Способ диффузионной сварки материалов через пористую промежуточную прокладку

 

СПОСОБ ДИФФУЗИОННОЙ СВАРКИ МАТЕРИАЛОВ ЧЕРЕЗ ПОРИСТУЮ ПРОМЕЖУТОЧНУЮ ПРОКЛАДКУ, при котором собранные детали нагревают и сдавливают, о тл.ич ающий с я тем, что, с целью повьппения качества сварки сверхпроводящих и тонкостенных элементов за счет снижения температуры процесса путем использования энергии разрушения пористой прокладки , использ.зпот прокладку, пористость каждой границы зерна которой, перпендикулярной к оси растяжения, составляет 1-10%, а сдавливание осуществляют до ее лавинообразного раз рушения. У

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

MUAAC

РЕСПУБЛИК эсЮ, В 23 К 20/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

K ABTOPCKOMV C V

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3560144/25-27 (22) 04.03.83 (46) 30.05.84. Бюл. Ф 20 (72) Н.В. Лебедев и В.Н. Васильев (53) 621.791.66(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 738802, кл. В 23 К 20/00, 30.11.78.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 624745, кл. В 23 К 20/00, 04.01. 76. (54)(57) СПОСОБ ДИФФУЗИОННОЙ СВАРКИ

МАТЕРИАЛОВ ЧЕРЕЗ ПОРИСТУК) ПРОИЕЖУТОЧНУВ ПРОКЛАДКУ, при котором собран.ные детали нагревают и сдавливают, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварки сверхпроводящих и тонкостенных элементов за счет снижения температуры процесса путем использования энергии разрушения пористой прокладки, используют прокладку, пористость каждой границы зерна которой, перпендикулярной к оси растяжения, составляет 1-103, а сдавливание осуществляют до ее лавинообразного раз рушения.

1094708

Изобретение относится к технологии диффузионной сварки и может быть использовано в приборостроении для сварки материалов малых толщин и в электротехнической промышленности для сварки сверхпроводящих элементов и выводов обмоток трансформаторов.

Известен способ диффузионной сварки металлов с металлокерамикой, 1О в котором порошок металлокерамического материала прессуют при температуре ниже температуры рекристалли" зации до пористости 5-25%, затем нагревают и спекают 11) . 15

Недостатком способа является то, что он требует высоких температур нагрева — до 0,7-0,9 температу0 ры плавления соединяемых материа лов. Поэтому способ невозможно при- 20 менять для сварки тонких материалов из-за их коробления и поводок и для сварки сверхпроводящих элементов, так как после нагрева до высоких температур они теряют 2S свойства сверхпроводимости.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ диффузионной сварки материалов через gp пористую промежуточную прокладку, при котором собранные детали нагревают и сдавливают (23.

Недостатком известного способа является низкое качество соединения приЗ5 сварке сверхпроводящих и тонкостенных элементов.

Целью изобретения является повышение качества сварки сверхпроводящих и тонкостенных элементов за счет 40 снижения температуры процесса путем использования энергии разрушения пористой прокладки.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу диффузион- 45 ной сварки материалов через пористую промежуточную прокладку, при котором собранные детали нагревают и сдавливают, используют прокладку, пористость каждой границы зерна ко- 50 торой, перпендикулярной к оси растяжения, составляет 1-10% а сдавливание осуществляют до ее лавинообразного разрушения.

На чертеже показана схема реали- 55 зации способа.

Способ сварки осуществляют следующим образом.

Между свариваемыми деталями 1 устанавливают пористую прокладку 2, в которой поры 3 занимают 1- 10% поверхности поперечных границ зерен, перпендикулярных к оси растяжения у. Затем свариваемые детали 1 нагревают до температуры сварки и сдавливают до тех пор, пока в зоне сварки не произойдет лавинообразное разрушение, которое фиксируют с помощью акустикоэмиссионного прибора

РА3С-3. Лавинообразное разрушение сопровождается сигналами акустической эмисии, величина которых достигает значения (5-Ь) ° 10 импульсов з в секунду.

Прокладки с такой пористостью могут быть изготовлены либо спеканием порошка с последующей прокаткой полученной заготовки, либо вакуумным напылением или гальваническим способом нанесения на свариваемые поверхности.

Благодаря использованию промежуточной прокладки, пористость каждой границы зерна которой, перпендикулярной к оси растяжения, составляет

1- 10%, и сдавливанию до ее лавинообразного разрушения улучшается качество сварки сверхпроводящих материалов малых толщин за счет снижения температуры нагрева, так как используется для соединения дополнительная энергия, выделяемая при лавинообразном разрушении пористой промежуточной прокладки. А уменьшение температуры сварки приводит к снижению термических напряжений в зоне соединения.

Что же касается сварки сверхпроводящих элементов, то соединение элементов происходит не только через прокладку, но и непосредствен-, но между свариваемыми поверхностями, . т.е. получается высокое качество сварки при низкой температуре и давлении, а это снижает и энергетические затраты.

Лавинообразное разрушение прокладки наблюдается в процессе сварки только в том случае, когда пористость каждой границы зерна, перпендикулярной к оси растяжения у, составляет 1-10%. При увеличении этой пористости свыше 10% снижается количество энергии, выделяемой при разрушении промежуточной прокладки, вследствие того, что скорость рас10

Составит ель В. Петросян

Редактор А. Шишкина Техред А.Кикемезей Корректор A »H

Заказ 3491/7 Тираж !037 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 пространения трещин не -достигает значений, при которых происходит лавинообразное разрушение, Лавинообразное разрушение наблюдается при скоростях распространения трещин, равных 8-10 м/с. Т.е. при паристости выше IO разрушение прокладки в зоне сварки происходит раньше, чем достигаются условия лавинообразного разрушения. При пористости ниже I не происходит разрыва достаточно протяженных перемь1чек между порами, слияния цепочек пор в трещины и лавинообразного разрушения прокладки. Независимо от условий сварки разрушение прокладки наблюдается после образования определенного числа пор на единице поверхности, которые являются очагами разрушения.

Пример . Производят сварку сверхпроводящего элемента МТ50 системы 50Ti-50Nb через промежуточную пористую прокладку иэ никеля

94708 4 толщиной 5 мк, в которой поры зани. мают 5 . поверхности поперечных границ зерен, перпендикулярных к оси растяжения. Сварку проводят на ус5 тановке типа А306.08 для диффузионо ной сварки при 350 С и удельном давлении 150-170 MIIa. Лавинообразное разрушение фиксируют и контролируют методом акустической эмиссии.

f0 Использование изобретения, по сравнению с базовым объектом — изготовлением опытно-промышленной партии соединений сверхпроводящего кабеля ИТ50, позволяет повысить качество сварных соединений за счет уменьшения неисправимого брака на

35 сокращения времени сварки в !

О раэ, .так как в результате лавинообразного разрушения прокладки д> в зоне соединения происходит локальное повышение температуры нагрева на

100-150 С от исходной температуры сварки, при этом энергозатраты снимаются на 20 .