Состав для термитной сварки меди

 

Изобретение относится к специальным видам сварки, а именно к составам для термитной сварки материалов из меди и ее сплавов. Целью изобретения я вляется улучшение качества сварного соединения путем повьш1ения прочности и электропроводности. Для ее достижения в термитной смеси для сварки меди в качестве восстановителя используют аморфный бор

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) 01) (51) 4 В 23 К 23/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4121992/31-27 (22) 23.09.86 (46) 30.12.87. Бюл. № 48 (71) Ленинградский технологический институт им.Ленсовета (72) П.Е.Дуденко, Н.М.Головина, Ю.M.Григорьев, M.В.Ушаков, С.В.Бердников и В.В.Андреев (53) 621.791.04 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 77895, кл. В 23 К 23/00, 6.11.47.

Авторское свидетельство СССР

И- 92367, кл. В 23 К 23/00, 18.05.50.

Патент .CIllA ¹ 4033399, кл. В 23 К 23/00, 05 ° 07.77.

Патент Великобритании № 1436496, кл. В 23 К 23/00, 19.05.76. (54) СОСТАВ ДЛЯ ТЕРМИТНОЙ СВАРКИ МЕДИ (57) Изобретение относится к специальным видам сварки, а именно к составам для термитной сварки материалов из меди и ее сплавов. Целью изобретения является улучшение качества сварного соединения путем повышения прочности и электропроводности. Для ее достижения в термитной смеси для сварки меди в качестве восстановителя используют аморфный бор (4,0 — 9,9 мас.Ж) и дополнительно связующее (0,1 — 0,5 мас.Х) при содержании оксида меди 90,0

95,5 мас.X. В качестве связующего используют коллоксилин фторкаучук или силикат натрия, а в качестве оксида меди — оксид меди I или II или их смесь в соотношении 2:1-1:2. При использовании аморфного бора в результате его реакции с оксидом меди образуется оксид бора, который является флюсом. Кроме того, аморфный бор обеспечивает при сварке создание восстановительной газовой защитной среды. 3 с.п. ф-лы, 1 табл.

136

Изобретение относится к сварке, а именно к составу для термитной сварки меди, Целью изобретения является улучшение качества сварного соединения путем повышения прочности и электропроводности.

Поставленная цель достигается применением аморфного бора, связующего и соотношением компонентов состава.

При соединении меди и ее сплавов в условиях высокотемпературного нагрео ва (1100 С) происходит охрупчивание металла вследствие диффузии кислорода и водорода из атмосферы. При экзотермической сварке зти проблемы исключаются ввиду кратковременности процесса (1 — 5 с) и из-за обра- зования защитной газовой восстановительной среды — субокислов бора ВО, В О, . В О, водорода и азота. При использовании аморфного бора в термитной смеси в продуктах сгорания образуется наплавленный металл .(медь) и оксид бора, который является флюсом. Преимущества применения бора в качестве восстановителя связаны, в первую очередь, с более низкой температурой плавления его оксида (Тщ = 450 С) по сравнению с температурой плавления оксида алюминия (Т„„ = 2050 С). Кроме того, оксид бора легче отделяется от металла, так как плотность его расплава меньше плотнос1 и расплава оксида алюминия (p щ.В,О. = 1,58 г/см, р,„A 0

= 3,94 г/смз) ° Оксид бора защищает металл от дальнейшего окисления.

Все указанные свойства оксида бора дают возможность совместить получение наплавленного металла и флюса, а способность оксида бора диссоциировать при высокой температуре (до 7Х) и содержание в порошке аморфного бора до 3Х водорода в виде соединений способствует созданию восстановительной газовой защитной среды.

Указанное соотношение между оксидом меди и бором соответствует оптимальному составу продуктов сгорания и обеспечивает максимальный выход наплавленного металла. Высокая температура процесса и получение чистой меди в результате реакции улучшает жидкотекучесть наплавленного металла.

Введение в состав термитной смеси связующего в количестве 0,1-0,5Х дает возможность в некоторых случаях смеси.

В предлагаемом составе в качестве связующего применяют 0,5Х-ный раствор коллоксилина в ацетоне или фторкаучука СКФ-32 в ацетоне или силиката натрия (Na Si0 ) в воде.

При введении в состав аморфного бора менее 4,0Х в результате сгорания в продуктах реакции образовывается не наплавляемый металл, а бораты.

Увеличение же количества бора в смеси более 9,9Х приводит к уменьшению выхода металла в слиток. При введении в термитную смесь менее 0,1 связующего технологические характеристики состава не улучшаются. Увеличение ко l0

15 личества связующего в составе более

20. 0,5Х приводит к частичному разбросу продуктов сгорания в результате обра-, зования газообразных продуктов разложения связующего (коллоксилин, фторкаучук) или к значительному увеличе25 нию времени сушки состава на силикате натрия.

Пример 1. Смешивали 9,5 r оксида меди (I) и 0,5 r порошка аморфного бора, затем добавляли 2,0 мл

0,5Х-ного раствора коллоксилина в ацетоне и перемешивали до однородного состояния. Защищенные окрученные концы медных проводников диаметром

0,5 мм опускали в пастообразную смесь. После высушивания в течение

10 мин на конце проводников образовалась капля термитной смеси весом

ЗО

0,025 r. Подсушенный состав поджигали от пламени спички или.газовой го40 релки. Образовавшаяся капля меди сваривала проводники.

Аналогично готовились составы на оксиде меди (II) и их смеси.

Пример 2. Смешивали 9,0 r оксида меди (II), 1,0 r порошка аморф45 ного бора и 2,0 мл 0,5Х-ного раствора силиката натрия в воде. Сварку проводников диаметром 0,7 мм проводили по указанному способу. Вес су50 хой термитной смеси равен 0,06 r.

Пример 3. Производили сварку проводников диаметром более 1,0 мм.

Смешивали 6,0 r оксида меди (I),3,0 r оксида меди (ТТ), 1,0 г аморфного бора и 10,0 мл 5Х-ного раствора фторкаучука СКФ-32 в ацетоне. Состав гранулировали и высушивали. В графитовую форму с выемкой, формирующей вид свар55

2594 2 формовать сварное соединение без гра1 фитовой формы и проводить грануляцию

Характеристики вариантов составов для термитной сварки и сравнительные свойства сварных соединений

Отношение выИассовая скорость горения

Состав защитСКФ-32 ной

СиО

СилиКоллоксилин

Бор аморфный

Си О хода наплавтермитной смевосстановительной газовой кат натрия ленного металла к весу си г с см термитной среды смеси, 7

73,4

5,0

9,9 О, 1

7,7 .0,3

4,0 0,5

90,0

92,0

95,5

73,8

5,2

N т

74,3

5 6

У н, з

13 ного соединения и раструбом для засыпки состава, вводили эачищенные концы медных стержней диаметром 4,0 мм и засыпали 10,0 r гранулированной термитной смеси. Воспламенение проводили от шнура, пропитанного сгорающей смесью, дистанционно. В процессе сгорания образовавшаяся расплавленная медь заливала концы стержней. После затвердевания металла образовывалось сварное соединение.

В таблице приведены характеристики составов для термитной сварки и сравнительные свойства сварных соединений.

Предлагаемый состав позволяет получить в продуктах экзотермической реакции наплавленный металл (медь) и флюс (оксид бора), последний предохраняет металл от дальнейшего окисления. При горении термитной смеси создается газовая восстановительная атмосфера, что позволяет улучшить качество сварного соединения. Введение связующего совершенствует технологию процесса сварки, позволяет проводить сварку проводников малого диаметра без технологической оснастки (графитовой формы). Высокая температура процесса и получение меди в результате реакции улучшает жидкотекучесть наплавленного металла. Выход наплавленного металла увеличивается на 50-60Х по сравнению с прототипом.

Содержание компонентов, мас.Ж

62594 4

Применение предлагаемого состава позволяет улучшить качество сварных соединений: электропроводность проводников при сварке медью увеличивается в

1,2-1,5 раза, а предел прочности на разрыв в 1,5-2,0 раза.

Формула изобретения

1. Состав для термитной сварки ме- ди, содержащий оксид меди и восстановитель, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности и электропроводности сварных соединений, состав дополнительно содержит связующее, а в качестве восстановителя— аморфный бор при следующем соотношении компонентов, мас.7.:

Бор аморфный 4,0-9,9

Оксид меди 90,0-95,5

Связующее 0 1-0,5

2. Состав по п.1, о т л и ч а.ю— шийся тем, что в качестве свяэу25 ющего он содержит раствор в ацетоне коллоксилина или фторкаучука.

3. Состав по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что в качестве связующего он содержит водный раствор си3р ликата натрия.

4. Состав по п,1, о т л н ч а ю— шийся тем, что в качестве оксида меди состав содержит оксид меди Е или оксид меди II или их смесь в соотношении 2:1-1:2.

1362594

Продолжение таблицы

Содержание компонентов, мас.X

Массовая Отноше-, ние выскорость горения термитной смеСКФ-32

СиО

СилиСи О

Коллоксилин

Бор аморфный кат натрия си с см

83,0

2,6

90,0

9,9

0,1

0,3

92,0

2,6

83,4.

7,7

В 0

84,5

2,5

0,5

4,0

95,5

60,0 30,0

45,0 45,0

4,0

76,1

0,.1

В О.

9,9

78,0

0,1

9,9

80,0

9,9

3,2

30,0 60,0

0,1

76,3

4,2

63,7 31,8

0 5

9,9

47,7 47,8 77, 8

4,0.

0,5

3,8

3,1

31,8 63,7

81,2

0,5

4,0

П р и м е ч а н и е. Температура процесса 1200-1800 С; удельная элеко тропроводность медных проводников 40,3-46,8 м/см мм ;

G медных проводников 14,0-22,0 кгс/мм .

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðîä, ул.Проектная,4

Состав защитной восста новительной газовой среды

Составитель Т.Арест

Редактор Т.Парфенова Техред Л.Сердюкова Корректор M.Ïîæî

Заказ 6339/10 Тираж 970 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитеra СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 хода наплавленного металла к весу термит« ной ". смеси, Х