Вакуумная термообработка

Вакуумная термообработка Инструменты
Содержание
  1. Вакуумная термическая обработка и холодная сварка: важные процессы в автомобильной и аэрокосмической промышленности
  2. Что такое холодная сварка
  3. Преимущества и недостатки холодной сварки
  4. Применение электродов
  5. Подготовительный процесс
  6. Подбор электродов
  7. Параметры сварки
  8. Преимущества
  9. Недостатки
  10. Пайка в вакууме
  11. Параметры пайки
  12. Факторы влияния
  13. Воздействие на основной металл:
  14. Эффекты присадочного металла:
  15. Эффекты взаимодействия:
  16. Пример
  17. Вакуумные печи
  18. Алюминий и алюминиевые сплавы
  19. Медь и медные сплавы
  20. Сплавы на основе никеля
  21. Цементирование азотированием и нитроцементацией
  22. Сортамент оцинкованных труб
  23. Совмещение с черными металлами
  24. Как работает холодная сварка
  25. Популярные ошибки при работе с холодной сваркой
  26. Особенности пайки
  27. Какую технологию лучше выбрать
  28. Области применения
  29. Нагреватели для вакуумных печей
  30. Сварочные полуавтоматы
  31. Использование флюса
  32. Преобразователи напряжения
  33. Температурный режим при сваривании
  34. Упрочнение науглероживанием и нитроцементацией
  35. Аргонная сварка
  36. Оцинковка труб — обзор технологий
  37. Электрогальваническое цинкование
  38. Горячее цинкование
  39. Термодиффузионное покрытие цинком
  40. Способы сварки
  41. Пример процесса пайки в аэрокосмической отрасли
  42. Состав
  43. Особенности использования
  44. Обновление аддитивного производства
  45. Цинковое покрытие
  46. Преимущества, недостатки холодной сварки
  47. Сварка современными инверторами с импульсными токами

Вакуумная термическая обработка и холодная сварка: важные процессы в автомобильной и аэрокосмической промышленности

Вакуумная термическая обработка

Вакуумная термическая обработка жизненно важна для производителей автомобильных и аэрокосмических компонентов из-за отраслевых требований к максимально возможному качеству. Пайка и обработка поверхности — это две области процесса, в которых используется вакуумная технология.

Холодная сварка

Для соединения используют разные методы, в том числе сварку. Обычно она предполагает направленные и локальные высокотемпературные воздействия источников энергии: тока, плазмы, лазера, газа. Но существует и холодная сварка, применение которой имеет некоторые особенности. Рассмотрим виды такой технологии, их плюсы и минусы.

Что такое холодная сварка

Холодная сварка – это процесс, при котором создаются неразъёмные соединения двух элементов без их нагревания. Термического воздействия нет, поэтому химические и физические свойства сохраняются практически полностью, деформация не происходит. При некоторых методах возможно локальное изменение структуры.

Читайте также:  Сущность процесса пайки и лужения

Холодная сварка – понятие общее, охватывающее несколько способов фиксации составляющих конструкций. Это:

  • метод холодной сварки №1
  • метод холодной сварки №2
  • метод холодной сварки №3

Преимущества и недостатки холодной сварки

Метод холодной сварки №1

Описание первого метода.

Метод холодной сварки №2

Описание второго метода.

Метод холодной сварки №3

Описание третьего метода.

Применение проката из оцинковки

Благодаря высоким эксплуатационным характеристикам и небольшой себестоимости, прокат из оцинковки имеет достаточно широкую сферу применения. Лист оцинкованный используется при строительных работах, в быту, а также при возведении различных конструкций из металла. Иногда невозможно обойтись без сваривания или пайки металлопроката, главной задачей которых является образование крепкого стыка в месте соединения. Это довольно сложная задача.

Безусловно, сварочные работы для изделий из углеродистой стали с низким содержанием углерода проходят без проблем и стыкуются основательно. Однако при наличии защитного цинкового покрытия сделать это становится гораздо труднее.

Для получения прочного и надежного соединения в месте сварки, покрытие должно быть с хорошими показателями теплостойкости, высоким уровнем электропроводимости, с низкой механической напряженностью и идеальной поверхностью, без каких-либо шероховатостей. Чего не скажешь о цинке – мягкий металл, легко плавящийся и обладающий небольшой прочностью.

Следовательно, при проведении сварочных работах электродуговым способом оцинкованного проката произойдет снижение прочности изделия, будут образовываться трещины, поры и иные дефекты в местах получения шва. К тому же появится опасность для специалиста, проводящего подобные работы, так как при нагревании образуются токсичные пары оксида цинка, которые могут навредить легким человека. Поэтому при сварке необходимо обязательно руководствоваться определенной техникой безопасности во избежание появления неблагоприятных симптомов и проблем со здоровьем.

Основной враг любого стального изделия — коррозия. Оцинкованная стальная труба, применяемая при монтаже водо- и газопроводов считается одним из самых доступных материалов, стоимость такой обработки несколько ниже, чем у других способов защиты.

Применение электродов

Чаще метод применим для листовой стали, более полутора миллиметра толщиной. Используется для больших объемов производства, а также для бытового применения. Для работы в различных климатических зонах служат электроды, имеющие стандартное или рутиловое покрытие, изредка с целлюлозным нанесением.

Подготовительный процесс

Все участки, подлежащие свариванию, должны быть подготовлены тщательным образом: обрезаны и сделаны пометки по размерам, неровные отрезки и кромки правятся. После удаления покрытия: механическим или термическим способом, занимаются разделом кромок. Помимо этого, кислотой или обезжиривающими растворами, обрабатывается место, где будет находиться сварной шов.

Подбор электродов

  1. Стандартное покрытие: обладает грубой структурой, хорошо защищен от химических воздействий.
  2. Рутиловое покрытие: шахматный узор увеличивает сцепление с поверхностью, улучшает качество сварки.
  3. Целлюлозное нанесение: создает смеси, которые способствуют быстрому процессу нагрева и расплавления металла.

Параметры сварки

  1. Ток: подбирается в зависимости от диаметра электрода.
  2. Скорость движения: определяется в зависимости от толщины стали.
  3. Профиль шва: его нужно делать равномерным и качественным.
  4. Положение сварщика: оно также влияет на качество сварки.

Преимущества

  • Простота и доступность процесса.
  • Возможность работы в различных климатических условиях.
  • Широкий ассортимент электродов для различных целей.

Недостатки

  • Небольшая прочность шва по сравнению с другими методами.
  • Требуется навык и опыт для качественного выполнения сварочных работ.

Пайка в вакууме

Пайка в вакууме имеет широкое применение в различных отраслях промышленности, особенно в автомобильной и аэрокосмической промышленности. Вакуумные печи используются для производства механически прочных паяных соединений из легких высокопрочных материалов.

Параметры пайки

При пайке необходимо контролировать следующие параметры для получения качественных паяных соединений:

  • Равномерное распределение температуры;
  • Равномерное распределение паяльного материала;
  • Отсутствие воздушных пузырьков;
  • Правильное соотношение атмосферы вакуума;
  • Чистота поверхности металла.

Факторы влияния

На процесс пайки влияют различные факторы, которые оказывают воздействие как на сам металл, так и на взаимодействие между металлами:

Воздействие на основной металл:

  • Изменение микроструктуры основного металла;
  • Изменение механических свойств основного металла.

Эффекты присадочного металла:

  • Образование новых фаз при взаимодействии с основным металлом;
  • Снижение температуры плавления паяльного материала.

Эффекты взаимодействия:

  • Образование площадки между металлами;
  • Образование интерметаллических соединений.

Пример

На рисунке 1а изображена пайка лопаток турбины реактивного двигателя в горизонтальной вакуумной печи, а на рисунке 1b показаны различные аэрокосмические компоненты, спаянные в вакуумной печи с нижней загрузкой.

Пайка в вакууме является важным процессом для обеспечения надежных соединений в различных отраслях промышленности.

Вакуумные печи

Вакуумные печи могут быть как горизонтальными, так и вертикальными по конструкции (рис. 1а, 1б) и обладают техническими преимуществами, к которым относятся:

  • В качестве припоя используется множество различных типов никелевых, никелево-медных, медных, золотых, палладиевых, алюминиевых и некоторых серебряных припоев.
  • Обычно избегают сплавов, содержащих легко испаряющиеся элементы для снижения температуры плавления.
  • Что касается термической обработки стали, припои на основе меди и никеля являются наиболее широко используемыми присадочными металлами.

Алюминий и алюминиевые сплавы

При пайке алюминиевых компонентов важно поддерживать уровень вакуума в диапазоне 10-5 мбар (10-5 торр) или выше. Детали нагревают до 575-590°C (1070-1100°F), в зависимости от сплава. Равномерность температуры имеет решающее значение, обычно ± 5,5 ° C (± 10 ° F) или лучше, и широко распространены многозонные печи с регулируемой температурой. Время цикла зависит от типа печи, конфигурации деталей и крепления деталей. Для крупных деталей и очень плотных загрузок требуются более длительные циклы.

Медь и медные сплавы

Медный присадочный металл, нанесенный на основной металл в виде пасты, фольги, плакированной или твердой меди, может быть припаян в вакууме. Следует признать, что высокое давление паров меди при ее температуре плавления вызывает некоторое испарение и нежелательное загрязнение внутренних частей печи. Чтобы предотвратить это действие, печь сначала откачивают до низкого давления от 10-2 до 10-4 мбар (от 10-2 до 10-4 торр) для удаления остаточного воздуха. Затем температуру повышают примерно до 955°C (1750°F), чтобы обеспечить дегазацию и удалить любое поверхностное загрязнение. Наконец, печь нагревают до температуры пайки – обычно 1100–1120°C (2000–2050°F) – при парциальном давлении инертного газа до 1 мбар (0,75 торр) для предотвращения испарения меди.

Когда пайка завершена, обычно в течение нескольких минут после достижения заданной температуры, изделие медленно охлаждается примерно до 980°C (1800°F), чтобы присадочный металл затвердел. Затем детали можно быстро охладить газовой закалкой, обычно в диапазоне 2 бар.

Сплавы на основе никеля

Пайка сплавов на основе никеля обычно выполняется без какого-либо парциального давления при уровне вакуума в диапазоне от 10-3 до 10-5 мбар (от 10-3 до 10-5 торр). Обычно предварительная выдержка при температуре 920-980°C (1700-1800°F) используется для обеспечения равномерного нагрева больших рабочих нагрузок. После пайки температура печи может быть снижена для дополнительной обработки раствором или закалкой перед охлаждением газа и разгрузкой.

Рис. 2. Типовые сотовые уплотнения

Цементирование азотированием и нитроцементацией

Плазменное (ионное) азотирование (рис. 6) с использованием импульсных генераторов энергии является альтернативой традиционному процессу газового азотирования. Азотирование используется во многих областях для повышения износостойкости и улучшения трения скольжения, а также в компонентах, где важны повышенная несущая способность, усталостная прочность и коррозионная стойкость. Коррозионная стойкость может быть особенно повышена за счет постоксидной обработки плазмой.

Рис. 6. Плазменное азотирование автомобильных коленвалов

Изменения размеров минимальны, а процесс маскирования при селективном азотировании прост и эффективен. При плазменном азотировании газообразный азот используется при низких давлениях в диапазоне 1-10 мбар (0,75-7,5 торр) в качестве источника переноса азота. При температуре выше 1000°C (1832°F) азот становится реактивным при приложении электрического поля в диапазоне 300-1200 В.

Электрическое поле устанавливается таким образом, что рабочая нагрузка находится под отрицательным потенциалом (катод), а стенка печи — под потенциалом земли (анод). Перенос азота обусловлен притяжением положительно заряженных ионов азота к катоду (заготовкам) при процессах ионизации и возбуждения, происходящих в тлеющем разряде вблизи поверхности катода. Скорость переноса азота можно регулировать, разбавляя газообразный азот водородом (более 75%). Чем выше концентрация азота, тем толще слой соединения.

Составной слой состоит из нитридов железа и сплавов, образующихся во внешней области рис. 6, на котором показано плазменное азотирование автомобильных коленчатых валов. Согласно фазовой диаграмме железо-азот, в основном возможны два нитрида железа: бедная азотом гамма-прим (γ’) фаза (Fe4N) и богатая азотом эпсилон-фаза (ε) (Fe2-3N).

Температура заготовки является еще одним важным регулируемым параметром. Глубина диффузионного слоя также сильно зависит от температуры азотирования, однородности детали и времени. При заданной температуре глубина корпуса увеличивается примерно пропорционально квадратному корню из времени. Третьей переменной процесса является мощность плазмы или плотность тока, которая зависит от площади поверхности и влияет на толщину слоя соединения.

Плазменная нитроцементация достигается добавлением небольших количеств (1-3%) метана или газообразного диоксида углерода в смесь азота и водорода для получения слоя углеродсодержащего эпсилон (ε) соединения (Fe2-3CxNy). Он обычно используется только для нелегированных сталей и чугунов.

Сортамент оцинкованных труб

Как уже говорилось, собственного стандарта такие изделия не имеют. Сортамент определяет ГОСТ 10704, стальные оцинкованные трубы согласно ему могут иметь диаметр от 10 до 1420 мм.

Хотя стоит отметить, что практически не выпускаются оцинкованные трубы, диаметр которых больше чем 530 мм. Экономическая целесообразность выпуска таких труб отсутствует, для защиты от коррозии применяют другие технологии.

Если вам нужен водопровод или газовая линия с повышенной стойкостью к коррозии, смело можете останавливать свой выбор на оцинкованных трубах. При покупке обращайте внимание на целостность и качество покрытия.

Совмещение с черными металлами

Работа по свариванию оцинкованного и углеродистого проката требует осторожности и скрупулезности. Различия в температурном режиме нагревания металлов на рабочих участках могут привести к появлению коробления и остаточного напряжения, попаданию Zn в область шва, что в дальнейшем повлечет за собой диффузию и, как следствие, растрескивание поверхности.

Перед началом сварки необходимо вымерять параметры шва, очистить участок от оцинковки (механическим способом и ортофосфорной кислотой). Стык зоны тоже зачищается и обезжиривается.

Сварка применяется электродуговая, а также с помощью газа. Возможно использование ручного и механического способа, шов получают наплывом с отрывом электрода, после проковывают.

Как работает холодная сварка

Вакуумная термообработка

Как холодная сварка работает? Она соединяет друг с другом элементы за счёт клеящих свойств эпоксидной смолы. Это вещество имеет жидкую форму, поэтому дополняется добавками и отвердителем. Последний запускает химическую реакцию, обеспечивающую отверждение смеси. За счёт этого создаются прочные соединения. Достигается высокая адгезия, то есть сцепление контактирующих поверхностей, основанное на возникающих в поверхностных слоях межмолекулярных взаимодействиях.

В клеи добавляются наполнители, придающие соединениям однородность. Другие компоненты растворяют окислы, действуют на поверхностные металлические слои. При этом атомы соединяемых деталей стремятся друг к другу. Частицы после склейки находятся максимально близко – почти так же, как в кристаллической решётке. Это похоже на изменения, происходящие в сварочной ванне, создаваемой при классической горячей сварке.

Популярные ошибки при работе с холодной сваркой

Пользователи делают такие ошибки:

Эти ошибки ухудшат результат, снизят прочность соединений.

Особенности пайки

Процесс получения прочного соединения с помощью применения припоя. Во время повышения температуры его основа наполняет стык между деталями, в оцинкованном металлопрокате термовоздействие распространяется и на само покрытие из цинка. Температурный диапазон зависит от химсостава припоя. Он бывает двух видов:

Применение столь высоких температурных режимов приводят к выделению доли токсичных веществ в окружающую среду. Поэтому сварочные работы, а также пайку оцинкованных листов следует проводить в хорошо проветриваемом пространстве, либо обустроить рабочее место на улице с максимально доступным потоком воздуха к сварщику. Еще не стоит забывать о технике безопасности, а также о применении средств индивидуальной защиты и специализированной экипировке во избежание причинения вреда работнику.

Вакуумная термообработка

Какую технологию лучше выбрать

Вакуумная термообработка

Выбор технологии зависит от нескольких факторов: свойств металлов, целей сварки, характеристик фиксируемой конструкции, особенностей ремонта. Так, в домашних условиях можно пользоваться только клеящими составами, причём безопасными, выпускаемыми в удобной форме. Такая холодная сварка хорошо клеит мебель, некоторые строительные, отделочные материалы, корпусы бытовой техники.

Но для металлических изделий, к которым предъявляются высокие требования, подходит полноценная сварка, причём стандартными методами. Только такие технологии позволяют получать прочные, долговечные, качественные швы, благодаря которым даже тяжёлые, многокомпонентные конструкции выдерживают повышенные нагрузки, долго служат, не изнашиваются.

Компания Profbau выполняет качественную, оперативную сварку: аргонодуговую (TIG), электродуговую полуавтоматическую в газовой защитной среде (MIG/MAG), дуговую ручную с электродами (MMA), лазерную, а также роботизированную.

Мы гарантируем высокую точность, соответствие геометрии и размеров изделий заданным параметрам. Работаем по стандартам, по индивидуальным эскизам, чертежам или техническим заданиям. Благодаря экономному расходованию материалов и выполнению заказов на собственных площадях формируем адекватные ценовые предложения. Чтобы уточнить подробности, позвоните нам, оставьте заявку на обратную связь на сайте или напишите на E-mail.

Области применения

Вакуумная термообработка

Сфера применения зависит от назначения клея, от его состава. Холодную сварку используют для локального ремонта:

Холодную сварку рекомендуется применять только для точечных ремонтных работ, для склеивания небольших или средних по размерам участков. Такая технология не может заменить сварные полноценные швы. Хотя прочность современных качественных клеев высока, всё же критические нагрузки соединения выдерживать не способны.

Нагреватели для вакуумных печей

Компания Полимернагрев производит различные типы нагревательных элементов для вакуумных печей, в зависимости от сферы применения и необходимого температурного режима. Звоните нам по телефону и получите подробную консультацию уже сегодня!

Сварочные полуавтоматы

Более востребован при массовом производстве, при использовании оцинковки с толщиной стали свыше 0,6 миллиметров. Работы ведутся полуавтоматическим сварочным аппаратом, сварной шов формируется при взаимодействии соединения аргона с углекислотой с помощью применения омедненной проволоки (0,8 – 1,6 мм), плотность тока 200 А на квадратный миллиметр.

Делаются расчеты на соотношение размеров и геометрии шва, если это необходимо проводится рихтовка и правка стали, фаски обычно не снимают, оставляя технологический зазор от полутора до двух миллиметров.

Использование флюса

Покрытие чаще всего оставляют. Флюс наносят на нагретую, обезжиренную поверхность. Присадочный продукт содержит медь (свыше шестидесяти процентов), кремний, а также олово. Из недостатков метода можно выделить невысокую прочность такого сварного соединения.

Для восстановления защитных свойств околошовной зоны применяются различные краски на основе цинка, в том числе, эпоксидка, неорганическая силикатная, цинковый припой, аэрозоль и прочие средства. Вначале поверхность шва очищается от окалин, остатков шлаковых отложений, затем проводится обезжиривание, после высыхания наносится краска. Технически контактная сварка оцинкованного металла, в какой — то мере, тоже является полуавтоматом, так как проходит на спецмашинах с использованием ручного вмешательства. Она применима в широком производственном цикле, с толщиной металла менее полу миллиметра. Дополнительной обработки от коррозии не предусмотрено, за счет специфики процесса.

Вакуумная термообработка

Преобразователи напряжения

Горение дуги напрямую связано с источником питания. Современные агрегаты, такие как инвертор, позволяют расширить функциональность данного оборудования. Они используются при сварке различного вида материалов (черные, цветные, их сплавы, оцинковка). С помощью цифровых технологий управления появилась уникальная возможность автоматически управлять процессом, задавая параметры сварочной дуги, исходя из характеристик металлов, предназначенных для сварки, сечение присадочного материала и прочих данных. В результате сварной шов получается довольно прочным, полностью проваренным, без наплывов и других дефектов.

Для работы с подобным аппаратом специалист должен иметь достаточный опыт. Предварительно все элементы, подлежащие сварке, зачищают и обезжиривают. Сварка инвертором проходит с показателем тока на 5-10А ниже стандартных значений, в импульсном режиме. Шов образуется плавными движениями, с углом наклона горелки или электрода под сорок пять градусов. Точность аппаратной настройки позволяет применять присадочный продукт небольшого диаметра. После окончания сварки, поверхность очищается от шлака, шов проверяется на наличие дефектов, в заключении проводится проковка металла.

Температурный режим при сваривании

Электросварочная дуга представляет собой мощнейший электроразряд в условиях газа и пара, заряженных ионами, между специальными электродами, расположенными под напряжением. Температура плавления цинка составляет 420С, а его испарение начинается с 907С. При сварочных работах с использованием покрытых и вольфрамовых электродов, Zn обычно выгорает с появлением окислов белого цвета. Исходя из этого, режим сварки выбирают с учетом толщины, которую имеет металлопрокат, а также размера слоя оцинковки (нагрузка тока чаще всего ниже, чем у листовой стали, не имеющей покрытия). Если используется бронза, у которой температура плавления гораздо ниже, чем у стали, сварка цинковых изделий упрощается. Однако имеются и минусы у такого способа: высокая себестоимость такой процедуры и снижение прочностных характеристик соединения.

Упрочнение науглероживанием и нитроцементацией

«Вакуумное» науглероживание при низком давлении (LPC) или «вакуумное» азотирование при низком давлении (LPCN) в сочетании с закалкой газом под высоким давлением (HPGQ) или закалкой в ​​масле (OQ) становятся все более популярными за последнее десятилетие, причем такие отрасли, как аэрокосмическая, автомобильная и коммерческая термообработка, лидируют в использовании этой технологии (рис. 3-5). Принято считать, что низкое давление можно определить как науглероживание менее 27 мбар (20 Торр), обычно при температурах от 830 до 980°C (1525-1800°F) для науглероживания и 800-900°C (1475-1650°F) для нитроцементации. В последние несколько лет более высокие температуры науглероживания – до 1200°C (2200°F) в некоторых случаях – использовались для некоторых современных материалов. Также растет интерес к хромомарганцевым сталям как к альтернативе более дорогим традиционным маркам сплавов.

Рис. 4. Валы большегрузных автомобилей с науглероживанием низкого давления и закалкой в ​​масле

В этих программах необходимо учитывать химический состав материала и площадь поверхности, а также начальный и конечный уровни поверхностного углерода. Прогнозирование глубины наплавки и профилей твердости является наиболее очевидным результатом этих программ, при этом продолжаются исследования в области прогнозирования микроструктурных результатов, таких как размер и распределение карбида, а также уровни остаточного аустенита.

Рис. 5. Шестерни автомобильных трансмиссий науглероженные низкого давления и закаленные газом высокого давления

Аргонная сварка

Возможно проведение ручного сварочного процесса с использованием защитного газа аргона, который формирует поток, защищающий расплавленный металл от окисления. Применим для оцинкованных листов, толщиной 0,3 -1 миллиметр.

Подготовка осуществляется обычным способом: разделка, очистка, обезжиривание, все, как и в предыдущем методе. Современное оборудование позволяет качественно осуществлять сварочные работы на оцинкованных листах. Благодаря увеличенному обзору можно грамотно просчитать нужную ширину шва и корректно зачистить необходимый участок. Для того, чтобы расплавленный металл не попадал на поверхность и не портил эстетичный вид изделия, лучше применить асбестовое полотно или различные защитные составы.

Обработка кромки и неплавящегося электрода делается при помощи раствора с хлористым цинком, либо ортофосфорной кислотой. В зависимости от толщины покрытия формируется темп работы сварщика (чем он толще, тем медленнее идет процесс). Рабочий угол должен составлять четко семьдесят градусов, небольшая амплитуда горелки поможет удалить остатки цинка, обеспечит правильность шва и надежность соединения. Заточка применяемого электрода отвечает за глубину и ширину стыка. Для тонкой оцинковки чаще всего используются электроды с диаметром 1,6 миллиметров, под углом в тридцать градусов. Шов делают в виде чешуек, с постоянным интервалом, для исключения непроваренных зон интенсивность тока составляет 10 — 30А.

Убираются части шлака и прочих отложений. Для обеспечения антикоррозийных свойств и придания эстетического вида, зачищенные зоны покрываются цинковой грунтовкой или другими спецкрасками. Некоторые небольшие участки чаще всего повторно цинкуют.

Оцинковка труб — обзор технологий

Покрытие цинка может наноситься и на наружную, и на внутреннюю поверхность трубы, в зависимости от условий применения. Покрытие на трубы оцинкованные стальные наносится по различным технологиям, выбор которых зависит от габаритов изделий, предъявляемых требований к качеству и прочности слоя цинка.

Стальные оцинкованные трубы получают следующими способами.

Электрогальваническое цинкование

Один из наиболее применяемых способов нанесения цинковых покрытий. Основан на растворении цинковых электродов в растворе электролита под действием электрического тока. В процессе электролиза цинк осаждается на поверхности трубы.

Кроме того, утилизация электролита, применяемого для получения трубы из оцинкованной стали, достаточно дорогостоящий и экологически опасный процесс.

Горячее цинкование

Данный способ позволяет получить наиболее надежное покрытие, в промышленных масштабах применяется достаточно часто. Для нанесения покрытия заготовку помещают на определенное время в расплав цинка.

К недостаткам применения такого метода стоит отнести его значительную стоимость. Кроме того на поверхности труб могут образовываться наплывы, происходит залипание резьбы, поэтому будет требоваться повторная механическая обработка.

Существует ограничение по марке стали, к которой может применяться такой способ — содержание углерода не более 0,24%.

Термодиффузионное покрытие цинком

Несмотря на низкую производительность линий по нанесению цинковых покрытий таким способом, термодиффузионное цинкование применяется достаточно часто, в основном, при высоких требованиях к качеству покрытий.

Стальная оцинкованная труба получается путем нанесения на поверхность заготовки паров цинка, весь процесс осуществляется в герметичных емкостях, что обеспечивает высокую экологическую безопасность процесса.

К преимуществам данного метода можно отнести следующие показатели:

Стоит отметить, что труба из оцинкованной стали, полученная по такой технологии, несколько дороже, и внешний вид таких изделий несколько хуже — отсутствует характерный цинковый блеск.

Существует несколько способов защитить уже смонтированные коммуникации путем нанесения цинка.

Холодное цинкование, по своей сути, является покраской цинкосодержащим составом. Данное покрытие может служить не менее 5-6 лет, хотя и обладает чувствительностью к механическим повреждениям.

Напыление цинка газотермическим способом. Данный метод позволяет получать покрытие при помощи газоплазменного нанесения порошка цинка на поверхность трубы. Срок эксплуатации покрытия составляет 7-8 лет. Покрытие отличается пористостью, стойкость к повреждениям также невысока.

Способы сварки

Так как в основе листа из оцинковки лежит сталь, то методы сварки идентичные, как и у другого углеродистого сырья. Существуют такие способы сварочных работ:

Пайку делают с помощью газовой горелки и ацетилена, обычно сначала наносят сделанный в равных пропорциях раствор нашатыря с хлорным литием, после паяют.

Рассмотрим самые востребованные способы сварки более детально.

Пример процесса пайки в аэрокосмической отрасли

Сотовое уплотнение (рис. 2) представляет собой компонент реактивного двигателя, предназначенный для повышения эффективности двигателя за счет окружения аэродинамического профиля или лопатки турбины и предотвращения потока воздуха вокруг концов лопаток. Сотовые уплотнения изготавливаются из различных суперсплавов никеля и кобальта, предназначенных для работы в суровых условиях эксплуатации реактивных двигателей.

Состав

Вакуумная термообработка

В составе несколько компонентов:

Состав зависит от рецептуры конкретного производителя, но всё же все компании-изготовители придерживаются определённых пропорций. При их нарушении клей не будет обладать нужными свойствами, не выполнит свои задачи.

Особенности использования

Вакуумная термообработка

Способ применения подробно описывается производителем на упаковке либо в прилагаемой инструкции. Обычно стандартный процесс склейки включает следующие этапы:

При работах с сухой сваркой нужно соблюдать меры безопасности: защищать руки плотными перчатками, исключать попадание клея на слизистые оболочки или открытые участки тела, использовать защитные очки, не допускать контактов смеси с пищевыми продуктами. Хранить герметичную тару с содержимым надо в зоне, удалённой от детей, от домашних животных, от прямых солнечных лучей. При попадании состава в глаза тщательно их промойте.

Обновление аддитивного производства

Прокатка и прихватка — два наиболее важных этапа в процессе сборки перед пайкой. Прочная липкость необходима для обеспечения плотного контакта и прочного соединения во время пайки. Все размеры устанавливаются в процессе прихватки. Допуски на пайку обычно составляют 0,25–0,50 мм (0,010–0,020 дюйма).

Надлежащая очистка является еще одним важным этапом перед пайкой. Перед подготовкой к пайке следует приложить все усилия, чтобы убедиться, что деталь чистая и не содержит оксидов, загрязнений и масел. Печной цикл столь же важен, как и подготовка детали для успешной операции пайки. Детали, которые изменяются слишком быстро, подвержены риску деформации и неравномерной температуры по всей сборке. Детали, которые не стабилизированы, не будут видеть надлежащего потока пайки. Если сборка охлаждается слишком быстро, существует риск деформации, растрескивания при охлаждении паяного соединения и разбрызгивания.

Рис. 3. Семейство авиакосмических, автомобильных и промышленных компонентов, иллюстрирующих универсальность науглероживания при низком давлении.

Пайка этих жаропрочных никелевых сплавов обычно выполняется при температуре 1040-1200°C (1900-2200°F) в вакууме от 10-4 до 10-5 мбар (от 10-4 до 10-5 торр). Пайку проводят при температуре на 40-65°C (100-150°F) выше температуры плавления припоя.

Общие проблемы включают разбрызгивание припоя, растрескивание при закалке и деформацию. Все эти проблемы можно предотвратить, контролируя чистоту детали, используя правильную технику установки, разрабатывая правильный рецепт пайки и правильно эксплуатируя печь. Многократная повторная пайка может быть выполнена с использованием более коротких циклов пайки при несколько более высоких температурах. Защитные краски, такие как оксид алюминия (предпочтительно), могут применяться для снижения риска нежелательного растекания при пайке.

Цинковое покрытие

Так как цинк (Zn) выступает в качестве активного металла с отрицательным зарядом, в соединении с железом (Fe), то он образует гальваническую пару, которая надежно защищает сталь от вредных внешних воздействий. Повреждение, либо намеренное удаление покрытия влечет за собой снижение антикоррозийных свойств. Однако для упрощения и повышения качества сварочных работ лучше все-таки снять цинковый слой с помощью шлифовальной машинки или абразива с зоны будущей сварки. Однако следует убедиться, что снятый слой будет минимальным. Профессионалы, имеющие достаточно большой практический опыт работы с оцинковкой, чаще всего выжигают покрытие газовой горелкой или сварочной дугой, что делает метод более щадящим, нежели механический способ удаления абразивом.

Преимущества, недостатки холодной сварки

Есть и другие виды холодной сварки, не предполагающие использование клеев, но формирующие прочные соединения при грамотном подходе. Они подходят только для металлических заготовок и деталей и требуют работы специалистов, а также использования оборудования.

При холодной сварке под давлением к соединяемым элементам прикладывается значительная сила, под воздействием которой стыкуемые поверхности деформируются пластически и соединяются. Нагрева нет, температура окружающей среды – нормальная или отрицательная. Вакуум или другие особые условия не нужны, работы выполняются на воздухе. Фазы расплавления нет, как и диффузии. Соединяемые части соединяются за счёт схватывания, достигаемого сжатием элементов друг с другом или их скольжением с давлением.

Учёные считают такой метод одним из самых древних. В музее ирландской столицы среди экспонатов есть золотой короб, относящийся к периоду поздней бронзы. Эксперты полагают, что стенки и дно соединены как раз под давлением.

Способ используют для соединения металлов с высокой пластичностью, то есть относительной мягкостью. Это алюминий, медь, титан, серебро, цинк, никель, золото, железо, свинец, кадмий, олово. Для фиксации применяется мощное оборудование, по конструкции напоминающее пресс. Станок имеет два пуансона, оказывающих давление (или один и неподвижную платформу), а также прижимы – рабочие зоны, между которыми располагаются соединяемые детали.

Для получения ожидаемых результатов аппарат нужно тщательно настраивать. Особенно важно контролировать степень сдавливания пуансонов и их диаметры, вылет заготовок из цанг (при стыковой методике), показатель удельного давления, деформацию. Нужно подготовить фиксируемые детали: удалить с них оксидную и органическую плёнку, зачистить поверхности до гладкости, правильно расположить в станке, а также подобрать подходящий режим работы машины.

Холодную сварку под давлением используют в приборостроении, при производстве бытовой техники, корпусов полупроводниковых устройств, лёгких каркасов, теплообменников, при монтаже проводки, а также при соединении кабельных оболочек, элементов коммуникационных сетей, проводов электротранспорта (трамваев, троллейбусов).

Сварка современными инверторами с импульсными токами

Вакуумная термообработка

Ещё одна методика предполагает термическое воздействие, но умеренное, без значительного нагрева. Холодной такая сварка называется условно. Для неё используют современный инверторный сварочный аппарат, работающий в режиме Cold Weld. Оборудование локально направляет импульсный ток малой силы. Энергия поступает с перерывами и умеренным воздействием, поэтому нагрев слабый, что исключает деформации. Инверторная холодная импульсная сварка используется при кузовном автомобильном ремонте, производстве украшений и аксессуаров для декора интерьеров, изготовлении корпусов техники (а также устранении их трещин, разломов),

Оцените статью
Про пайку
Добавить комментарий