ПРЕДИСЛОВИЕ

Развитие современной науки и техники требует для создания различных конструкций применения металлов, сплавов и неметаллов, обладающих высокими механическими свойствами при различных температурах и нагрузках; коррозионной и эрозионной стойкостью в различных средах; физическими свойствами, не изменяющимися при воздействии на них электромагнитных и электрических полей, радиоактивных лучей и т. п. К таким материалам относятся некоторые высокоуглеродистые (конструкционные и теплоустойчивые) стали и чугуны; коррозионно-стойкие стали; жаропрочные сплавы; цветные металлы (медь, алюминий, магний); сверхтвердые сплавы; тугоплавкие и активные металлы и их сплавы, металлокерамические материалы (керамика, кварц, стекло, графит, ситаллы, керметы, сапфир и др.). Многие из этих материалов дорогостоящие, мало пластичны, нерастворимы друг в друге, имеют высокую температуру плавления. Соединение этих материалов в большинстве случаев связано с определенными трудностями.

Широко применяемые способы сварки плавлением и контактной сварки не могут преодолеть барьер несовместимости, присущий миру металлов, сплавов и неметаллических материалов, и получить высококачественное соединение многих из них. Преодолеть этот барьер помог открытый, исследованный и разработанный в СССР для промышленного применения автором настоящей работы способ диффузионного соединения материалов в вакууме и газовых средах.

Предложенное автором ранее определение диффузионной сварки: "Получение данного вида монолитного соединения объясняется возникновением металлических связей в результате локальной пластической деформации при повышенной температуре, максимального сближения поверхностей и взаимной диффузии в поверхностных слоях контактирующих материалов" кратко и точно описывало принципиальные особенности процесса соединения.

Однако в последнее время диффузионная сварка нашла широкое применение при соединении как металлических, так и неметаллических материалов и металлов с неметаллами; в зоне соединения могут появляться не только металлические, но и другие атомарные связи. Поэтому IV комиссией Международного института сварки (МИС) в Дюссельдорфе (ФРГ) в 1973 г. принято определение диффузионной сварки в более уточненной и строгой редакции: "Диффузионная сварка в твердом состоянии - способ получения монолитного соединения, образовавшегося вследствие возникновения связей на атомном уровне, появившихся в результате максимального сближения контактных поверхностей за счет локальной пластической деформации при повышенной температуре, обеспечивающей взаимную диффузию в поверхностных слоях соединяемых материалов" [36].

Диффузионная сварка - это процесс, при котором детали, находясь в тесном контакте при контролируемом давлении, нагреваются до заданной температуры в течение определенного периода времени. Эти заданные условия позволяют посредством местной пластической деформации, создающей максимальное сближение поверхностей, и массопереноса (диффузии) атомов между двумя соединяемыми частями детали обеспечить равнопрочность основного материала.

Диффузионная сварка обладает целым рядом достоинств: она не требует дорогостоящих припоев, электродов, флюсов, защитных газов, более того, отпадает необходимость в последующей механической обработке, так как нет окалины, шлака и грата, что исключает потерю ценного металла; масса конструкции не увеличивается, что неизбежно при других видах сварки, пайке и склеивании; детали не коробятся, свойства металла в зоне соединения не изменяются, поскольку нагрев локален; сварка происходит при невысоких температурах и давлениях; отпадает необходимость в термообработке; повышается качество изделий и увеличивается срок их службы [34].

Применение вакуума при диффузионной сварке позволяет получить соединение с минимальным содержанием вредных примесей, даже при сварке высокоактивных металлов. Вакуум обладает такими преимуществами, как простота получения и контроля; отсутствие транспортных и складских расходов делает применение его экономически более выгодным, чем инертных газов.

Соединения, полученные указанным способом, по прочности, пластичности, плотности, термической и коррозионной стойкости полностью отвечают требованиям, предъявляемым к любым ответственным конструкциям.

При диффузионной сварке в вакууме не происходит выделение лучистой энергии, газов, мелкодисперсной пыли, что имеет место при сварке плавлением. Это весьма важно для охраны здоровья человека.

Диффузионная сварка по своей природе - высокопроизводительный групповой метод обработки изделий, легко поддающийся автоматизации. Он позволяет соединять за один прием сотни и тысячи деталей, полученных штамповкой, прокаткой или прессованием в сложные узлы и конструкции при высоком коэффициенте использования материалов. Это позволило с помощью диффузионной сварки вести окончательный процесс - сварки и сборки.

Следовательно, процесс диффузионной сварки - высокопроизводительный, не требующий значительных давлений, позволяющий получать прецизионные соединения, равнопрочные основному материалу.

Проблемной научно-исследовательской лабораторией диффузионной сварки в вакууме, как головной организацией, и другими многочисленными организациями и предприятиями проведены важные теоретические и экспериментальные исследования, разработаны новые типы сварочных диффузионных вакуумных установок с использованием различных источников нагрева и систем сжимающего давления, позволившие значительно расширить область применения диффузионного соединения.

С помощью диффузионной сварки в вакууме получены высококачественные соединения керамики с коваром, медью, титаном, жаропрочных и тугоплавких металлов и сплавов, электровакуумных стекол, оптической керамики, сапфира, графита с металлами,пористых, волокнистых и порошковых материалов и др. [34].

Способ диффузионного соединения материалов нашел промышленное применение на 700 предприятиях. В промышленности и опытном производстве работает около 700 установок для соединения более 560 пар разнородных материалов. При этом за последние годы экономический эффект составил несколько десятков миллионов рублей. Эта экономия по мере ввода в эксплуатацию новых установок будет непрерывно возрастать. Работы в нашей стране в этой области послужили толчком к распространению диффузионной сварки и за рубежом [36].

За время, прошедшее с первого издания книги, в Советском Союзе и за рубежом выполнено и опубликовано по диффузионной сварке в вакууме большое количество работ теоретического и прикладного характера. Значительно возрос объем промышленного внедрения ее результатов.

Поэтому возникла необходимость издания новой книги, в которой были бы обобщены и изложены последние достижения в области диффузионной сварки металлов, сплавов и неметаллических материалов.

В предложенном издании книга заново переработана, расширена и пополнена новейшими данными, содержит значительный объем информации для конструкторов, технологов, специалистов-сварщиков по производству машин, аппаратов, приборов.

Как и всякий другой труд, эта книга, разумеется не свободна от недостатков. Автор заранее признателен всем организациям и лицам, которые своими замечаниями и предложениями помогут эти недостатки в будущем устранить.

Назад, на страницу описания