Блог

Mar 02, 2024

Диффузионная сварка для соединения разнородных металлов.

В аэрокосмической отрасли диффузионная сварка металлов является важным методом соединения для достижения границы раздела высокой чистоты, когда два одинаковых металла требуют превосходной структурной целостности. Процесс предполагает применение

В аэрокосмической отрасли диффузионная сварка металлов является важным методом соединения для достижения границы раздела высокой чистоты, когда два одинаковых металла требуют превосходной структурной целостности. Этот процесс включает в себя применение высокой температуры и давления к металлам, соединенным вместе в горячем прессе, в результате чего атомы на твердых металлических поверхностях перемешиваются и соединяются.

Диффузионная сварка горячим прессованием обеспечивает стабильно однородные результаты при соединении материалов для ряда аэрокосмических применений. Приложенное давление, создаваемое оборудованием горячего прессования, в сочетании с программным обеспечением и датчиками обратной связи для точного контроля с точностью до микрометра, может создавать постоянное давление на площади в несколько квадратных футов для сборки компонентов. Это сделало технологию интересной для инженеров-конструкторов в аэрокосмической, полупроводниковой и энергетической отраслях.

Благодаря высокой степени контроля процесса диффузионная сварка все чаще используется в коммерческих целях для соединения титана с железо-никелевыми сплавами, титановых сплавов с нержавеющей сталью и даже некоторых видов алюминия с другими металлами. Этот процесс также обеспечивает соединение различных сплавов одной группы материалов, таких как мягкая сталь, инструментальная сталь и композиты с металлической матрицей.

Понимание сложности интерфейса и его влияния на химические и термомеханические свойства связи необходимо для успешного использования диффузионной сварки. Однако, по словам Томаса Паламидеса, старшего менеджера по продуктам и продажам подразделения промышленных печей компании PVA TePla AG, мирового производителя промышленных печей и систем азотирования PulsPlasma, поскольку традиционно в отрасли основное внимание уделяется сварке и пайке, формальное образование по диффузионной сварке минимальное.

«Сочетание полезных свойств различных металлов является основной причиной изучения диффузионной сварки. Однако когда производители аэрокосмической продукции обращаются [к нам по этому поводу], зачастую проектировщики не знакомы с лучшими методами проектирования компонентов для оптимизации однородности соединения или не знакомы с лучшим качеством поверхности материалов», — говорит Паламидес.

Важность проектирования соединения разнородных металлов часто заключается в желании подвергнуть правильную металлическую поверхность конкретным условиям окружающей среды, в которых один сплав может работать не так хорошо. Другая причина состоит в том, чтобы ввести более легкие по весу системы материалов или обеспечить уровень коррозионной стойкости, достигаемый только за счет упаковки разнородных металлов.

Диффузионная сварка в настоящее время является жизнеспособным процессом изготовления аэрокосмической конструкционной аппаратуры или устройств управления потоками жидкости и газа, включая устройства управления температурным режимом для оборонного оружия, жидкотопливных ракетных двигателей и рупоров гибридных антенн миллиметрового диапазона для наземных и космических наблюдений.

В основе этой технологии лежит геометрия антенн для обнаружения поляризованных электронных радиоволн, а диффузионная сварка обеспечивает более сложную конструкцию для улучшения характеристик.

Кроме того, диффузионная сварка сплавов титана, стали и меди позволяет изготавливать детали аэрокосмической отрасли сложной конфигурации. Метод может успешно использоваться при выдувной формовке для изготовления деталей аэрокосмической промышленности, близких к заданной форме, в том числе баков высокого давления для ориентации космических аппаратов, камеры сгорания с медными каналами охлаждения и легких конструкционных панелей.

Диффузионная сварка также имеет огромные потенциальные возможности применения для конформного охлаждения или соединения слоев листового металла, содержащих обработанные канальные/микроканальные структуры. В сочетании каналы могут обеспечивать охлаждение или отвод тепла. Слои можно склеивать в прессе для диффузионной сварки MOV (печь с холодными стенками с) высотой стопки до 600 мм, сохраняя ту же прочность, что и исходные материалы.

Еще одно применение, связанное с конформным охлаждением, — это пресс-формы для литья пластмасс, изготовленные в двухслойной конструкции из низколегированной инструментальной стали и нержавеющей стали, такой как STAVAX.

Хотя по этому вопросу существует множество исследований, инженерам-конструкторам все еще может быть сложно преобразовать полученную информацию в реальное производство конкретной детали. В этом случае может быть полезно сотрудничать с экспертами, имеющими обширную базу данных успешных параметров обработки из предыдущих применений и доступ к оборудованию промышленного масштаба.