Diffúziós hegesztés vákuumban

Diffúziós hegesztéskor a kötés a szilárd halmazállapotú, érintkezésben álló fémek felületi rétegében lévő atomok kölcsönös diffúziója révén alakul ki. A hegesztésre kerülő munkadarabok hőmérsékletét úgy kell megállapítani, hogy az közel álljon a kisebb olvadáspontú fém újrakristályosodási hőmérsékletéhez (kb. az olvadási hőmérséklet 0,7-0,8-szorosa).

Egyrészt a hegesztendő felületeket borító idegen rétegek (oxid, szennyezés) leoldásának biztosítása, másrészt a hosszú diffúziós idők során az újabb, vagy további oxidálódás elkerülése érdekében a hegesztést 10^-2...10^-4 Pa vákuumban végzik. A melegítéssel egyidejűleg létesített nyomás (1...20 MPa statikus nyomás) hatására létrejön a diffúziós kötés. Ez a nyomás lényegesen kisebb a hideghegesztéshez szükséges nyomásnál, ezért a munkadarabok alig deformálódnak. A statikus nyomás ideje néhány perctől néhányszor 10 percig tarthat. A diffúziós hegesztés semleges védőgáz alatt is elvégezhető, ilyenkor azonban sokkal nagyobb nyomásra van szükség.

A hegesztett kötés minősége nagymértékben függ az összekötendő felületek tisztaságától. A felületeket hegesztés előtt acetonnal vagy alkohollal zsírtalanítják, különleges esetekben vegyi maratást alkalmaznak. A felületek mechanikai megmunkálása is nagyon fontos, lehetőleg csiszolni kell azokat. Minden esetben célszerű az esetleges oxidréteg eltávolítása, mivel a viszonylag kismértékű képlékeny alakváltozás hatására a felületi rétegek nem sajtolódnak ki a kötésből úgy, mint a hideghegesztéskor. Az oxidáció elkerülésére ezért az alumínium hegesztését ajánlatos a felületi tisztítást követően azonnal elvégezni.

Diffúziós hegesztéskor a kötés a két összekötendő munkadarab atomjainak a helycseréjével jön létre. Ha két különböző anyagú darabot kötünk össze, akkor két különböző diffúziós sebességgel kell számolnunk. Ennek dudorodás, beszívódás vagy pórusosság lesz a következménye. Pórusok és beszívódások mindig a gyorsabban diffundáló anyag oldalán keletkeznek.

A kifogástalan hegesztési kötéshez gyakran nagyon hosszú diffúziós időre van szükség. A hegesztési idő megrövidíthető olyan közbenső réteg behelyezésével, amelynek anyaga mindkét összekötendő anyagba gyorsabban diffundál, mint a két alapanyag. Ezt a közbenső réteget fémszórással, galvanikus úton, elektroplattírozással, por alakjában stb. viszik fel. Több egymásra helyezett réteg is alkalmazható.

Meghatározott kötésekhez olyan közbenső rétegeket is használnak, amelyek a diffúziós folyamat során folyékony fázist alkotnak. A diffúziós hegesztés abban különbözik a forrasztástól, hogy hegesztés közben a folyékony fázis teljesen eltűnik, továbbá kémiai összetétele a hegesztés után azonosul az alapanyaggal. A folyékony közbenső réteg a diffúziós folyamat gyorsítására és a hőmérséklet csökkentésére való.

A diffúziós hegesztéshez szükséges berendezés elrendezési vázlatát szemlélteti a 2.22. ábra. A vákuumberendezés egy szivattyúval és szivattyúszelepekkel felszerelt vákuumkamra, amelyben a munkadarab felmelegítésére alkalmas fűtőrendszert helyeznek el. A kívánt hőmérsékletet indukciós melegítéssel, elektronsugárral, esetleg wolframból vagy molibdénből készült fűtőtesttel lehet biztosítani. A hegesztéshez szükséges nyomást legtöbbször hidraulikusan állítják elő.

2.22. ábra

A diffúziós hegesztés alkalmas például acélnak alumíniummal, öntöttvassal, wolframmal, titánnal és fémkerámiával, ezüstnek rozsdamentes acéllal, platinának titánnal való egyesítésére. Az eljárás előnye, hogy olyan nagy, bonyolult keresztmetszetek is összehegeszthetők egymással, amelyeket semmiféle más hegesztési módszerrel nem lehet összekötni. Hátránya a drága berendezés.