Дифузійне зварювання
При дифузійному зварюванні з'єднання утворюється в результаті взаємної дифузії атомів у поверхневих шарах контактуючих матеріалів, що знаходяться у твердому стані. Температура нагрівання при зварюванні трохи вище або нижче за температуру рекристалізації більш легкоплавкового матеріалу. Дифузійне зварювання в більшості випадків виконують у вакуумі, проте воно можливе в атмосфері інертних захисних газів. Заготовки, що зварюються 3 (рис.6) встановлюють всередині охолоджуваної металевої камери 2, в якій створюється вакуум 133 (10 -3 -10 -5 ) Па, і нагрівають за допомогою вольфрамового або молібденового нагрівача або індуктора ТВЧ 4 (5 - до вакуумного насоса; 6 - до високочастотного генератора). Може бути використаний також і електронний промінь, що дозволяє нагрівати заготовки з більш високими швидкостями, ніж при використанні ТВЧ. Електронний промінь застосовують для нагрівання тугоплавких металів та сплавів. Після того, як досягнута необхідна температура, до заготовок прикладають за допомогою механічного 1, гідравлічного або пневматичного пристрою невеликий тиск, що стискає (1-20 МПа) протягом 5-20 хв. Така тривала витримка збільшує площу контакту між попередньо очищеними поверхнями заготовок, що зварюються. Час нагріву визначається родом металу, що зварюється, розмірами і конфігураціями заготовок.
Мал. 6. Схема дифузійного зварювання у вакуумі
Для отримання якісного з'єднання нагрівання заготовок по всьому перерізу має бути рівномірним, а їх поверхні очищені від оксидів та забруднень. При нагріванні у вакуумі найтонші адсорбовані та масляні плівки випаровуються і не перешкоджають утворенню сполуки.
Перевагою дифузійного зварювання у вакуумі є відсутність припоїв, електродів тафлюсів. Метали та сплави можна прийняти в однорідних та різнорідних поєднаннях, незалежно від їх твердості та взаємного змочування, та отримувати міцні сполуки без зміни фізико-механічних властивостей. Після зварювання потрібно механічного оброблення для видалення шлаку, грата або окалини.
Дифузійне зварювання застосовують у космічній техніці та радіоелектроніці, у літакобудуванні, у приладобудуванні, в їжі, промисловості та інших галузях. Цей спосіб використовують для зварювання деталей та вузлів вакуумних приладів, високотемпературних нагрівачів, при виробництві інструменту і т.д.
Газове зварювання.
При зварюванні місце з'єднання нагрівають до розплавлення високотемпературним газовим полум'ям (рис.7). При нагріванні газозварювальним полум'ям 4 кромки заготовок, що зварюються 1 розплавляються, а зазор між ними заповнюється присадним металом 2, який вводять в полум'я пальника 3 ззовні. Газове полум'я одержують при згорянні пального газу в атмосфері технічно чистого кисню.
Мал. 7. Схема газового зварювання
Кисень, що використовується для зварювальних робіт, поставляють до місця споживання сталевих балонів під тиском 15 МПа. Балони фарбують у блакитний колір із чорним написом “Кисень”.
Для зниження тиску газу на виході з балона та підтримки постійної величини робочого тиску застосовують газові редуктори. Кисневі редуктори знижують тиск від 15 до 0,1 МПа, а ацетиленові - від 1,6 до 0,02 МПа. Редуктори, які застосовуються в зварювальній техніці, зазвичай мають два манометри, один з яких вимірює тиск газу до входу в редуктор, другий - на виході з нього.
Редуктори для різних газів відрізняються лише пристроєм приєднувальної частини, що відповідає пристрою вентиля відповідного балона. Корпус редукторафарбують у певний колір, наприклад, у блакитний для кисню, в білий для ацетилену і т.д. До зварювального пальника кисень від редуктора подають через спеціальні гумові шланги.
Як горючі гази можна також застосовувати природні гази, водень, пари бензину і гасу, нафтові гази та ін. Перелічені горючі гази можуть бути використані головним чином для кисневого різання, що не вимагає високої температури полум'я. Для газового зварювання застосовують ацетилен, оскільки він має велику теплоту згоряння порівняно з іншими горючими газами та високу температуру полум'я (3200 °С). Ацетилен (С2Н2) - горючий газ із нижчою теплотою згоряння 54 кДж/м 3 . Його одержують у спеціальних апаратах – газогенераторах – при взаємодії води з карбідом кальцію.
Ацетиленові генератори можуть бути різних систем і розмінів, їх розрізняють за способом взаємодії води та карбіду кальцію, за тиском газу, що виходить, за продуктивністю. Найбільш проста конструкція у генератора системи – вода на карбід, при якій воду періодично подають на карбід, насипаний у відкритий зверху кошик. Кошик поміщають у горизонтальну циліндричну реторту, що герметично закривається зовні.
На шляху проходження газу від генератора до зварювального пальника встановлюють запобіжні водяні затвори, що запобігають проникненню киснево-ацетиленового полум'я в ацетиленовий генератор при його зворотному ударі. Зворотний удар виникає, коли швидкість закінчення газів стає меншою за швидкість їх горіння. Практично зворотний удар відбувається при перегріванні пальника та засміченні сопла або центрального отвору інжектора.
Ацетиленові генератори вибухонебезпечні і потребують спеціального обслуговування. При роботі одного-двох зварювальних постів та в польових умовах доцільновикористовувати балонний ацетилен. Ацетиленові балони фарбують у білий колір і роблять на них червоною фарбою напис "Ацетилен". Їхня конструкція аналогічна конструкції кисневих балонів. Тиск ацетилену у балоні 1,5 МПа. У балоні знаходяться пориста маса (активоване вугілля) та ацетон. Розчинення ацетилену в ацетоні дозволяє помістити у малому обсязі велику кількість ацетилену. Розчинений в ацетоні ацетилен просочує пористу масу та стає безпечним.
Газозварювальні пальники використовують для утворення газозварювального полум'я. У промисловості найбільш поширений інжекторний пальник, тому що він більш безпечний і працює на низькому та середньому тисках (рис.8). В інжекторному пальнику кисень під тиском 0,1-0,4 МПа через регулювальний вентиль 6 і трубку 7 подається до інжектора 5. Виходячи з великою швидкістю з вузького каналу інжекторного конуса, кисень створює значне розрідження в камері 4 і засмоктує горючий газ вентиль 8 ацетиленові канали пальника 9 і камеру змішування 3, де утворюється горюча суміш. Потім горюча суміш надходить наконечником 2 до мундштука 1, на виході з якого при згорянні утворюється зварювальне полум'я.
Пальники цього типу мають змінні наконечники з різними діаметрами вихідних отворів інжектора та мундштуку, що дозволяє регулювати потужність ацетилено-кисневого полум'я. Зазвичай пальники мають сім номерів змінних наконечників.
Мал. 8. Схема газозварювального інжекторного пальника
При газовому зварюванні заготівлі нагріваються плавніше, ніж при дуговій; це і визначає основні сфери її застосування: для зварювання металів малої товщини (0,2-3 мм); легкоплавких кольорових металів та сплавів; для металів та сплавів, що вимагають поступового нагрівання та охолодження,наприклад інструментальних сталей, чавуну, латунів; для паяння та наплавних робіт; для підварювання дефектів у чавунних та бронзових виливках. При збільшенні товщини металу продуктивність газового зварювання різко знижується. При цьому за рахунок повільного нагрівання вироби, що зварюються, значно деформуються. Це обмежує застосування газового зварювання.