2.2.4. Диффузионная сварка

Диффузионная сварка – сварка давлением, при которой детали контактируют при установленном непрерывном давлении и нагреваются в области контакта или во всем объеме при установленной температуре в течение установленного времени. Это приводит к плотному контакту поверхностей и взаимной диффузии атомов через них. Создается полная непрерывность материала [21].

Сварка может осуществляться в вакууме, в среде защитного газа или в жидкости. Преимуществом вакуума является простота получения и контроля. Кроме того, отсутствие транспортных и складских расходов делает его применение более выгодным.

Соединяемые детали с тщательно зачищенными и пригнанными поверхностями помещают в закрытую сварочную камеру с разряжением до 10^-5 мм рт. ст. (примерно до 0,01–0,001 н/м²). Для повышения пластичности и ускорения диффузии детали нагревают до температур рекристаллизации (t = (0,7 – 0,8) t_пл). Для получения качественного соединения нагрев заготовок по всему сечению должен быть равномерным. Очень важно контролировать температуру нагрева металла. С одной стороны, небольшое повышение температуры нагрева значительно ускоряет диффузию; с другой стороны, нагрев может снижать качество металла.

После того как достигнута требуемая температура, к заготовкам прикладывают небольшое сжимающее давление порядка 0,5–2 кг/мм² в течение 5–20 мин. Непрерывно действующее давление сминает все выступы и неровности горячего металла и обеспечивает необходимое прилегание по всей поверхности. Через несколько минут после окончания сварки детали охлаждаются, и их выгружают из камеры [20].

Диффузионная сварка применяется во многих отраслях промышленности: в машиностроении, электронной промышленности, при производстве штампов и в других областях техники. В последнее время диффузионная сварка находит свое применение и в ювелирной отрасли – так называемый процесс синтерирования. Синтерирование – это оптимальный процесс для изготовления разноцветных колец, продаваемых, в основном, в качестве обручальных (рис. 2.7).

Рис. 2.7. Кольца из комбинированного золота,

соединенного способом диффузионной сварки

В настоящее время оборудование для синтерирования колец осуществляет компания Indutherm (Германия), ведущий производитель литейного оборудования для ювелирного производства. Для осуществления диффузионной сварки обычная серийная литьевая машина (например, VC400, VC500, VC600 и др.) дооборудуется модернизированным тиглем и специальной оснасткой. После этого, выдерживая определенный технологический режим, она готова осуществлять сварку 10–15 заготовок одновременно. Срок сварочного цикла составляет порядка 20 мин. Кроме того, компания предлагает специальные высокотехнологичные системы синтерирования серии SU (например, новая система SU450). Однако подобное оборудование достаточно дорогостоящее, и покупать его целесообразно лишь для выпуска крупных серий ювелирных украшений.