მატერიის ატომები მუდმივ მოძრაობაშია, რის გამოც სითხეები და აირები შეიძლება შერეულ იქნეს. მყარ სხეულებს ასევე აქვთ მოძრავი ელემენტარული ნაწილაკები, მაგრამ მათ აქვთ უფრო ხისტი ბროლის ბადე. და მაინც, თუ ორი მყარი სხეული მიუახლოვდება ატომური ძალების ურთიერთქმედების მანძილს, მაშინ შეხების წერტილში ერთი ნივთიერების ნაწილაკები შეაღწევენ მეორეში და პირიქით. ნივთიერებების ასეთ ურთიერთშეღწევას დიფუზიას ეძახდნენ და ეფექტი იყო ლითონების შეერთების ერთ-ერთი მეთოდის საფუძველი. ასე ჰქვია - ლითონების დიფუზიური შედუღება.
რა შეიძლება შეერთდეს დიფუზიური შედუღებით
ვაკუუმში დიფუზიურ შედუღებას უზარმაზარი ტექნოლოგიური შესაძლებლობები აქვს. მასთან დაკავშირება შეგიძლიათ:
- ერთგვაროვანი და არაერთგვაროვანი სტრუქტურის ლითონები, აგრეთვე მათი შენადნობები. ცეცხლგამძლე ლითონის ნივთიერებები, როგორიცაა ტანტალი, ნიობიუმი და ვოლფრამი.
- არამეტალური ნივთიერებები ლითონებთან: გრაფიტი ფოლადით, სპილენძი მინით.
- სამშენებლო მასალები ლითონის, კერამიკის, კვარცის, ფერიტების, მინის, ნახევარგამტარული სტრუქტურების (ერთგვაროვანი და არაერთგვაროვანი), გრაფიტისა და საფირონის საფუძველზე.
- კომპოზიტური მასალები, ფოროვანი თვისებების და ტექსტურის შენარჩუნებით.
- პოლიმერული ნივთიერებები.
რაც შეეხება ბლანკების კონფიგურაციას და ზომას - ისინი შეიძლება განსხვავდებოდეს. სამუშაო კამერის ზომის მიხედვით შესაძლებელია რამდენიმე მიკრონიდან (ნახევარგამტარული ელემენტები) რამდენიმე მეტრამდე ნაწილებთან მუშაობა (რთული ფენიანი სტრუქტურები).
როგორ მუშაობს დიფუზიური ქარხანა
კომპლექსი დიფუზიური შედუღებისთვის მოიცავს შემდეგ ძირითად ელემენტებს:
- სამუშაო პალატა. იგი დამზადებულია ლითონისგან და შექმნილია სამუშაო გარემოს შესაზღუდად, რომელშიც ვაკუუმი იქმნება.
- სადგამი - გაპრიალებული სადგამი. სამუშაო კამერა ეყრდნობა მას, რომლის გასწვრივ მას შეუძლია მოძრაობა.
- მტვერსასრუტი. არის შუალედი კამერასა და სადგამს შორის.
- როლიკის მექანიზმი და სამაგრი ხრახნი. მათი დახმარებით კამერა გადაადგილდება რელსების გასწვრივ და ფიქსირდება სადგამზე.
- ვაკუუმის ტუმბო. ქმნის ვაკუუმს სამუშაო ზონაში.
- გენერატორი ინდუქტორით. ისინი მოქმედებენ როგორც გათბობის სისტემა შესადუღებელი ნაწილებისთვის.
- სითბომდგრადი დარტყმები, ჰიდრავლიკური ცილინდრები და ზეთის ტუმბო წარმოადგენს მექანიზმს ნაწილების შეკუმშვისთვის მოცემული წნევის ქვეშ.
მოდიფიკაციის მიხედვით, დიფუზიური შედუღების დანადგარები შეიძლება განსხვავდებოდეს კამერების ფორმისა და მეთოდის მიხედვითმათი დალუქვა. ასევე განსხვავებულია ნაწილების გათბობის მეთოდები. შეიძლება გამოვიყენოთ რადიაციული გამათბობლები, მაღალი დენის გენერატორები, მბზინავი გამონადენი, ელექტრონული სხივის გამათბობლები.
დიფუზიური პროცესები შედუღების დროს
თუ აიღებთ გაპრიალებულ ლითონის ფირფიტებს, შეაერთებთ და დააყენებთ დატვირთვას, მაშინ რამდენიმე ათწლეულში შესამჩნევი იქნება ლითონების ერთმანეთში შეღწევის ეფექტი. უფრო მეტიც, შეღწევადობის სიღრმე იქნება მილიმეტრის ფარგლებში. საქმე იმაშია, რომ დიფუზიის სიჩქარე დამოკიდებულია შეერთებული მასალების ტემპერატურაზე, ნივთიერებების ელემენტარულ ნაწილაკებს შორის მანძილზე, აგრეთვე კონტაქტური ზედაპირების მდგომარეობაზე (დაბინძურებისა და დაჟანგვის არარსებობა). ამიტომ მისი ბუნებრივი პროცესი ასე ნელია.
მრეწველობაში, ნაერთის სწრაფად მისაღებად, დიფუზიის პროცესი აჩქარებულია ყველა ამ პირობის გათვალისწინებით. სამუშაო პალატაში:
- შექმენით ვაკუუმი ნარჩენი წნევის დონით 10-5მმ Hg-მდე ან შეავსეთ გარემო ინერტული გაზით. ამრიგად, ნაწილები არ ექვემდებარება ჟანგბადს, რომელიც წარმოადგენს ნებისმიერი ლითონის ჟანგვის აგენტს.
- მასალები თბება სამუშაო ნაწილების დნობის ტემპერატურის 50-70% ტემპერატურაზე. ეს კეთდება ნაწილების პლასტიურობის გასაზრდელად მათი ელემენტარული ნაწილაკების უფრო მოძრავი მდგომარეობის გამო.
- ბლანკები ექვემდებარება მექანიკურ წნევას 0,30-10,00 კგ/მმ დიაპაზონში2, რაც აახლოებს ატომთაშორის დისტანციებს იმ ზომებთან, რომლებიც საშუალებას იძლევა დაამყარონ საერთო ბმები დაურთიერთშეღწევა ახლომდებარე ფენებში.
მოთხოვნები მასალების მომზადებისთვის
შესადუღებელი ელემენტების ბლანკების დიფუზიურ ერთეულში მოთავსებამდე, ისინი ექვემდებარება წინასწარ დამუშავებას. ბლანკების კონტაქტური ნაწილების დამუშავების ძირითადი მიზანია გლუვი, თანაბარი და ერთგვაროვანი ზედაპირების მიღება, აგრეთვე უხილავი ცხიმოვანი წარმონაქმნებისა და ჭუჭყის მოცილება სახსრის არედან. სამუშაო ნაწილების დამუშავება ხდება:
- ქიმიური;
- მექანიკური;
- ელექტროლიტური.
ოქსიდის ფირები, როგორც წესი, არ მოქმედებს დიფუზიის პროცესზე, რადგან ისინი თვითგანადგურების დროს ვაკუუმურ გარემოში გაცხელებისას.
როდესაც დიფუზიური შედუღება არასაკმარისად ეფექტურია ნივთიერებებს შორის, რომლებსაც აქვთ არათანაბარი თერმული გაფართოების კოეფიციენტი, ან წარმოიქმნება მტვრევადი ნაკერი, გამოიყენება ე.წ. ბუფერული ბალიშები. ისინი შეიძლება ემსახურებოდეს სხვადასხვა ლითონის კილიტას. ამრიგად, სპილენძის ფოლგა გამოიყენება კვარცის ბლანკების დიფუზიური შედუღებისას.
მიღებული ნაერთების მახასიათებლები
შედუღების ტრადიციული მეთოდებისგან განსხვავებით, როდესაც ნაკერში ძირითად ლითონს ემატება დამატებითი ლითონი, დიფუზიური შედუღება შესაძლებელს ხდის ერთგვაროვანი ნაკერის მიღებას სახსრის ფიზიკურ და მექანიკურ შემადგენლობაში მნიშვნელოვანი ცვლილებების გარეშე. მზა სახსარს აქვს შემდეგი მახასიათებლები:
- უწყვეტი ნაკერის არსებობა ფორებისა და ჭურვების წარმონაქმნების გარეშე;
- ნაერთში ოქსიდის ჩართვა არ არის;
- მექანიკური სტაბილურობათვისებები.
იმის გამო, რომ დიფუზია არის ერთი ნივთიერების მეორეში შეღწევის ბუნებრივი პროცესი, მასალების ბროლის ბადე არ ირღვევა კონტაქტის ზონაში და, შესაბამისად, არ არის ნაკერის სისუსტე.
ტიტანის ნაწილების შეერთება
ტიტანისა და მისი შენადნობების დიფუზიური შედუღება ხასიათდება მაღალი ეკონომიური ეფექტურობით მაღალი ხარისხის შეერთების მიღებით. ფართოდ გამოიყენება მედიცინაში პროთეზის ნაწილების დასამზადებლად, ისევე როგორც სხვა დარგებში.
ნაწილები თბება ტემპერატურაზე 50º - 100º დაბალ ტემპერატურაზე, რომლის დროსაც ხდება პოლიმორფული ტრანსფორმაცია. ამავდროულად, მასალებზე მოქმედებს მცირე წნევა 0,05–0,15 კგფ/მმ².
ტიტანის შენადნობის ქიმიური შემადგენლობა არ ახდენს გავლენას ელემენტების შეერთების სიძლიერეზე შედუღების ამ გზით.
მეთოდის უპირატესობები
როდესაც შესაძლებელია დიფუზიური შედუღება:
- შეაერთეთ ერთგვაროვანი და ჰეტეროგენული მყარი;
- მოერიდეთ ნაწილების დეფორმაციას;
- არ გამოიყენოთ სახარჯო მასალები სამაგრებისა და ნაკადების სახით;
- მიიღეთ არანარჩენების წარმოება;
- არ გამოიყენოთ მიწოდების და გამონაბოლქვი ვენტილაციის რთული სისტემები, რადგან ამ პროცესში არ წარმოიქმნება მავნე აორთქლი;
- მიიღეთ საკონტაქტო კავშირის ზონის ნებისმიერი ზონა, შეზღუდული მხოლოდ აღჭურვილობის შესაძლებლობით;
- უზრუნველყავით საიმედო ელექტრული კონტაქტი.
ამას დაემატა მზა ნაწილის შესანიშნავი ესთეტიკური გარეგნობა,რომელიც არ საჭიროებს დამატებითი დამუშავების ოპერაციების გამოყენებას, როგორიცაა შედუღების მასშტაბის მოცილება, მაგალითად.
ტექნოლოგიის ხარვეზები
დიფუზიური შედუღება რთული ტექნოლოგიური პროცესია, მის ძირითად ნაკლოვანებებს შორისაა:
- საჭიროა კონკრეტული ძვირადღირებული აღჭურვილობის გამოყენება;
- მოთხოვნა საწარმოო სივრცისთვის, ინსტალაციას აქვს მნიშვნელოვანი ზომები;
- მოთხოვნილება გქონდეთ სპეციალიზებული ცოდნა, უნარები და სამუშაო პროცესის გაგება;
- დრო დახარჯული სამუშაო ნაწილების ფრთხილად წინასწარ დამუშავებაზე;
- შეინარჩუნეთ მტვერსასრუტი რაც შეიძლება სუფთად, წინააღმდეგ შემთხვევაში უხილავი მტვერი შეიძლება დადგეს შედუღებულ ნაწილებზე და გამოიწვიოს სახსრების დეფექტები;
- რთულია ნაკერის ხარისხის შემოწმება მისი განადგურების გარეშე.
ამ ყველაფრის გათვალისწინებით, ასევე ვაკუუმური დანადგარების გამოყენების სპეციფიკიდან გამომდინარე, დიფუზიური შედუღება მოთხოვნადია მხოლოდ საწარმოების პირობებში და არა კერძო გამოყენებისთვის.
ინდუსტრიული დიფუზიური შედუღების მოწყობილობა
არსებობს რამდენიმე ტიპის სამრეწველო მოწყობილობა, რომელიც განკუთვნილია დიფუზიური შედუღებისთვის. ისინი ძირითადად განსხვავდებიან ერთმანეთისგან შესადუღებელი მასალების სპეციფიკით და ნაწილების გათბობისთვის სხვადასხვა სისტემების გამოყენებით.
სამონტაჟო ტიპის MDVS განკუთვნილია მოქნილი სპილენძის საბარგულების, სპილენძისა და კერიტისგან დამზადებული მაღალი ძაბვის გადამრთველების საკონტაქტო ჯგუფების, უჟანგავი ფოლადისგან დამზადებული ჭაბურღილის ტუმბოების გაზის ამწევი სარქველების დასამზადებლად და მყარი ლითონის შენადნობები.სისტემა იყენებს ელექტრო კონტაქტის გათბობის ეფექტს.
შედუღების კომპლექსი ტიპის UDVM-201. ახორციელებს კავშირს სხვადასხვა ხარისხის მინისგან მასალების დიფუზიური შედუღებით. სამუშაო ზედაპირის გათბობა წარმოებს რადიაციული გამოსხივების მეთოდით.
შედუღების მოწყობილობა USDV-630. ტიტანისა და სპილენძის საფუძველზე კომპოზიტური მასალების შედუღების ინდუქციური გათბობის მონტაჟი. ასეთი სისტემები იძლევა დიდი ნაწილების გათბობას.
MDVS-302 მანქანა დიფუზიური შედუღებისთვის ნაწილების მაღალი სიხშირის გათბობის გამოყენებით. ხასიათდება მცირე ზომის გენერატორის არსებობით ტრანზისტორი წრეზე.
