำงาน
- เครื่องกำเนิดไฟฟ้าพร้อมตัวเหนี่ยวนำ พวกเขาทำหน้าที่เป็นระบบทำความร้อนสำหรับชิ้นส่วนที่จะเชื่อม
- เจาะทนความร้อน กระบอกไฮดรอลิก และปั้มน้ำมันเป็นตัวแทนของกลไกในการอัดชิ้นส่วนภายใต้แรงดันที่กำหนด
การติดตั้งการเชื่อมแบบกระจายอาจแตกต่างกันในรูปทรงของห้องและวิธีการการปิดผนึกของพวกเขา วิธีการทำความร้อนชิ้นส่วนก็แตกต่างกัน เครื่องทำความร้อนด้วยรังสี, เครื่องกำเนิดกระแสไฟสูง, หน่วยปล่อยแสง, เครื่องทำความร้อนลำแสงอิเล็กตรอนสามารถใช้ได้
การแพร่กระจายระหว่างการเชื่อม
หากคุณนำแผ่นโลหะขัดมันมาต่อเข้าด้วยกันและวางไว้ใต้น้ำหนักบรรทุก ในอีกไม่กี่ทศวรรษผลกระทบจากการแทรกซึมของโลหะซึ่งกันและกันจะสังเกตเห็นได้ชัดเจน นอกจากนี้ความลึกการเจาะจะอยู่ภายในมิลลิเมตร สิ่งสำคัญคืออัตราการแพร่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของวัสดุที่เชื่อมต่อ ระยะห่างระหว่างอนุภาคมูลฐานของสาร ตลอดจนสถานะของพื้นผิวสัมผัส (การไม่มีมลพิษและการเกิดออกซิเดชัน) นั่นคือเหตุผลที่กระบวนการตามธรรมชาติของมันช้ามาก
ในอุตสาหกรรม เพื่อให้ได้สารประกอบอย่างรวดเร็ว กระบวนการแพร่กระจายจะถูกเร่ง โดยคำนึงถึงเงื่อนไขเหล่านี้ทั้งหมด ในห้องทำงาน:
- สร้างสุญญากาศที่มีระดับแรงดันตกค้างสูงถึง 10-5 mm Hg หรือเติมก๊าซเฉื่อยลงในสื่อ ดังนั้นชิ้นส่วนจะไม่สัมผัสกับออกซิเจนซึ่งเป็นตัวออกซิไดซ์สำหรับโลหะใดๆ
- วัสดุถูกทำให้ร้อนที่อุณหภูมิ 50-70% ของอุณหภูมิหลอมเหลวของชิ้นงาน สิ่งนี้ทำเพื่อเพิ่มความเป็นพลาสติกของชิ้นส่วนเนื่องจากอนุภาคมูลฐานเคลื่อนที่ได้มากขึ้น
- ช่องว่างอยู่ภายใต้แรงกดทางกลในช่วง 0.30-10.00 กก./มม.2 ทำให้ระยะห่างระหว่างอะตอมใกล้เคียงกับขนาดที่อนุญาตให้สร้างพันธะร่วมและเจาะเข้าไปในชั้นใกล้เคียงกัน
ข้อกำหนดในการเตรียมวัสดุ
ก่อนวางช่องว่างขององค์ประกอบที่จะเชื่อมเข้ากับยูนิตการแพร่ จะต้องผ่านการบำบัดล่วงหน้า วัตถุประสงค์หลักของการประมวลผลส่วนที่สัมผัสของช่องว่างมีจุดมุ่งหมายเพื่อให้ได้พื้นผิวที่นุ่มนวล สม่ำเสมอและสม่ำเสมอตลอดจนขจัดคราบน้ำมันและสิ่งสกปรกที่มองไม่เห็นออกจากบริเวณข้อต่อ การประมวลผลของชิ้นงานเกิดขึ้น:
- เคมี;
- เครื่องกล;
- ไฟฟ้า.
ตามกฎแล้วฟิล์มออกไซด์จะไม่ส่งผลกระทบต่อกระบวนการแพร่ เนื่องจากพวกมันจะทำลายตัวเองในระหว่างการให้ความร้อนในสภาพแวดล้อมสุญญากาศ
เมื่อการเชื่อมแบบกระจายมีประสิทธิภาพไม่เพียงพอระหว่างสารที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนไม่เท่ากันหรือเกิดรอยต่อที่เปราะขึ้น จะใช้แผ่นบัฟเฟอร์ที่เรียกว่าแผ่นกันกระแทก พวกเขาสามารถทำหน้าที่เป็นฟอยล์ของโลหะต่างๆ ดังนั้นฟอยล์ทองแดงจึงถูกนำมาใช้ในการเชื่อมแบบกระจายของช่องว่างควอทซ์
ลักษณะของสารประกอบที่ได้
ต่างจากวิธีการเชื่อมแบบฟิวชันแบบดั้งเดิม ที่มีการเติมโลหะเพิ่มเติมลงในโลหะพื้นฐานในตะเข็บ การเชื่อมแบบกระจายทำให้ได้รอยต่อที่สม่ำเสมอโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในองค์ประกอบทางกายภาพและทางกลของข้อต่อ ข้อต่อสำเร็จรูปมีลักษณะดังต่อไปนี้:
- รอยต่อที่ต่อเนื่องไม่มีรูพรุนและการเกิดเปลือก;
- ไม่มีออกไซด์เจือปนในสารประกอบ
- เสถียรภาพทางกลคุณสมบัติ
เนื่องจากการแพร่กระจายเป็นกระบวนการตามธรรมชาติของการแทรกซึมของสารหนึ่งไปยังอีกสารหนึ่ง ตาข่ายคริสตัลของวัสดุจึงไม่ถูกรบกวนในบริเวณสัมผัส ดังนั้นจึงไม่มีรอยต่อที่เปราะบาง
การต่อชิ้นส่วนไททาเนียม
การแพร่เชื่อมของไททาเนียมและโลหะผสมมีลักษณะพิเศษโดยการได้ข้อต่อคุณภาพสูงที่มีประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจสูง มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านการแพทย์สำหรับการผลิตชิ้นส่วนเทียมและในด้านอื่นๆ
ชิ้นส่วนถูกทำให้ร้อนจนถึงอุณหภูมิ 50º - 100º ซึ่งต่ำกว่าอุณหภูมิที่เกิดการเปลี่ยนแปลงหลายรูปแบบ ในเวลาเดียวกัน แรงกดเล็กน้อยที่ 0.05–0.15 กก./มม.² ถูกกระทำบนวัสดุ
องค์ประกอบทางเคมีของโลหะผสมไททาเนียมไม่ส่งผลต่อความแข็งแรงของการเชื่อมต่อขององค์ประกอบในลักษณะของการเชื่อม
ข้อดีของวิธีการ
เมื่อสามารถเชื่อมแบบกระจาย:
- รวมของแข็งที่เป็นเนื้อเดียวกันและต่างกัน;
- หลีกเลี่ยงการเสียรูปของชิ้นส่วน
- ห้ามใช้วัสดุสิ้นเปลืองในรูปของบัดกรีและฟลักซ์
- รับการผลิตที่ไม่เสียเปล่า;
- อย่าใช้ระบบการจ่ายและระบายอากาศที่ซับซ้อน เนื่องจากไม่มีควันที่เป็นอันตรายเกิดขึ้นในกระบวนการ
- รับพื้นที่ใด ๆ ของโซนติดต่อที่ จำกัด โดยความเป็นไปได้ของอุปกรณ์เท่านั้น
- ให้แน่ใจว่าหน้าสัมผัสทางไฟฟ้าเชื่อถือได้
ที่เพิ่มเข้ามาคือรูปลักษณ์ที่สวยงามของชิ้นงานที่เสร็จแล้วซึ่งไม่ต้องการขั้นตอนการประมวลผลเพิ่มเติม เช่น การนำมาตราส่วนการเชื่อมออก
ข้อบกพร่องของเทคโนโลยี
การเชื่อมแบบกระจายเป็นกระบวนการทางเทคโนโลยีที่ซับซ้อน ข้อเสียหลักๆ ของการเชื่อมได้แก่:
- จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ราคาแพงเฉพาะ;
- ข้อกำหนดสำหรับพื้นที่การผลิต การติดตั้งมีมิติมาก
- ข้อกำหนดในการมีความรู้ ทักษะ และความเข้าใจเฉพาะด้านในกระบวนการทำงาน
- เวลาที่ใช้ในการประมวลผลชิ้นงานล่วงหน้าอย่างระมัดระวัง
- รักษาเครื่องดูดฝุ่นให้สะอาดที่สุด มิฉะนั้น ฝุ่นที่มองไม่เห็นอาจเกาะอยู่บนชิ้นส่วนที่เชื่อมและนำไปสู่ข้อบกพร่องที่ข้อต่อ
- ความยากในการตรวจสอบคุณภาพของตะเข็บโดยไม่ต้องทำลาย
จากทั้งหมดนี้ เช่นเดียวกับลักษณะเฉพาะของการใช้การติดตั้งแบบสุญญากาศ การเชื่อมแบบกระจายเป็นที่ต้องการในเงื่อนไขขององค์กรเท่านั้น ไม่ใช่สำหรับใช้ส่วนตัว
เครื่องเชื่อมแบบกระจายอุตสาหกรรม
มีอุปกรณ์อุตสาหกรรมหลายประเภทที่ออกแบบมาสำหรับการเชื่อมแบบกระจาย พวกเขาส่วนใหญ่แตกต่างกันในด้านเฉพาะของวัสดุที่เชื่อมและการใช้ระบบที่แตกต่างกันสำหรับชิ้นส่วนทำความร้อน
ประเภทการติดตั้ง MDVS ออกแบบมาสำหรับการผลิตบัสบาร์ทองแดงแบบยืดหยุ่น กลุ่มสัมผัสของสวิตช์ไฟฟ้าแรงสูงที่ทำจากทองแดงและเคอร์ไรท์ ชิ้นส่วนของวาล์วยกแก๊สสำหรับปั๊มหลุมเจาะที่ทำจากสแตนเลสและโลหะผสมโลหะหนักระบบจะใช้ผลของการให้ความร้อนหน้าสัมผัสไฟฟ้า
เครื่องเชื่อมชนิดซับซ้อน UDVM-201. ทำการเชื่อมต่อโดยการเชื่อมแบบกระจายของวัสดุจากแก้วเกรดต่างๆ การทำความร้อนของพื้นผิวการทำงานทำได้โดยวิธีการแผ่รังสี
เครื่องเชื่อม USDV-630. การติดตั้งเครื่องทำความร้อนแบบเหนี่ยวนำสำหรับการเชื่อมวัสดุคอมโพสิตที่ใช้ไททาเนียมและทองแดง ระบบดังกล่าวทำให้ชิ้นส่วนขนาดใหญ่ทำความร้อนได้
MDVS-302 เครื่องสำหรับการเชื่อมแบบกระจายโดยใช้ความร้อนความถี่สูงของชิ้นส่วน มีลักษณะเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดเล็กบนวงจรทรานซิสเตอร์
