Способ сварки давлением

 

Изобретение относится к сварке давлением с подогревом и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Цель повышение качества сварного соединения, интенсификация процесса путем исключения несплошностей, увеличение скорости диффузии в зоне соединения и экономия металла путем снижения припуска на последующую механическую обработку. На свариваемые поверхности соединяемых деталей наносят поверхностно-активное защитное вещество. Детали предварительно сдавливают, затем нагрузку снимают и осуществляют высокотемпературный нагрев до температуры сварки в течение времени, соответствующего пиролизу поверхностно-активного вещества. В процессе пиролиза температуру в зоне соединения повышают до 0,95 1,0 T_пл более легкоплавкого металла и поддерживают ее в течение 0,1 1,0 с. Температуру нагрева увеличивают импульсами тока плотностью 100 500 A/мм² Затем детали сдавливают, температуру снижают до температуры сварки и осуществляют изотермическую выдержку. В процессе пиролиза резко возрастает скорость деформирования микрошероховатостей и приконтактных объемов металла, обеспечивается интенсивная миграция границы раздела и увеличение скорости диффузии. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к сварке давлением с подогревом и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Целью изобретения является повышение качества сварного соединения, интенсификация процесса путем исключения несплошностей и увеличения скорости диффузии в зоне соединения и экономия металла путем снижения припуска на последующую механическую обработку. На чертеже показан график изменения сварочного давления и температуры в зависимости от времени процесса. Способ осуществляют следующим образом. На свариваемые поверхности соединяемых деталей наносят поверхностно-активное защитное вещество, детали предварительно нагружают усилием Р_пр. (см.чертеж), затем нагрузку снимают и осуществляют высокотемпературный нагрев до температуры сварки Т_св. в течение времени τ_пир, соответствующего пиролизу поверхностно-активного вещества. В процессе пиролиза температуру в зоне соединения повышают до 0,095-1,0 температуры плавления более легкоплавкого металла и поддерживают ее в течение 0,1-1,0 с. Температуру нагрева увеличивают импульсами тока мощностью 100-500 А/мм². Затем детали сдавливают, температуру снижают до температуры сварки и осуществляют изотермическую выдержку. Благодаря кратковременному увеличению температуры свариваемых поверхностей в процессе пиролиза до 0,95-1,0 температуры плавления более легкоплавкого металла снижаются пластические свойства материала (эффект Ребиндера), что приводит к резкому возрастанию скорости деформирования микрошероховатостей и приконтактных объемов металлов, обеспечивая интенсивную миграцию границы раздела и увеличение скорости диффузии, что способствует интенсификации процесса, повышению качества соединения за счет исключения несплошностей и локализации деформации, позволяя уменьшить объем последующей обработки и снизить расход металла. Уменьшение температуры кратковременного нагрева до менее 0,95 Т_пл. резко снижает деформационную способность контактирующих поверхностей и, как следствие, приводит к увеличению времени сварки. Повышение температуры нагрева до более 1,0 Т_пл. приводит к увеличению остаточной деформации, неоправданному расходу металла и возможности образования внутренних несплошностей. Уменьшение времени увеличения температуры свариваемых поверхностей до менее 0,1 с не позволяет в достаточной мере интенсифицировать процесс сварки, а его увеличение до более 1,0 с приводит к резкому возрастанию деформации и дополнительному расходу металла (при сварке металлов с карбидной составляющей возможно выпадение карбидов по границе зерен, что резко снижает физико-механические свойства соединения). Кратковременное увеличение температуры в стыке импульсами тока плотностью 100-500 А/мм² способствует дополнительной подвижности электронных оболочек атомов и их объемному взаимодействию. При плотности тока меньше 100 А/мм² не обеспечивается повышение температуры до необходимой величины. Нагрев током плотностью более 700 А/мм² экономически нецелесообразен. П р и м е р. Производили сварку стали Р6М5 со сталью 45. На свариваемые поверхности деталей наносили поверхностно-активное защитное вещество (эпоксидная смола + 10% никроклетчатки). Детали сжимали и нагревали со скоростью более 200^оС/с, за время пиролиза поверхностно-активного защитного покрытия до температуры 0,95 температуры плавления ст. 45, выдерживали 1 с, затем температуру снижали до температуры сварки 1100-1150^оС и осуществляли изотермическую выдержку путем импульсного нагрева и приложения импульсов давления. При этом нагрев с температуры 1100^оС (0,7 Т_пл.) до температуры 0,95 Т_пл. стали 45 осуществляют импульсами тока 500 А/мм² за время 0,1 с.

Формула изобретения

1. СПОСОБ СВАРКИ ДАВЛЕНИЕМ с подогревом разнородных материалов, при котором на свариваемые поверхности соединяемых деталей наносят поверхностно-активное защитное вещество, детали сдавливают, а затем осуществляют высокоскоростной нагрев до температуры сварки в течение времени, соответствующего пиролизу поверхностно-активного вещества, и изотермическую выдержку, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварного соединения, интенсификации процесса путем исключения несплошностей и увеличения скорости диффузии в зоне соединения и экономии металла путем снижения припуска на последующую механическую обработку, в процессе пиролиза температуту в зоне соединения повышают до 0,95 1,0 температуры плавления более легкоплавкого металла и поддерживают ее в течение 0,1 1,0 с. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что температуру нагрева увеличивают импульсами тока плотностью 100 500 А/мм².

РИСУНКИ

Рисунок 1