Заттын атомдору тынымсыз кыймылда, ошондуктан суюктуктар менен газдар аралаша алат. Катуу заттардын кыймылдуу элементардык бөлүкчөлөрү да бар, бирок алар катуураак кристалл торго ээ. Жана дагы, эгерде эки катуу тело атомдук күчтөрдүн өз ара аракеттенүү аралыктарына жакындашса, анда бир заттын бөлүкчөлөрү бири-бири менен байланышып, экинчисине жана тескерисинче өтөт. Заттардын мындай өз ара кириши диффузия деп аталып, эффект металлдарды бириктирүү ыкмаларынын биринин негизин түзгөн. Бул металлдарды диффузиялык ширетүү деп аталат.
Диффузиялык ширетүү менен эмнелерди кошууга болот
Вакуумда диффузиялык ширетүүдө эбегейсиз технологиялык мүмкүнчүлүктөр бар. Аны менен сиз туташа аласыз:
- Бир тектүү жана бир тектүү эмес түзүлүштөгү металлдар, ошондой эле алардын эритмелери. Тантал, ниобий жана вольфрам сыяктуу отко чыдамдуу металл заттар.
- Металлдар менен металл эмес заттар: болот менен графит, айнек менен жез.
- Металл, керамика, кварц, ферриттер, айнек, жарым өткөргүч конструкциялар (бир тектүү жана бир тектүү эмес), графит жана сапфирдин негизиндеги курулуш материалдары.
- Карактуу материалдар, алардын касиеттери жана текстурасы сакталган көзөнөктүү.
- Полимердик заттар.
Бланкалардын конфигурациясына жана өлчөмүнө карата - алар ар кандай болушу мүмкүн. Жумушчу камеранын өлчөмүнө жараша бир нече микрондон (жарым өткөргүч элементтерден) бир нече метрге (татаал катмарлуу конструкциялар) чейинки тетиктер менен иштөөгө болот.
Диффузиялык түзүлүш кантип иштейт
Диффузиялык ширетүү үчүн комплекс төмөнкү негизги элементтерди камтыйт:
- Жумушчу камера. Ал металлдан жасалган жана вакуум жаралган жумушчу чөйрөнү чектөө үчүн иштелип чыккан.
- Стенд - жылмаланган стенд. Жумушчу камера анын үстүнө таянып, ал кыймылдай алат.
- Вакуумдук пломба. Бул камера менен стенддин ортосундагы боштук.
- Ролик механизми жана кысуучу бурама. Алардын жардамы менен камера рельстердин боюнда жылдырып, стендге бекитилет.
- Вакуумдук насос. Жумуш аймагында боштук жаратат.
- Индуктор менен генератор. Алар ширетүүчү тетиктер үчүн жылытуу системасы катары иштешет.
- Ысыкка чыдамдуу штамптар, гидравликалык цилиндрлер жана май насосу берилген басымдын астында тетиктерди кысуу механизмин билдирет.
Модификацияга жараша диффузиялык ширетүүчү түзүлүштөр камералардын формасы жана ыкмасы боюнча айырмаланышы мүмкүналардын мөөр. Ошондой эле бөлүктөрүн жылытуу ыкмалары ар түрдүү. Радиациялык жылыткычтарды, жогорку ток генераторлорун, жаркыраган разряд агрегаттарын, электрондук нур жылыткычтарын колдонсо болот.
Ширетүүдө диффузиялык процесстер
Эгерде жылмаланган металл плиталарды алып, аларды бириктирип, жүктүн астына койсоңуз, анда бир нече ондогон жылдардан кийин металлдардын бири-бирине өз ара киришинин таасири байкалат. Мындан тышкары, кирүү тереңдиги бир миллиметрдин ичинде болот. Кеп нерсе, диффузиянын ылдамдыгы бириктирилип жаткан материалдардын температурасына, заттардын элементардык бөлүкчөлөрүнүн ортосундагы аралыкка, ошондой эле контакттык беттердин абалына (булгануунун жана кычкылдануунун жоктугунан) көз каранды. Ошондуктан анын табигый процесси өтө жай жүрөт.
Өнөр жайда кошулманы тез алуу үчүн ушул шарттардын бардыгын эске алуу менен диффузия процесси тездетилген. Жумушчу камерада:
- Калдык басымы 10-5 мм Hg чейин вакуум түзүңүз же чөйрөнү инерттүү газ менен толтуруңуз. Ошентип, тетиктер кандайдыр бир металл үчүн кычкылдандыруучу агент болгон кычкылтектин таасирине кабылбайт.
- Материалдар даяр тетиктердин эрүү температурасынын 50-70% температурасында ысытылат. Бул алардын элементардык бөлүкчөлөрүнүн кыймылдуу абалына байланыштуу алардын пластикалуулугун жогорулатуу үчүн жасалат.
- Бланкалар 0,30-10,00 кг/мм2 диапазонунда механикалык басымга дуушар болушат, бул атомдор аралык аралыктарды жалпы байланыштарды түзүүгө мүмкүндүк берүүчү өлчөмдөргө жакындатат жанажакын жердеги катмарларга өз ара кириши.
Материалдарды даярдоого талаптар
Ширетүүчү элементтердин бланктарын диффузиялык блокко коюунун алдында алар алдын ала тазалоодон өткөрүлөт. Бланкалардын контакттуу бөлүктөрүн иштетүүнүн негизги максаты жылмакай, тегиз жана бир тектүү беттерди алууга, ошондой эле көзгө көрүнбөгөн майлуу түзүлүштөрдү жана бириктирилген жерди кирден тазалоого багытталган. Дайындалуучу бөлүктөр төмөнкүдөй болот:
- химиялык;
- механикалык;
- электролиттик.
Оксид пленкасы, эреже катары, диффузия процессине таасир этпейт, анткени алар вакуумдук чөйрөдө ысытуу учурунда өзүн-өзү жок кылышат.
Термикалык кеңейүү коэффициенти бирдей эмес заттардын ортосунда диффузиялык ширетүү жетиштүү эффективдүү болбосо же морт тигиш пайда болгондо буфердик жабдыктар колдонулат. Алар ар кандай металлдардын фольга катары кызмат кыла алат. Ошентип, жез фольга кварц бланкаларын диффузиялык ширетүү үчүн колдонулат.
Алынган кошулмалардын мүнөздөмөсү
Бириктирүүчү ширетүүнүн салттуу ыкмаларынан айырмаланып, бул жерде тигиштеги негизги металлга кошумча металл кошулат, диффузиялык ширетүү бириктирүүнүн физикалык-механикалык курамында чоң өзгөрүүлөрсүз бир тектүү тигиш алууга мүмкүндүк берет. Даяр муун төмөнкү мүнөздөмөлөргө ээ:
- тешикчелери жана кабыкчаларынын түзүлүшү жок үзгүлтүксүз тигиштин болушу;
- кошулганда кычкыл кошулмалар жок;
- механикалык туруктуулуккасиеттери.
Диффузия бир заттын экинчи затка кирүү процессинин табигый процесси болгондуктан, материалдардын кристалл торлору контакт зонасында бузулбайт, ошондуктан тигиштин морттугу болбойт.
Титан бөлүктөрүн туташтыруу
Титанды жана анын эритмелерин диффузиялык ширетүү экономикалык эффективдүү жогорку сапаттагы кошулманы алуу менен мүнөздөлөт. Ал медицинада протез тетиктерин жасоодо, ошондой эле башка тармактарда кеңири колдонулат.
Бөлүктөр полиморфтук трансформация болгон температурадан 50º - 100º төмөн температурага чейин ысытылат. Ошол эле учурда материалдарга 0,05–0,15 кгс/мм² бир аз басым жасалат.
Титан эритмесинин химиялык курамы ширетүүнүн мындай ыкмасы менен элементтердин туташуу бекемдигине таасир этпейт.
Усулдун артыкчылыктары
Диффузиялык ширетүү мүмкүн болгондо:
- бир тектүү жана гетерогендүү катуу заттарды бириктирүү;
- бөлүктөрдүн деформациясын болтурбоо;
- кептоочу жана флюс түрүндөгү сарпталуучу материалдарды колдонбоңуз;
- калдыксыз өндүрүштү алуу;
- жабдуу жана чыгаруучу вентиляциянын татаал системаларын колдонбоңуз, анткени процессте зыяндуу түтүн пайда болбойт;
- жабдуу мүмкүнчүлүгү менен гана чектелген байланыш туташуу зонасынын каалаган аймагын алуу;
- ишенимдүү электр байланышын камсыз кылыңыз.
Буга даяр бөлүктүн эң сонун эстетикалык көрүнүшү кошулду,бул, мисалы, ширетүүчү шкаласын жок кылуу сыяктуу кошумча иштетүү операцияларын колдонууну талап кылбайт.
Технологиянын кемчиликтери
Диффузиялык ширетүү татаал технологиялык процесс, анын негизги кемчиликтери төмөнкүлөрдү камтыйт:
- өзгөчө кымбат жабдууларды колдонуу керек;
- өндүрүш аянтына талап, орнотуу олуттуу өлчөмдөргө ээ;
- атайын билимге, көндүмгө жана иш процессин түшүнүүгө болгон талап;
- дайындарды кылдаттык менен алдын ала иштетүүгө сарпталган убакыт;
- чаң соргучту мүмкүн болушунча таза кармаңыз, антпесе көзгө көрүнбөгөн чаң ширетилген тетиктерге түшүп, муундардын кемчиликтерине алып келиши мүмкүн;
- тигиштин сапатын аны жок кылбастан текшерүү кыйын.
Мунун баарын, ошондой эле вакуумдук установкаларды колдонуунун өзгөчөлүгүн эске алуу менен диффузиялык ширетүү жеке колдонуу үчүн эмес, ишканалардын шарттарында гана талап кылынат.
Өнөр жайлык диффузиялык ширетүү жабдуулары
Диффузиялык ширетүүгө арналган өнөр жай жабдууларынын бир нече түрлөрү бар. Алар бири-биринен негизинен ширетилип жаткан материалдардын өзгөчөлүктөрү жана тетиктерди жылытуу үчүн ар кандай системаларды колдонуу менен айырмаланат.
Орнотуу түрү MDVS ийкемдүү жез шиналарды, жезден жана керриттен жасалган жогорку вольттогу өчүргүчтөрдүн контакттык топторун, дат баспас болоттон жана катуу металл эритмелеринен жасалган скважина насостору үчүн газ көтөрүүчү клапандардын тетиктерин өндүрүү үчүн арналган. Система электр менен жылытуу эффектин колдонот.
UDVM-201 тибиндеги ширетүүчү комплекс. Ар кандай маркадагы айнектен материалдарды диффузиялык ширетүү жолу менен байланышты ишке ашырат. Жумушчу бетти жылытуу радиациялык нурлануу ыкмасы менен жүргүзүлөт.
Ширетүүчү жабдуулар USDV-630. Титан жана жез негизиндеги композиттик материалдарды ширетүү үчүн индукциялык жылытууну орнотуу. Мындай системалар чоң бөлүктөрдү жылытууга мүмкүндүк берет.
MDVS-302 тетиктерин жогорку жыштыктагы жылытуу аркылуу диффузиялык ширетүү үчүн машина. Ал транзистордук схемада кичинекей генератордун болушу менен мүнөздөлөт.
