Средство сварки диэлектриков с алюминием

 

Изобретение относится к способам сварки давлением с подогревом, в частности к сварке в электрическом поле высокого напряжения. Изобретение может быть использовано в оптико-механической электронной и авиационной технике для получения несогласованных соединений диэлектриков с алюминием. Цель изобретения - повышение качества несогласованных сварных соединений диэлектриков с алюминием и расширение технологических возможностей. Деталь из алюминия размещают между деталью из диэлектрика и компенсатором, выполненным также из диэлектрика. Затем соединяемые детали сжимают, нагревают на воздухе до температуры ниже температуры размягчения алюминия и затем прикладывают постоянное электрическое напряжение. Напряжение подают на детали, выполненные из диэлектрика. Перед подачей к свариваемым деталям напряжения сжимают детали до обеспечения величины напряжения сжатия σсж<SB POS="POST">1</SB>, характеризуемой минимальной остаточной деформацией сжатия, при которой обеспечивается полный физический контакт в зоне соединения. После подачи напряжения увеличивают усилие сжатия до обеспечения напряжения σсж<SB POS="POST">2</SB>, при котором происходит резкое увеличение модуля упрочнения DΣсж/Dφ, где φ - относительная пластическая деформация алюминия. σсж и φ определяются из условия деформирования и без прикладывания электрического напряжения. На детали из диэлектрика можно подать положительный или отрицательный потенциал. Способ позволяет получать вакуумплотные соединения, сохраняющие свойства после воздействия термоударов. 1 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (1) 4 В 23 К 20/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ср

СС) ь ) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Н АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4358783/31-27 (22) 04.01.88 (46) 30. 11.89, Бюл. М- 44 (71) Черниговский филиал Киевского политехнического института им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) Л.Я. Березин, Д.И. Котельников, В.Г. Панаетов и О.Г. Усышкин (53) 621. 791.9: 621.319 (088.8) (56) Научн,тр. Ленинградского элект. ротехнического института им.В.И.Ульянова (МНИКЕ) . Изв. ЛЭТИ. 1980, вып. 263, с. 132-136. (54) СПОСОБ СВАРКИ ДИЭЛЕКТРИКОВ С

АЛНИИН И ЕМ (57) Изобретение относится к способам сварки давлением с подогревом, в частности к сварке в электрическом поле высокого напряжения. Изобретение может быть использовано в оптико-механической электронной и авиационной технике для получения несогласованных соединений диэлектриков с алюминием. Цель изобретения — повьппение качества несогласованных сварных соединений диэлектриков с алюминием и расширение технологических возможностей.

Деталь иэ алюминия размещают между

Изобретение относится к сварке давлением с подогревом,в частности к сварке в электрическом поле высокого напряжения, и может быть использовано в оптико-механической, электронной и авиационной технике для получения

„„SU„„1524978 А1 деталью из диэлектрика и компенсатором, выполненным также из диэлектрика. Затем соединяемые детали сжимают, нагревают на воздухе до температуры ниже температуры размягчения алюминия и затем прикладывают постоянное электрическое напряжение. Напряжение подают на детали, выполненные из диэлектрика. Перед подачей к свариваемым деталям напряжения сжимают детали до обеспечения величины напряжения сжатия бо„, характеризуемой ми-! нимальной остаточной деформацией сжатия, при которой обеспечивается полный физический контакт в зоне соединения, После подачи напряжения увеличивают усилие сжатия до обеспечения напряжения 6 „, при котором сж ь происходит резкое увеличение модуля упрочнения д5 / V, где (/ — относительная пластическая деформация алюминия. G „иQ определяются из условия деформирования и без прикладывания электрического напряжения ° На детали из диэлектрика можно подать положительный или отрицательный потенциал. Способ позволяет получать вакуумплотные соединения, сохраняющие свойства после воздействия термоударов. 1 ил ., 1 табл. несогласованных соединений ди |i ктриков с алюминием.

Цель изобретения — полыни ии» к:— чества несогласованных с вар п»: динений диэлектриков с,ын 1ии1

15249 78

На чертеже приведены кривые изменения проч. ости сварного соединения (а) и относительной пластической деформации сжатия алюминия, определяемой для условий деформирования без прикладывания электрического напряжения (б) от внешнего удельного усилия сжатия, При соединении алюминиевой детали с деталью из диэлектрика со свободной стороны а «юминиевой детали размещают ком» i сатор, выполненный из диэлектрика ° !1алее приводят их в контакт друг с другом и нагревают на воз-15 духе до температуры, существенно меньшей,чем гем««ература их плавления или размягче«шя после чего детали и ком1 пенсатор сжимают а усилием, обеспечивающим напряжение сжатия 6„до об- 20

1 разования полного физического контакта в плоскостях соединений. После достижения полного физического контакта прикладывают к комненсатору и детали, выполненной из диэлектрика, электрическое напряжение, после чего увеличивают внешнее усилие сжатия д«з величины, обеспечивающей напряже,ние сжатияб . При этом на кривой напряжение-деформация(б) для алюми- 30 ния имеет место резкое увеличес1(«с с ние модуля упрочнения -- — (g — отd g носительная пластическая деформация алюминия) . Значения Gc+ и р опреде- 35 ляют для i""ловий деформирования без прикладь«вания электрического напряжения.

При напряжении сжатия (3 „ и соответствующей ему деформации g имеет 40 место образование полного физического контакта. Это состояние характеризу— ется прочностью сварного соединения

6О, . Увеличение G ведет к увелиот, чен««ю g и повышению прочности соеди- 45 кения, которое достигает максимума при С«+ вызывающем пластическую с деформа«,iie в условиях деформирования без прикладывания электрического напряжения Q@ Bьlше которой имеет место резкое увеличение модуля деформаиионd(Icк ного упро «нения ----, алюминий yndg рочняется и повышается его сопротивляемость и «астпческой деформации, в ,5 зоне соединения накапливаются значительные оста точные наиряжепи», которые не с» с»бны релаксироваться, как за сче1» I «с «и Icci:èõ св«. «в» юмин««л, так и за счет действия электрического напряжения,что ведет к спаду

««рочности сварного соединения. Поэтому оптимальным при получении качест«. венного соединения является момент прекращения увеличения напряжения сжатия бc+,õàðàêòåðèýóåìûé резким увеличением модуля упрочнения для

« > с алюминия

dg

К комиенсатору или основному диэлектрику может прикладываться как положительный, так и отрицательный потенциал. В обоих случаях способ позволяет получать качественные соединения. Указанное явление установлено экспериментальным путем.

Применение компенсатора, выполненного из диэлектрика, исключает влияние разности коэффициентов термического расширения свариваемых материалов при их нагреве в процессе сварки, что позволяет раснирить диапазон толщин свариваемых изделий,в частности получать вакуумплотные соединения для алюминия толщиной от 0,1 мм и выше, существенно расиирить технологические возможности процесса.

Пример..Производилась сварка деталей из ситалла СО 115 M (наружный диаметр 20 мм, внутренний диаметр

4 мм, толщиной b мм) с алюминием марки A 999 в состоянии по< тавки (диаметр 10 мм, толщиной от 0,1 до 2,85 мм) с использованием компенсатора из ситалла СО 115 М в виде диска толщиной

6 мм и диаметром 10 мм.

Величину относительной деформации (1) определяли путем прямых замеров толщины алюминия до и после сжатия с помощью индикаторной стойки с индикатором часового типа с ценой деления

1 мкм.

Образование физп е — ко« о конта; та контролировали с и » шь профилографа-профиломотра по ...ч «;г«е««ию шероховатости, равнг й«шер хо«.;зтости пуансона. Значения д„,„и ««, r ри кor орых о обеспечивается д ст,«жение указанных условии, принимал ис ь за 6,,„ гм, Численное з»ачение моiI -ля упрочнечи - определено из графической зависимо ти G = t (G c,„«, полученной эксi1r РИМЕ««т»ЬНЬ«М I«gтЕМ ПРИ Ра ЗЛИЧНЫХ те пег атурах в выбранHc)÷,п«а па зоне у; ь «ых с»а«маюг«»: «в»Пуз»к площадь вырывов из ситалла не более 307 от номинальной площади контакта в зоне сварки.

5 без разрушения ситалла и алюминия . к самопроизвольное (после сварки) разрушение диэлектрика.

5 15249 78

Величины электрического напряжения и длительность выдержки опреде- . лялись экспериментальным путем.

Температура сварки в примерах определялась техническими требованиями на изготовление сварных реальных узлов, При этом для заданной температуры сварки выбирались (экспериментальным путем) значения 6 сц и G сж1 сМ обеспечивающие соответствующие значения относительных деформаций алюминия р и (ф . Свариваемые детали помещали между металлическими электродами, нагревали до температуры сгарки, создавали внешнее удельное усилие сжатия 6,, прикладывали электрическое напряжение, производили увеличение внешнего удельного усилия сжатия до величины6 с последующей выдерж- д> см кой под давлением и электрическим напряжением в течение 10 мин.

Для получения сравнительных данных параллельно производили сварку по нескольким вариантам, характериэу- 25 ющим ряд основных признаков известного и предлагаемого технических решений. Прочность сварных соединений оценивали в ходе механических испытаний на отрыв.

Данные сведены в таблицу, где приняты следующие обозначения:

I c —;6 нб,„— сж1 сж внешнее удельное усилие сжатия соответственно до и после подачи электрического напряжения; <, и (1 — относительная пластическая деформация сжатия алюминия, соответствующая условиям деформирования без приложения 40 электрического напряжения соответственно при G и (7 .; pcs — напряжение сварки; hu — толщина алюминия перед сваркой; 5О, — прочность соединения на отрыв, МПа; К вЂ” компенсатор3 45

О.Д. — основной диэлектрик; "+" и

"-" — знак потенциала, подаваемого на К и О.Д.

Узлы, сваренные предлагаемым способом сохраняют герметичность после воздействия термоударов (от (-60) до о (+90) С), механических ударов и вибраций, произведенных по специальной программе.

Формула и з о б р е т е н и я

Способ сварки диэлектриков с алюминием, при котором соединяемые детали приводят в контакт, нагревают на воздухе до температуры ниже температуры размяг ения алюминия и прикладывают ним постоянное электрическое напряжение, отличающийся тем, что, с целью повышения качества несогласованных сварных соединений диэлектриков с алюминием и расширения технологических возможностей способа, со стороны алюминия разме- щают дополнительно еще одну деталь

Иэ диэлектрика — компенсатор, напря1кение подают на детали, выполненные иэ диэлектрика, перед подачей к свариваемым деталям напряжения сжимают детали до получения полного физического контакта в зоне соединения, а после подачи напряжения увеличивают усилие сжатия до обеспечения напряжения G ° при котором происходит резкое увеличение модуля упрочнения а

4С ж/dg для алюминия, гдеб „,— напряжение сжатия; 4Р— величина относительной пластической деформации алюминия, причембс, и у определяют для условий деформирования без прикладывания электрического напряжения.

15249 78

1 в

„° 10. 6 в НПа 1 I >à, >

MIla

При>>е!>

Знак потенци ала яа (, ИПа

О.Д.

4,2

29,8

30,9

21,2

1,7

16,8

«е»

31>8

9,8

1>5

1,5

1,5

1,5

0,65

0,65

0,65

0,65

0 65

2,85

2,85

0,1

0>1

22

22

22

22

47

Нет

22,5

0,7

0,7

0,7

0,7

53

Нет!

УУ

61

>»>

Составитель В. Зотин

Техред Л>Олийнык Корректор Jl. Бескид

Редактор М, Недолуженко

Заказ 7114/9 Тираж 894 Подписное

ВНИИПИ Государс гвенного комитета по изобретениям и открк тиям нри ГЕНТ ГССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., и. 4/5

>! >!

Произвол< твенно-издательский комбинат Патент, г. Ужгор з, v I. Гагарина, 101

10 !

12

13

14 !

16

17 !

<19

21

400 +

400 +

400 +

400 Нет

450 +

450 +

450 +

450 Беэ II °

+на Al

300 +

400 +

400 +

400 +

400 +

400 +

400 +

400 Нет

400 +

400 +

400 +

400

35 3

35 3

0 1 5

15 1,5

20 1,5

20 15

20 1,5

20 1,5

20 О

20 1,5

20 1,5

22,5 1,5

20 1,5

45 0,7

45 0,7

О 0,65

0 0,65

0 0,65

35 0,65

40 0,65

45 0,65

0 0,65

38,5 0,1 40 0,5

31 2,85

40 0>65

23

23

О

22

22

22

22

22

21

О

О

41

47

49

39

36

21,9

23,7

4,2

17, 1

21,2

26,2

29,8

20,7

1,7

31>

30,4

15 3

30,9