Способ диффузионной сварки

 

Использование: сварка стали со сплавами на основе меди. Сущность изобретения: заготовку из порошковой шихты на основе меди соединяют со стальным корпусом диффузионной сварки при 1130-1138 К, давлении 5-12 МПа, времени выдержки 20-30 мин, причем термообработку проводят в процессе сварки после изотермической выдержки , а медный порошок покрывают легкоплавкими антифрикционными сплавами толщиной 0,2-0,5 диаметра частиц порошка меди. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК 4

К

О

О (гд

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4864598/08 (22) 30.05,90 (46) 30.09.92, Бюл. ¹ 36 (71) Красноярский институт космической техники — завод-ВТУЗ (72) А.В. Лаврищев, В.Г. Новиков, Л.Г. Семичева и С.В. Прокопьев (56) Казаков Н.Ф. Диффузионная сварка материалов, М,: Машиностроение, 1976, с, 168. (54) СПОСОБ ДИФФУЗИОННОЙ СВАРКИ (57) Использование: сварка стали со сплавами на основе меди, Сущность изобретения:

Изобретение относится к диффузионной сварке и может быть использовано при сварке стали со сплавами на основе меди.

Известны способы получения соединения стали со сплавами на основе меди методом литья расплавленной бронзы в стальные заготовки.

Данные способы имеют следующие недостатки: низкая прочность в зоне соединения сталь-бронза, неоднородность состава соединения по ширине и высоте после процесса заливки.

Также известно техническое решение изготовления биметалла для изготовления вкладышей подшипников скольжения, заключающийся в подготовке путем прокатки, промежуточной и окончательной термообработки, причем пакет собирается из слоев стали и бронзы с одновременным введением между ними слоя меди и однофазной латуни; холодную прокатку ведут с обжатием 50 — 757;; промежуточный обжиг осуществляют при температуре максимальной растворимости компонентов одного в другом, Я2, 1764903 А1 (я)5 В 23 К 20/14 заготовку из порошковой шихты на основе меди соединяют со стальным корпусом диффузионной сварки при 1130-1138 К, давлении 5 — 12 МПа, времени выдержки 20-30 мин, причем термообработку проводят в процессе сварки после изотермической выдержки, а медный порошок покрывают легкоплавкими антифрикционными сплавами толщиной 0,2-0,5 диаметра частиц порошка меди, 1 табл.

Недостатками этого способа являются: трудоемкость получения соединения стали со сплавами на основе меди, невысокое качество соединения.

Наиболее близким техническим решением является способ диффузионной сварки стали со сплавами на основе меди, при котором осуществляют нагрев до температуры сварки, сдавливание и выдержку свариваемых материалов, Способ диффузионной сварки имеет невысокое качество соединения в зоне сварки стали со сплавами на основе меди, так как не всегда возможна подготовка свариваемых поверхностей с низкой шероховатостью и волнистостью, что существенно влияет на их качество.

Целью изобретения является повышение качества соединения.

Цель достигается тем, что в известном способе диффузионной сварки стали со сплавом меди осуществляют нагрев до температуры сварки, сдавливание и выдержку свариваемых материалов, сплав на основе меди берут в виде порошка, а процесс ведут

1764903

15

25

35

50 при температуре сварки 1130-1138 К, давлении 5 — 12 МПа, времени выдержки 23 — 30 мин. Порошок меди предварительно покрывают легкоплавким антифрикционным составом толщиной 0,2 — 0,5 диаметра частиц порошка меди.

Отличие предлагаемого способа от прототипа заключается в том, что: применяется порошковая шихта на основе меди; температура сварки 1130 — 1138 К, давление 5 — 12 МПа; медный порошок покрывается легкоплавкими антифрикционными составами толщиной 0,2 — 0,5 диаметра фракции порошка меди.

Предложенный способ поясняется чертежом и осуществляется следующим образом. На основание камеры 1 установки для диффузионной сварки размещают термоизоляционную прокладку 2 и плоский нагреватель ТВЧ (с индуктором) 3. На нагреватель помещают стальную плиту с буртами 4, загружают медной шихтой 5 и устанавливают верхний пуансон с разгружающим устройством 6. Прикладывают технологическое давление 0,1...0,3 кг/мм, создают в камере разрежение или защитную атмосферу и осуществляют нагрев до температуры сварки

1130...1130 К, Прикладывают давление

5...12 МПа и осуществляют изотермическую выдержку в течение 20...30 мин, Термическую обработку изготовляемых вкладышей производят в камере установки, не вынимая сборку, после изотермической выдержки.

При температурах 1130...1138 К и давлении 5...12 МПа получается прочное соединение антифрикционного покрытия на основе меди с углеродистыми сталями. Время изотермической выдержки выбрано для гемогенизации спекаемого порошка, которая заканчивается в интервале 20...30 мин, Изотермическая выдержка более 30 мин ведет к увеличению времени технологического цикла без увеличения прочности сварного соединения и улучшения антифрикционных свойств. Время сварки меньше 20 мин ведет к резкому уменьшению прочности соединения и ухудшению антифрикционных свойств. Покрытие толщиной 0,2...0,5 диаметра фракции порошка меди выбрано для получения оптимальных антифрикционных свойств покрытия. При увеличении или уменьшениитолщины покрытия на порошке меди антифрикционные свойства резко ухудшаются.

Использование порошкового материала компенсирует некачественно подтотовленную поверхность свариваемых деталей.

Развитая поверхность шихты на медной основе активизирует диффузионные процессы в зоне соединения, что позволяет получить качественное соединение стальных деталей со сплавами на основе меди.

Пример 1. Изготавливали вкладыш для подшипника скольжения диаметром 60 мм, высотой 80 мм. Диффузионную сварку осуществляли на установке А306.04 с индукционным нагревом в вакууме 1,3 Па. Основание подшипника-сталь 45. Для покрытия использовали порошок БРОФ10-0.3, изготовленный по ОСТ 92-0958-74, Химический состав порошка, : олово 7,5...11,0; фосфор

0,1„,0,6; остальное — медь. Причем медь покрыта слоем олова толщиной 0,03 мм. Подготовленную стальную часть размером 62 х

82 мм помещают в камеру установки с нагревом ТВЧ, загружают медной шихтой и устанавливают верхний пуансон с разгружающим устройством. Создают в камере вакуум 1,3...1,5 Па, нагревают сборку до температуры 1133 К и осуществляют изотермическую выдержку с давлением 11 МПа в течение 25 мин, По окончании процесса производят термическую обработку и вынимают свариваемый пакет из биметалла подшипника.

Пример 2, Изготавливали вкладыш для подшипника скольжения диаметром 40 мм и высотой 30 мм. Основа шихты — порошок меди с диаметром фракции 0,09 мм, на который нанесен слой свинца и олова толщиной 0,027 мм. Диффузионную сварку осуществляли в вакууме 1,3 Па на установке

А306,04 с индукционным нагревом. Сварку вели при следующих технологических режимах: Tc> = 1130 К, давление 9 МПа, время изотермической выдержки т = 28 мин.

Охлаждение в вакууме. Выполнение технологических операций не отличается от операций примера 1.

Сравнительные результаты технологического процесса и испытаний полученных биметаллических вкладышей приведены в таблице.

Использование предлагаемого способа изготовления биметалла для вкладышей подшипников обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества: применение способа диффузионной сварки позволяет уменьшить трудоемкость процесса получения биметалла для вкладыша подшипника в 1,5 раза, происходят полностью диффузионные процессы в зоне соединения, что ведет к улучшению качества соединения, улучшению антифрикционных свойств, так как получается однородная структура износостойкого покрытия.

1764903 равной 1130 — 1138 К, давлении 5 — 12 МПа, времени выдержки 20 — 30 мин, Формула изобретения

1. Способ диффузионной сварки со сплавом на основе меди, flpM котором осуществляют нагрев до температуры сварки, сдавливание и выдержку свариваемых материалов, отличающийся тем, что, с целью повышения качества соединения, сплав на основе меди берут в виде порошка, а процесс ведут при температуре сварки, 2. Способ по и. 1, о тл и ч а ю щи и с я

5 тем, что при изготовлении подшипников скольжения порошок меди предварительно покрывают легкоплавким антифрикционным составом толщиной, равной 0,2-0,5 диаметра частиц порошка.

Свариваемый материал

Пример

Режим сварки

Т, К Р, МПа

1 э мин

Сталь 45 +

БРОФ10-0,3

12

12

Составитель А.Лаврищев

Техред М.Моргентал Корректор M.Ïåòðîâà

Редактор E.Eãoðoâà

Заказ 3339 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент". r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

2 То же

4

1138

1138

1134

1133

Прочность д"

МПа

25 480

25 500

25 520

25 580

25 530

25 560

Износостойкость,нагрузка 26 МПа, V = 0,23 м/с, смазка - маст ло индустр„,20

2,0х10

1,5xl 0

1,2xl 0

0,93х10

1,04х10

0,9х10

-Ь