Atom materi bergerak konstan, itulah sebabnya cairan dan gas dapat bercampur. Padatan juga memiliki partikel dasar yang bergerak, tetapi mereka memiliki kisi kristal yang lebih kaku. Namun, jika dua benda padat didekatkan ke jarak interaksi gaya atom, maka pada titik kontak, partikel dari satu zat akan menembus ke yang lain dan sebaliknya. Penetrasi timbal balik zat semacam itu disebut difusi, dan efeknya adalah dasar dari salah satu metode penyambungan logam. Itulah yang disebut - pengelasan difusi logam.
Apa yang dapat digabungkan dengan pengelasan difusi
Pengelasan difusi dalam ruang hampa memiliki kemungkinan teknologi yang sangat besar. Dengan itu, Anda dapat terhubung:
- Logam dengan struktur homogen dan tidak homogen, serta paduannya. Zat logam tahan api seperti tantalum, niobium dan tungsten.
- Zat non-logam dengan logam: grafit dengan baja, tembaga dengan kaca.
- Bahan konstruksi berbahan dasar logam, keramik, kuarsa, ferit, kaca, struktur semikonduktor (homogen dan tidak homogen), grafit dan safir.
- Bahan komposit, berpori dengan mempertahankan sifat dan teksturnya.
- Zat polimer.
Mengenai konfigurasi dan ukuran blank - mungkin berbeda. Tergantung pada ukuran ruang kerja, dimungkinkan untuk bekerja dengan bagian dari beberapa mikron (elemen semikonduktor) hingga beberapa meter (struktur berlapis kompleks).
Cara kerja pabrik difusi
Kompleks untuk pengelasan difusi mencakup elemen-elemen utama berikut:
- Ruang kerja. Itu terbuat dari logam dan dirancang untuk membatasi lingkungan kerja di mana vakum dibuat.
- Stand - dudukan yang dipoles. Ruang kerja terletak di atasnya, di mana ia dapat bergerak.
- Vacuum sealer. Adalah pengatur jarak antara kamera dan dudukan.
- Mekanisme rol dan sekrup penjepit. Dengan bantuan mereka, kamera dipindahkan di sepanjang rel dan dipasang di dudukan.
- Pompa vakum. Menciptakan ruang hampa di area kerja.
- Generator dengan induktor. Mereka bertindak sebagai sistem pemanas untuk bagian yang akan dilas.
- Pemukul tahan panas, silinder hidraulik, dan pompa oli mewakili mekanisme untuk mengompresi bagian di bawah tekanan tertentu.
Tergantung pada modifikasinya, instalasi pengelasan difusi mungkin berbeda dalam bentuk ruang dan metodenyapenyegelan mereka. Juga berbeda adalah metode pemanasan bagian. Pemanas radiasi, generator arus tinggi, unit pelepasan pijar, pemanas berkas elektron dapat digunakan.
Proses difusi selama pengelasan
Jika Anda mengambil pelat logam yang dipoles, sambungkan dan letakkan di bawah beban, maka dalam beberapa dekade, efek saling penetrasi logam satu sama lain akan terlihat. Selain itu, kedalaman penetrasi akan berada dalam satu milimeter. Masalahnya adalah bahwa laju difusi tergantung pada suhu bahan yang digabungkan, jarak antara partikel dasar zat, serta pada keadaan permukaan yang bersentuhan (tidak adanya polusi dan oksidasi). Itulah mengapa proses alaminya sangat lambat.
Dalam industri, untuk mendapatkan senyawa dengan cepat, proses difusi dipercepat, dengan mempertimbangkan semua kondisi ini. Di ruang kerja:
- Buat ruang hampa dengan tingkat tekanan sisa hingga 10-5 mm Hg atau isi media dengan gas inert. Dengan demikian, bagian-bagiannya tidak terkena oksigen, yang merupakan zat pengoksidasi untuk logam apa pun.
- Bahan dipanaskan pada suhu 50-70% dari suhu leleh benda kerja. Hal ini dilakukan untuk meningkatkan plastisitas bagian karena partikel elementernya lebih mobile.
- Blangko dikenai tekanan mekanis dalam kisaran 0,30-10,00 kg/mm2, membawa jarak antar atom lebih dekat ke ukuran yang memungkinkan pembentukan ikatan umum dansaling menembus ke lapisan terdekat.
Persyaratan persiapan bahan
Sebelum menempatkan bagian yang kosong dari elemen yang akan dilas ke dalam unit difusi, mereka menjalani pra-perawatan. Tujuan utama pemrosesan bagian-bagian yang bersentuhan dari blanko ditujukan untuk mendapatkan permukaan yang lebih halus, rata dan seragam, serta menghilangkan formasi berminyak dan kotoran yang tidak terlihat dari area sambungan. Pemrosesan benda kerja terjadi:
- kimia;
- mekanik;
- elektrolitik.
Film oksida, pada umumnya, tidak mempengaruhi proses difusi, karena mereka merusak diri sendiri selama pemanasan dalam lingkungan vakum.
Ketika pengelasan difusi tidak cukup efektif antara zat yang memiliki koefisien ekspansi termal yang tidak sama, atau lapisan rapuh terbentuk, yang disebut bantalan penyangga digunakan. Mereka dapat berfungsi sebagai foil dari berbagai logam. Jadi, foil tembaga digunakan dalam pengelasan difusi blanko kuarsa.
Karakteristik senyawa yang dihasilkan
Tidak seperti metode tradisional pengelasan fusi, di mana logam tambahan ditambahkan ke logam dasar di jahitan, pengelasan difusi memungkinkan untuk mendapatkan jahitan yang seragam tanpa perubahan besar dalam komposisi fisik dan mekanik sambungan. Sambungan jadi memiliki karakteristik sebagai berikut:
- adanya jahitan terus menerus tanpa pori-pori dan formasi cangkang;
- tidak ada inklusi oksida dalam senyawa;
- stabilitas mekanisproperti.
Karena fakta bahwa difusi adalah proses alami penetrasi satu zat ke zat lain, kisi kristal bahan tidak terganggu di zona kontak, dan oleh karena itu tidak ada kerapuhan jahitan.
Sambungan bagian titanium
Pengelasan difusi titanium dan paduannya ditandai dengan memperoleh sambungan berkualitas tinggi dengan efisiensi ekonomi yang tinggi. Ini banyak digunakan dalam pengobatan untuk pembuatan bagian prostesis, serta di bidang lain.
Bagian dipanaskan hingga suhu 50º - 100º lebih rendah dari suhu di mana transformasi polimorfik terjadi. Pada saat yang sama, sedikit tekanan 0,05–0,15 kgf/mm² diberikan pada material.
Komposisi kimia paduan titanium tidak mempengaruhi kekuatan sambungan elemen dengan cara pengelasan ini.
Kelebihan metode
Ketika pengelasan difusi dimungkinkan:
- menggabungkan padatan homogen dan heterogen;
- menghindari deformasi bagian;
- jangan gunakan bahan habis pakai dalam bentuk solder dan fluks;
- menerima produksi bukan limbah;
- jangan gunakan sistem pasokan dan ventilasi pembuangan yang rumit, karena tidak ada asap berbahaya yang dihasilkan dalam prosesnya;
- menerima area mana pun dari zona koneksi kontak, hanya dibatasi oleh kemungkinan peralatan;
- pastikan kontak listrik yang andal.
Ditambahkan ke ini adalah penampilan estetika yang sangat baik dari bagian yang sudah jadi,yang tidak memerlukan penerapan operasi pemrosesan tambahan, seperti penghilangan kerak las, misalnya.
Kelemahan teknologi
Pengelasan difusi adalah proses teknologi yang kompleks, kelemahan utamanya meliputi:
- perlu menggunakan peralatan mahal tertentu;
- persyaratan ruang produksi, instalasi memiliki dimensi yang cukup besar;
- persyaratan memiliki pengetahuan, keterampilan, dan pemahaman khusus tentang proses kerja;
- waktu yang dihabiskan untuk pra-pemrosesan benda kerja yang cermat;
- menjaga unit vakum sebersih mungkin, jika tidak, debu yang tidak terlihat dapat mengendap di bagian yang dilas dan menyebabkan cacat sambungan;
- kesulitan dalam memeriksa kualitas jahitan tanpa harus merusaknya.
Mengingat semua ini, serta spesifikasi penggunaan instalasi vakum, pengelasan difusi hanya dibutuhkan dalam kondisi perusahaan, dan bukan untuk penggunaan pribadi.
Peralatan las difusi industri
Ada beberapa jenis peralatan industri yang dirancang untuk pengelasan difusi. Mereka terutama berbeda satu sama lain dalam spesifikasi bahan yang dilas dan penggunaan sistem yang berbeda untuk bagian pemanas.
Jenis instalasi MDVS dirancang untuk produksi busbar tembaga fleksibel, grup kontak sakelar tegangan tinggi yang terbuat dari tembaga dan kerrit, bagian dari katup pengangkat gas untuk pompa lubang bor yang terbuat dari baja tahan karat dan paduan logam keras. Sistem menerapkan efek pemanasan kontak listrik.
Pengelasan kompleks tipe UDVM-201. Melakukan koneksi dengan pengelasan difusi bahan dari kaca dengan nilai berbeda. Pemanasan permukaan kerja dilakukan dengan metode radiasi radiasi.
Peralatan las USDV-630. Pemasangan pemanas induksi untuk pengelasan material komposit berbahan dasar titanium dan tembaga. Sistem seperti itu memungkinkan pemanasan sebagian besar.
Mesin MDVS-302 untuk pengelasan difusi menggunakan pemanasan suku cadang frekuensi tinggi. Hal ini ditandai dengan adanya generator berukuran kecil pada rangkaian transistor.
