Diffussionssvetsning är en svetsteknik som främst används vid metallbearbetning. Diffussionssvetsning fungerar på principen om fast-materia diffusion och gör det möjligt att sammanfoga två liknande eller olika metaller. Det används i stor utsträckning inom flyg- och kärnkraftsindustrin.
Diffussionssvetsning är en svetsteknik som främst används vid metallbearbetning. Genom att använda diffusionssvetsning är det möjligt att sammanfoga två olika metaller genom principen om fast-tillstånd diffusion. Denna teknik utförs vanligtvis vid 50 – 70 % av materialens smälttemperatur. Efter att önskad temperatur uppnåtts appliceras högt tryck på materialen. Diffusionssvetsning används i stor utsträckning inom kärnkraftsindustrin och flygindustrin.
Den faktiska processen är flera hundra år gammal och användes för att binda guld och koppar till smycken. Den sovjetiska vetenskapsmannen NF Kazakov beskrev moderna metoder för diffusionssvetsning 1953.
Principen för diffussionssvetsning
Diffussionssvetsning fungerar på principen om diffusion, som är förflyttning av atomer eller molekyler från en region med hög koncentration till en region med låg koncentration. För att sätta igång processen appliceras högt tryck på båda materialen som placeras över varandra. Värme påskyndar processen för diffussionssvetsning. Temperaturen får dock inte vara för hög och sträcker sig mellan 50 – 70 % av metallens smälttemperatur.
Process för diffussionssvetsning
När diffussionssvetsning utförs på två material med liknande kristallin struktur, kläms arbetsstyckena ihop med metallytan mot varandra. En huvudförutsättning för en framgångsrik process för diffussionssvetsning är ytorna på de bundna materialen. Metallytorna måste bearbetas för att vara så jämna som möjligt och hållas fria från rester och kemiska föroreningar. För att framgångsrikt slutföra proceduren för diffusionssvetsning måste allt material som finns mellan arbetsstyckena tas bort.
Efter fastspänningen av materialen appliceras värme och tryck på arbetsstyckena under många timmar. Normalt värms arbetsstyckenas ytor i en ugn eller genom elektriskt motstånd. För att uppnå önskat tryck kan en hydraulisk press användas. Detta möjliggör en exakt mätning av trycket under processen. Om ingen temperaturförändring är avsedd kan den differentiella termiska expansionen utnyttjas för att belasta arbetsstyckena. Vidare kan tryck appliceras genom differentialgastryck mellan arbetsstyckena, dödvikts- eller högtrycksautoklaver.
När man använder metaller som har starka oxidskikt måste diffussionssvetsning ske i en vakuum- eller inertgasmiljö för att säkerställa en korrekt process. Detta skyddar svetsytan från oxidation.
Fördelar och nackdelar med diffussionssvetsning
Även om diffussionssvetsning har många fördelar, finns det några nackdelar med fast-materia-svetstekniken.
Fördelar:
- De fasta materialen uppvisar samma fysiska och mekaniska egenskaper som basmaterialet. Den bundna ytan kan testas genom en dragprovning.
- Svätsningar skapade genom diffusionssvetsning är rena, av hög kvalitet och fria från diskontinuitet och porositet.
- Diffussionssvetsning tillåter sammanfogning av liknande och olika material. Av denna anledning är den allmänt tillämplig.
- På grund av en god dimensionstolerans används diffusionsbindning för att producera komponenter med hög precision och komplexa former
- driftkostnaden är ganska låg och processen är lätt att närma sig.
- Plastisk deformation kan reduceras under diffusion.
Nackdelar:
- Även om driftskostnaden är låg, den initiala installationskostnaden är hög.
- Jämfört med andra svetstekniker är diffussionssvetsning mycket tidskrävande .
- Förberedelsen av arbetsstyckena är kritisk och kan vara svår.
- Den tillgängliga utrustningen begränsar storleken på svetsen.
- Diffusionsbindning är inte tillämpligt för massproduktion.
- Resultatet är mycket beroende av svetsparametrarna, såsom temperatur, tryck, metallytfinish och svetsmaterialet.
