Способ диффузионной сварки металлов и сплавов

 

Изобретение относится к сварке, в частности к технологии изготовления конструкций с неразъемными соединениями сваркой давлением, а именно: диффузионной сваркой однородных и разнородных металлов и сплавов и может найти применение в машиностроительной, авиакосмической и приборостроительной промышленности. Сначала осуществляют обкатку свариваемых поверхностей деталей до высокой степени шероховатости. Затем выполняют нагрев заготовок до температур полиморфного предпревращения, используя, в частности, импульсное высокоэнергетическое воздействие злектрическим током. Технический результат состоит в том, что способ позволяет упростить процесс сварки, снизить трудоемкость и энергоемкость, расширить номенклатуру сварных соединений. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к сварке давлением, в частности к диффузионной сварке однородных и разнородных металлов и сплавов, может быть использовано при изготовлении сложных конструкций в машиностроительной, авиакосмической и приборостроительной промышленности.

Известен способ диффузионной сварки (авт. св. СССР N 1004049, кл. B 23 K 20/26, 1980), в котором свариваемые детали устанавливают в вакуумной камере, создают в ней вакуум и производят нагрев до температуры сварки. Сжатие осуществляют электромагнитом, который регулируется пропусканием соответствующего тока через обмотку электромагнита. Нагрев свариваемых деталей осуществляют индуктором.

Недостатком этого способа является его сложность и многоэффективность вакуума активизации свариваемых кромок детали, большая трудоемкость и энергозатраты.

Наиболее близким по технической сущности является способ диффузионной сварки (авт. св. СССР N 1532246, кл. B 23 K 20/16, 1988), заключающийся в том, что между свариваемыми поверхностями соединяемых деталей размещают промежуточную прокладку, устанавливают их в сварочной камере и создают соответствующую атмосферу. Затем на прокладку и свариваемые детали подают регулируемый потенциал от высокочастотного источника тока, в результате чего свариваемые поверхности очищаются от загрязнений и активируются (плазменное травление). Затем детали сдавливают, нагревают до температуры сварки и осуществляют изотермическую выдержку.

Указанный способ имеет ряд существенных недостатков: необходимо применение промежуточной прокладки, сложность осуществления процесса сварки, большая трудоемкость и энергоемкость процесса за счет использования раздельных операций активации и нагрева деталей до температур сварки.

Изобретение направлено на получение неразъемных сварных соединений со значительным снижением трудоемкости изготовления, энергозатрат и упрощения процесса диффузионной сварки.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе диффузионной сварки, включающем вакуумный нагрев, сдавливание и изотермическую выдержку, в отличие от прототипа: свариваемые кромки заготовок после раскроя подвергают формообразованию пластической деформацией необходимой конфигурации и шероховатости (чистоты) поверхности не ниже 6,3, что обеспечивает удовлетворительный контакт свариваемых кромок; свариваемые заготовки нагревают до температур предпревращения полиформного для металлов с полиморфным превращением или до температур сверхэластичности; свариваемые кромки заготовок повергаются импульсному высокоэнергетическому воздействию электрическим током, что позволяет не только нагревать кромки до необходимой температуры, а дополнительно активировать свариваемые кромки за счет очищающего кумулятивного эффекта и снизить величину прикладываемого сварочного усилия и осуществлять сварку при пониженных температурах; кроме того, диффузионную сварку можно осуществлять в условиях атмосферного давления в инертном газе или воздушной среде при пониженных температурах.

Использование вышеуказанных приемов позволяет упростить процесс диффузионной сварки, снизить трудоемкость и энергоемкость изготовления неразъемных соединений, расширить номенклатуру сварных соединений.

Способ диффузионной сварки осуществляют следующим образом.

Кромки свариваемых заготовок подвергают обкатке роликами для получения высокой степени чистоты и необходимой конфигурации, чтобы увеличить максимально площадь контакта. Подготовленные таким образом для сварки заготовки помещают в вакуумную камеру, создают в ней вакуум, производят нагрев, создают сварочное давление и изотермическую выдержку.

Нагрев свариваемых заготовок производят до температуры сверхпластичности, а для металлов, обладающих полиморфизмом - до температур полиморфного предпревращения, при которых производится сварочное давление и изотермическая выдержка, позволяющие снизить усилие давления и время изотермической выдержки.

Нагрев свариваемых кромок заготовок осуществляют импульсным высокоэнергетическим воздействием электрического тока, например, через клеммы прижимы от трансформатора ТОЭС3-250/40, что позволяет дополнительно активировать (очищать) поверхность контакта свариваемых заготовок, создать дополнительное сжимающее усилие в зоне контакта и тем самым снизить сварочное усилие.

Импульсное высокоэнергетическое воздействие электрическим током производят в режиме близком к "жесткому", что позволяет увеличить пластичность материала на 40% при невысоких температурах и вести диффузионную сварку металлов и сплавов в условиях атмосферного давления в инертном газе или воздушной среде.

Использование изобретения позволяет создавать неразъемные соединения при упрощении процесса диффузионной сварки, снизить трудоемкость и энергоемкость изготовления неразъемных соединений, расширить номенклатуру сварных соединений.

Формула изобретения

1. Способ диффузионной сварки металлов и сплавов, обладающих полиморфным превращением, включающий пластическую деформацию кромок обкаткой роликом до заданной величины шероховатости, вакуумный нагрев, сдавливание и изотермическую выдержку, отличающийся тем, что изотермическую выдержку производят при температуре полиморфного предпревращения.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нагрев осуществляют воздействием импульсного высокочастотного тока в условиях атмосферного давления в инертном газе или воздушной среде.