Способ контроля процесса сварки давлением с подогревом с принудительным деформированием

 

СООЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН. Я0.„1088902 уд) В 23 К 20/14

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Q0 с©

Ю

0 (21) 3568127/25-27 (221 29.03.83 (46) 30 ° 04.84. Бка. 1 lб (72 1 3.С . Каракозов, В.Е. Тарлавский,, В.М. Кулеба, 5.Н. Исаев, В.Г. Панае тов и Е.Н. Власов (711 Московский вечерний металлургический инстиут (53) 621.791.66(088.8 ) (561 li Авторское свидетельство СССР

11- 778972, кл. В 23 К 20/00, 02.01.79

2. Авторское свидетельство СССР

Р 766791, кл. В 23 К 20/00, 07.09.79, (54)(57 ) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА

СВАРКИ ДАВЛЕНИЕМ С ПОДОГРЕВОМ С ПРИНУДИТЕЛЬНЫМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ по величине сопротивления деформации свариваемых материалов, которую сравнивают с эталлоной, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью обеспечения воэможности контроля при сварке через промежуточную прокладку из дисперсных металлических порошков с размерами частиц менее 10 мкм, в качестве эталлоной используют величину сопротивления сверхпластической деформаыИи промежуточной прокладки из соответствующего компактного материала.

1088902

Изобретение относится к сварке, давлением с подогревом, в частности к способам контроля процесса сварки.

Известен способ контроля качества соединений при сварке. давлением, при котором измеряют максимальное значение силы сопротивления одноосной деформации деталей и при снижении силы сопротивления до 0,25-0,50 ее максимального значения сварку прек- 1б ращают j1).

Недостатками способа является накопление микроскопической пластической деформации в процессе контроля (как на стадии повышения силы сопротивления до максимального значения, так и на стадии снижения ее величины), а также непригодность способа для контроля процесса сварки через промежуточные прокладки, когда 2О пластическая деформация свариваемых материалов минимальна нли отсутствует.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ контроля

25 процесса сварки давлением с подогревом с принудительным деформированием по величине сопротивления деформации свариваемых материалов, которую сравнивают с эталонной (2 1 .

ЗО

Недостатком способа является его непригодность для контроля процесса сварки давлением через промежуточные прокладки из дисперсных металлических порошков, Цель изобретения — обеспечение воз15 можности контроля при сварке через промежуточную прокладку из дисперсных металлических порошков с размером частиц менее 10 мкм.

Поставленная цель достигается тем, 4О что в способе контроля процесса сварки давлением с подогревом с принудительным деформированием по величине сопротивления деформации свариваемых материалов, которую сравнивают с эталонной, в качестве эталонной используют величину сопротивления сверхпластической деформации промежуточной прокладки из соответствующего компактного материала. 50

На фиг.1 представлена зависимость сопротивления пластической деформации прессуемого порошка прокладки (Рп ) и компактного материала (Р ) от величины деформации; на фиг.2 — зависимость прочности соединения при сварке через промежуточную прокладку

Я и ) и компактного материала (4 ) .

Способ осуществляют следующим образом.

Исходную промежуточную прокладку необходимых размеров с плотностью порядка 50Х и прочностью, предотвращающей разрушение, получают предварительным холодным прессованием дисперсного порошка с размером частиц менее 1- мкм свариваемого или другого материала.

Затем прокладку помещают между соединяемыми поверхностями и после нагрева осуществляют по схеме прину-. дительного деформирования совместное горячее прессование прокладки и сварку иэделия при температурно-скоростных условиях деформирования, соответствующих сверхпластической деформации компактного материала, иэ которого изготовлен порошок.

Контроль процесса формирования прокладки выполняют по диаграмме

Р> -Е (фиг.1}, т.е. по величине сопротивления пластической деформации прессуемого порошка прокладки, и сравнивают с эталонной диаграммой сверхпластической деформации соответствунищего компактного материала

P - -Я при данных условиях деформировапия.

В процессе горячее прессование— сварка растет плотность порошковой прокладки, уменьшается пористость, механические свойства приближаются к аиалогичным свойствам компактного сверхпластического материала (фиг.1, участок 11. При этом напряжения течения P, возникающие в прокладке из прессуемого порошка, меньше, чем в компактном сверхпластичном материале Р> и свариваемом материале Р„„ при аналогичных термодеформационнЬас режимах обработки. Это позволяет исключить или значительно ограничить объемную пластическую деформацию свариваемых деталей. В точке 5 в прокладке проявляются сверхпластические свойства соответствующего компактного материала, с этого момента и далее на участке Й Р1,=Р, что свидетельствует о завершений компактирования порошка прокладки. Прн этом работа прессования порошка до точки 5 меньше работы сверхпластической деформации компактного материала до точки 5 на величину, определяемую площадью OP>SP, что сггособствует снижению энергозатрат.

1088

Одновременно формируется соедине-. ние между материалом прокладки и свариваемыми деталями и растет его прочность (фиг.2, участок 1). Высокая активность металлического порошка способствует интенсивному схватыванию и образованию прочных металлических связей в плоскости контакта свариваемой поверхности с прокладкой. Однако на участке 1 (фиг.2 ) сварное сое- 10 динение при испытаниях на растяжение разрушается по материалу прокладки, причем разрушающее напряжение

h меньше прочности соответствующего компактного сверхпластичного материала g> . В точке 5 и далее на участке и (фиг. 2) достигается равнопрочность материала прокладки и компактного сверхпластпчного материала, т.е. 6 „ = 6 5 . Дальнейшее 20 принудительное деформнрование нецелесообразно и процесс прекраща"ют. Так как максимальные значения

Р и и Ьп Равные Р5 и Ь, достигаются одновременно при степени ?5 деформации Я (фиг. 1 и 2 1, то, контролируя процесс горячее прессованиесварка по диаграмме P- f, можно всегда определить точку 5 соответствующую достижению сверхпластическо-. 30 го состояния в материале порошковой прокладки и свидетельствующую о завершении формирования сварного соединения.

Пример. Проводят контроль процесса сварки давлением образцов из крупнозернистого никеля НП2 через промежуточную прокладку из порошка

902 . 4 злектролитического никеля ПНЭ-1 с размером частиц <10 мкм. Предварительно прокладку прессуют при комнатной температуре со скоростью

20 мм/мин до усилия 100 MIIa. Остаточная пористость порядка 50Х. Режим сварки с принудительным деформированием соответствует условиям сверхпластической деформации компактного мелкозернистого никеля: температура

750 С скорость деформации (2"5) 10 с длительность процесса 5 мин. Процесd контролируют по диаграмме P- f . В момент окончания процесса напряжение течения составляет 30 МПа, что соответствует на эталонной кривой напряг жению сверхпластического течения никеля при данном режиме термодеформационной обработки. Получено сварное соединение с прочностью при растяжении 400-430 МПа, равной прочности компактного никеля после отжига при

750-800 С. Объемная пластическая деформация никеля НП2 после сварки не превьппает 0,4-0,7Х.

Металлографические исследования . показывают, что в зоне соединения сформировалась общая граница, поры и несплошности отсутствуют. При сварке через сверхпластичную промежуточную прокладку из компактного никеля на данном режиме для получения равнопрочного соединения требуется объемная пластическая деформация никеля

НП2 4-57..

Использование изобретения по сравнению с прототипом, являющимся базовым объектом, позволяет сократить расход дефицитного материала.

Фиг. Г зниипи Заказ 2784/12

Тираж 1037 Подписное ф в УЩП йДатен, и

r, Ужгород, ул. Проектиаа, 4