| WYDZIAŁ INŻYNIERII PRODUKCJI P.W. |
|---|
| INSTYTUT TECHNIK WYTWARZANIA |
| LABORATORIUM MATERIAŁÓW METALOWYCH I CERAMICZNYCH |
Nazwisko i imię: Sylwia Skolimowska Mateusz Stankowski |
| Temat ćwiczenia: Łączenie materiałów niekonwencjonalnych na przykładzie połączeń ceramika- metal |
Prowadzący: Arkadiusz Krajewski |
Cel ćwiczenia:
Zapoznanie z technologiami zgrzewania dyfuzyjnego i lutowania aktywnego w próżni, stosowanymi do spajania materiałów ceramicznych z metalami.
Przebieg ćwiczenia:
LUTOWANIE to proces polegający na spajaniu tworzyw metalowych jedno- lub różnoimiennych, a także materiałów niemetalowych (np. ceramiki) za pomocą dodatkowego roztopionego metalu lub stopu, zwanego lutem. Temperatura topnienia lutu jest znacznie niższa od temperatury topnienia elementów łączonych. Połączenia uzyskuje się przede wszystkim dzięki dyfuzji ciekłego lutu w elementy łączone i odwrotnie.
Rozróżniamy 2 najbardziej rozpowszechnione techniki lutowania
- metoda metalizacji proszkowej
- technika lutów aktywnych
ZGRZEWANIE DYFUZYJNE to łączenie materiałów w stanie stałym realizowane w temperaturze 0,5- 0,8 temperatury topnienia łatwiej topliwego materiału i pod dociskiem nie przekraczającym granicy plastyczności łączonych materiałów w danej temperaturze spajania. Łączenie może zachodzić w środowisku: gazów, ciekłych soli oraz najczęściej stosowanej próżni. Połączenie różnych materiałów zachodzi w wyniku dyfuzji wzajemnej w stanie stałym. Proces zgrzewania dyfuzyjnego przebiega w dwóch zasadniczych etapach: adhezyjnym i dyfuzyjnym.
Wnioski
Ze względu na naprężenia własne w złączach ceramiczno- metalowych szczególnie groźne dla ceramiki, przy projektowaniu konstrukcji złączy i realizacji procesu spajania należy pamiętać o podstawowych zasadach:
- masa elementów łączonych, a szczególnie metalowego, powinna być możliwie jak najmniejsza;
- powierzchnia czynna biorąca udział w złączu również powinna być minimalna;
- należy dążyć do stosowania o optymalnych kształtach i wymiarach;
- należy wybrać optymalną metodę relaksacji naprężeń własnych w ceramice;
- szybkość chłodzenia nie może być zbyt duża;
- należy dążyć do takiej intensyfikacji łączenia, aby można było maksymalnie obniżyć temperaturę spajania
Praca domowa
Przy spajaniu ceramiki z metalami najistotniejszym problemem do pokonania jest różnica współczynników rozszerzalności cieplnej obu rodzajów materiałów. Metal, który bardziej się kurczy podczas chłodzenia niż ceramika, tworzy w niej bardzo niekorzystny rozkład naprężeń własnych, które osiągają największe wartości dodatnie przy powierzchniach zewnętrznych ceramiki w strefie złącza. Doprowadza to w rezultacie do obniżenia wytrzymałości połączenia ceramiczno- metalowego lub nawet do pęknięcia w ceramice.
Więc w przypadku B zachodzi najwyższy poziom naprężeń własnych.
Natomiast w przypadku A zachodzi najniższy poziom naprężeń własnych, gdyż zmniejszenie ilości metalu i umieszczenie go pomiędzy dwoma elementami ceramicznymi spowoduje tylko obniżenie wytrzymałości złącza, a nie jego brak .