Способ сварки давлением с подогревом

Изобретение относится к способу сварки давлением металлических деталей и может быть использовано в различных отраслях машиностроения. Свариваемые детали сжимают. Осуществляют нагрев зоны сварки до температуры ниже температуры рекристаллизации по одну сторону зоны контакта с перемещением температурного поля через зону контакта. Осуществляют сварку. После сварки осуществляют изотермическую выдержку при температуре, превышающей порог рекристаллизации. Нагрев под изотермическую выдержку выполняют по одну сторону зоны контакта с перемещением фронта рекристаллизации через зону контакта. 1 пр.

 

Изобретение относится к сварке давлением с подогревом и может быть использовано в различных областях машиностроения.

Известен способ сварки давлением с подогревом, при котором в конце сварки проводят изотермическую выдержку [Каракозов Э.С. и др. Диффузионная сварка титана. - М.: Металлургия, 1977. - С. 77-79].

Недостатком этого способа сварки является длительность процесса.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ сварки давлением [а.с. СССР №1151404, кл. B23K 20/00, Бюл. №15, 1985 г.], при котором детали нагревают до температуры ниже температуры рекристаллизации материала свариваемых деталей, сжимают, осуществляют изотермическую выдержку, превышающую порог рекристаллизации, при этом нагрев под изотермическую выдержку осуществляют по одну сторону зоны контакта, обеспечивая перемещение температурного поля и фронта рекристаллизации через зону контакта. Недостатком этого способа является длительность процесса сварки, вызванная затрудненностью смятия поверхностных микронеровностей, формирования сплошного физического контакта и активации контактных поверхностей свариваемых деталей на стадии сжатия деталей в условиях действия нормальных напряжений деформирования.

Задача изобретения - сокращение продолжительности процесса сварки за счет интенсификации смятия поверхностных микронеровностей, формирования сплошного физического контакта и активации контактных поверхностей свариваемых деталей.

Поставленная задача достигается тем, что согласно способу сварки давлением металлических деталей, при котором осуществляют нагрев зоны сварки до температуры ниже температуры рекристаллизации материала свариваемых деталей, сжатие свариваемых деталей с последующим нагревом под изотермическую выдержку по одну сторону зоны контакта, обеспечивая перемещение температурного поля и фронта рекристаллизации через зону контакта, перед нагревом зоны сварки до температуры ниже температуры рекристаллизации материала свариваемых деталей осуществляют сжатие деталей, нагрев зоны сварки до температуры ниже температуры рекристаллизации материала свариваемых деталей, причем нагрев зоны сварки до температуры ниже температуры рекристаллизации материала свариваемых деталей осуществляют по одну сторону контакта, перемещая температурное поле через зону контакта.

Способ осуществляют следующим образом. Свариваемые металлические детали сжимают и нагревают зону сварки до температуры ниже температуры рекристаллизации материала свариваемых деталей, причем нагрев осуществляют по одну сторону контакта, перемещая температурное поле через зону контакта. Вследствие разупрочнения металла при нагреве происходит пластическое деформирование поверхностных микронеровностей в зоне контакта, формирование сплошного физического контакта между поверхностями соединяемых деталей, активация контактных поверхностей и сварка. После сварки осуществляют изотермическую выдержку при температуре, превышающей порог рекристаллизации. Нагрев под изотермическую выдержку осуществляют по одну сторону зоны контакта и по достижении расчетной температуры температурное поле и фронт рекристаллизации перемещают через зону контакта.

Благодаря тому что перемещение температурного поля через зону контакта при нагреве деталей до температуры ниже температуры рекристаллизации приводит к возникновению в зоне контакта градиента температур и неравномерному тепловому расширению свариваемых деталей, в поверхностных слоях соприкасающихся поверхностей свариваемых деталей возникают напряжения сдвига, локализующие пластическое деформирование металлов в зоне контакта, интенсифицирующие смятие поверхностных микронеровностей, формирование сплошного физического контакта между свариваемыми деталями и активацию контактных поверхностей.

Пример

Сваривают металлические детали из дисперсно-упрочненного сплава на основе никеля. Свариваемые детали сдавливают усилием 136 МПа. Нагрев металлических деталей осуществляют на расстоянии 20-25 мм от зоны контакта до температуры 1000°C, после чего температурное поле перемещают в течение 20 минут со скоростью 100 мм/ч, переходя зону контакта. Затем осуществляют изотермическую выдержку. На расстоянии 20-25 мм от зоны контакта температуру повышают до 1260°C, после чего температурное поле перемещают в течение 15 минут со скоростью 100 мм/ч, переходя через зону контакта. Металлографический анализ показывает отсутствие границы соединения.

Использование предлагаемого изобретения по сравнению с известным, позволит сократить продолжительность процесса сварки за счет протекания стадий формирования физического контакта и активации контактных поверхностей в условиях действия сдвиговых напряжений.

Способ сварки давлением с подогревом, при котором осуществляют нагрев зоны сварки до температуры ниже температуры рекристаллизации, сжатие деталей, нагрев зоны сварки по одну сторону зоны контакта до температуры, превышающий порог рекристаллизации, с перемещением температурного поля через зону контакта, изотермическую выдержку, отличающийся тем, что детали перед нагревом зоны сварки до температуры ниже температуры рекристаллизации подвергают сжатию, при этом последующий нагрев зоны сварки до температуры ниже температуры рекристаллизации осуществляют по одну сторону контакта с перемещением температурного поля через зону контакта.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способу получения композиционного материала из титана или его сплава, и может быть использовано для медицинских изделий, в частности, погружных фиксирующих имплантатов, применяемых в травматологии и ортопедии.
Изобретение относится к способу диффузионной сварки. Очищают детали из нержавеющей стали и мембраны из фольги палладия или палладиевого сплава электрополировкой.
Изобретение может быть использовано для оптимизации технологического процесса сверхпластической формовки при изготовлении ответственных силовых деталей, в частности шпангоутов, силовых нервюр, балок шассийных и т.д.
Изобретение может быть использовано при изготовлении сверхпластической формовки изделий сложной формы, в частности лопаток компрессора. Изготавливают лопатки компрессора из высокопрочного титанового сплава ВТ6 на основе эвтектоидной системы легирования.

Изобретение относится к способу диффузионной сварки элементов из литейных жаропрочных сплавов на никелевой основе. Изобретение может быть использовано для изготовления рабочих лопаток, дисков газовых турбин и др., которые работают при высоких нагрузках и температурах.

Изобретение может быть использовано для изготовления деталей из порошковых жаропрочных никелевых сплавов методом диффузионной сварки, например, при изготовлении рабочих лопаток и дисков газовых турбин.

Изобретение может быть использовано в аэрокосмическом машиностроении для изготовления многослойных панелей из титанового сплава ВТ-23. После предварительного отжига листов заполнителя при температуре 680°C с последующей выдержкой на воздухе в течение 25 минут осуществляют сборку в пакет упомянутых листовых заготовок.

Изобретение относится к способу диффузионной сварки изделий из разнородных материалов и может быть использовано для бронзирования внутренних, глубоких отверстий корпусов плунжерных гидронасосов, работающих в условиях трения-скольжения.

Изобретение может быть использовано для изготовления сваркой давлением с подогревом многослойных металлических панелей корпусов летательных аппаратов. Локально соединяют листы заполнителя и собирают пакет в штампе с размещением их между листами обшивок.

Изобретение может быть использовано для изготовления многослойных металлических панелей, например, в аэрокосмическом машиностроении. Предварительно листы заполнителя локально соединяют между собой по пересекающимся зонам.

Изобретение может быть использовано для получения биметалла из меди и низкоуглеродистой стали при изготовлении деталей, применяемых в конструкциях установок для электролиза алюминия. Перед диффузионной сваркой проводят сжатие поверхностей заготовок при комнатной температуре с приложением к ним удельного давления величиной p=(0,7-1,0) от условного предела текучести меди с фиксацией пакета в сжатом состоянии. Диффузионную сварку сжатого пакета в печи осуществляют при температуре 950-1000°C в течении 20 мин. Прокатывают полученную заготовку при температуре нагрева 950-1000°C с относительной степенью деформации по высоте 10-20%. Способ обеспечивает получение биметалла, сочетающего высокую электро- и теплопроводность меди и прочностные свойства стали. 1 ил., 1 табл.

Изобретение может быть использовано при изготовлении сваркой давлением с подогревом многослойных панелей из титановых сплавов, в частности, для аэрокосмического машиностроения. Предварительно листы заполнителя соединяют лазерной сваркой. Затем электроконтактной сваркой по пересекающимся зонам локально соединяют листы заполнителя. Далее поочередно производят сверхпластическую формовку и диффузионную сварку при температуре 900°С аргоном под давлением 0,12 МПа внутренних и внешних слоев наполнителей и обшивок. Для предотвращения сварки листов осуществляют продувку аргоном под давлением 0,4 МПа. Способ обеспечивает повышение прочностных характеристик многослойных сотовых изделий из титанового сплава ОТ4-1. 2 ил.
Изобретение может быть использовано для получения ультрамелкозернистых сверхпластичных листов титано-алюминиевых сплавов при изготовлении сложных деталей методом сверхпластической формовки и диффузионной сварки. Листы готового проката титано-алюминиевого сплава, например, Ti-48Al-2Cr-2Nb толщиной 2,0 мм, предварительно обрабатывают на воздухе лазерным излучением и подвергают горячему обжатию при давлении 150 МПа и температуре 1250°C в течение 2 часов. Таким образом, первоначальный крупномодульный слоистый микроструктурный сплав превращается в мелкомодульный дуплексный, который обладает сверхпластичностью и способен соединяться на межатомном уровне, т.е. диффузионной сваркой. Диффузионную сварку осуществляют в вакуумной печи при температуре 1100°C, давлении газа 10 МПа и скорости деформации 8·10-5 c-1. Способ обеспечивает повышение прочностных характеристик диффузионного сварного соединения деталей из титано-алюминиевых сплавов.

Изобретение может быть использовано для изготовления многослойных труб, в том числе тонкостенных, в частности биметаллических труб из драгоценных металлов. Трубчатую заготовку с меньшей температурой плавления выполняют из первого металлического сплава, компоненты которого образуют твердый раствор с низкоплавкой эвтектической фазой. Вторую трубчатую заготовку выполняют из второго металлического сплава с присадкой металла, формирующего эвтектическую фазу в первом металлическом сплаве. Устанавливают наружную трубчатую заготовку коаксиально внутренней трубчатой заготовке и обжимают наружную трубчатую заготовку до плотного контакта их смежных поверхностей с формированием биметаллической трубчатой заготовки. Выполняют диффузионную сварку путем нагрева биметаллической трубчатой заготовки до температуры выше температуры плавления низкоплавкой эвтектической фазы, но ниже температуры плавления первого металлического сплава. Охлаждают полученную биметаллическую трубу после диффузионной сварки. Способ обеспечивает высокую прочность диффузионного соединения. 11 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение может быть использовано для высокотемпературной обработки стержневых деталей, в том числе для формирования композиционных, например стеклометаллических, материалов и изделий путем диффузионной сварки стеклянного и металлического узлов-заготовок. Корпус для обрабатываемых деталей камеры термической печи выполнен из керамики и содержит съемные днище и крышку. Стенки корпуса по высоте сформированы, по меньшей мере, из двух установленных друг на друга одинаковых полых модулей с возможностью их разъемного электрического соединения с соответствующими выводами соседних модулей. Средство нагрева выполнено в виде спирали, зафиксированной на внутренней поверхности каждого модуля корпуса камеры. Днище выполнено в виде плоского диска, снабженного в центральной его части соосным цилиндрическим выступом, с возможностью размещения на нем с зазором нижнего конца модуля корпуса камеры. Крышка корпуса выполнена в виде плоского диска, имеющего сквозное соосное отверстие и снабженного соосным кольцевым выступом, имеющим цилиндрическую проточку, внутренний диаметр которой равен диаметру полости верхнего конца состыкованного с ним модуля корпуса камеры. Камера обеспечивает возможность легкой адаптации устройства под выпуск изделий различных размеров по высоте при сохранении высокой степени заполнения объема камеры. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Термическая печь может быть использована для формирования композиционных материалов и изделий путем диффузионной сварки стеклянного и металлического узлов заготовок. В полости несущего корпуса печи размещена камера, выполненная из термостойкого материала, со средством электрического нагрева, термопарой со средством управления нагревом. Корпус камеры выполнен разборным из керамических съемного днища, крышки и составной боковой стенки из двух трубообразных модулей. Средство нагрева выполнено в виде спирали, зафиксированной на внутренней поверхности верхнего конца каждого трубообразного модуля. В составе печи использованы не менее двух камер, установленных вертикально и параллельно друг другу. Спирали отдельных модулей каждой камеры соединены последовательно в одну электрическую цепь, и электрические цепи всех камер соединены последовательно и подключены к клеммам регулируемого трансформатора, включенного в сеть 220 В. Средство нагружения обрабатываемых деталей содержит внешние нагрузочные шпильки, по одной на каждую камеру, пропущенные через сквозные центральные отверстия крышек с возможностью силового взаимодействия с заготовками обрабатываемых деталей, и нагрузочный механизм, выполненный с возможностью силового контактирования с торцами шпилек выступающими над крышками камер. Обеспечена возможность обработки деталей различных размеров по высоте при сохранении высокой степени заполнения объема камеры. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение может быть использовано для изготовления биметаллического изделия, выполненного из литого интерметаллидного сплава на основе Ni3Al и дисперсионно-твердеющего никелевого сплава. Способ включает стадию образования между заготовками биметалла физического контакта за счет деформации заготовки из никелевого сплава с получением полуфабриката и стадию активации и схватывания контактных поверхностей заготовок за счет деформации части полуфабриката из никелевого сплава. Деформацию заготовки из никелевого сплава на стадии физического контакта осуществляют со скоростью при температуре T1, которые выбирают в соответствии с размером зерен d упомянутого сплава в интервалах сверхпластичности. Деформацию указанной части полуфабриката на стадии активации и схватывания осуществляют со скоростью деформации при температуре Т2, которую выбирают из условия ТСП>Т2>Т*, где ТСП - наименьшая температура сверхпластичности никелевого сплава с размером зерен d, Т* - температура, при которой напряжения течения никелевого сплава с размером зерен d и интерметаллидного сплава равны между собой. Проводят термическую обработку полученного полуфабриката биметаллического изделия. Способ обеспечивает повышение степени активации и схватывания контактных поверхностей заготовок в процессе соединения давлением. 6 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

Изобретение может быть использовано для получения сварных конструкций из разнородных металлических материалов, в частности из титановых сплавов и нержавеющей стали. Переходник титан-сталь получают диффузионной сваркой в условиях горячего изостатического прессования с использованием промежуточных вставок из медной фольги со стороны стали и ниобиевой фольги со стороны титана. Отношение толщины медной фольги к толщине ниобиевой фольги составляет 1,5-3,0. Медную и ниобиевую фольгу укладывают в выполненный в стальной заготовке глухой паз со стенками по периметру, затем вставляют в него часть титановой заготовки. Режимы горячего изостатического прессования выбирают из условия получения бездиффузионного слоя в медной прослойке толщиной не менее 0,3 мм, а в ниобиевой прослойке – не менее 0,15 мм. При одновременном прессовании нескольких заготовок на разделяющие поверхности предварительно наносят антиадгезионное покрытие. Способ исключает взаимодействие титана с железом и медью и обеспечивает получение соединения титан-сталь со 100%-ной герметичностью, стабильными механическими свойствами за счет сохранения пластичности промежуточных вставок, отсутствия хрупких интерметаллидных и эвтектических прослоек, а также карбидных фаз. 2 з.п. ф-лы, 10 ил., 2 табл.

Изобретение может быть использовано для получения сварных конструкций из разнородных металлических материалов, в частности переходника титан-алюминий. Заготовка для проведения последующей диффузионной сварки в условиях горячего изостатического прессования содержит размещенные в капсуле титановую и алюминиевую заготовки. На свариваемой поверхности заготовки из титанового сплава выполнена рельефная насечка в виде выступов и канавок, имеющих одинаковый профиль и одинаковый радиус закругления, равный 1/2 высоты выступа. Количество периодов насечки на свариваемой поверхности заготовки из титанового сплава составляет не менее двух. Переходник, полученный при использовании этой заготовки, имеет прочноплотное диффузионное соединение со стабильными свойствами за счет равномерного распределения приложенной в процессе эксплуатации нагрузки, отсутствия концентраторов напряжения и увеличенной площади соединения. 4 ил.
Изобретение может быть использовано для изготовления лопатки компрессора из высокопрочного титанового сплава ВТ6 на основе эвтектоидной системы легирования. Проводят горячую газовую формовку слитка со сверхпластической деформацией при температуре от 870 до 1000°С и скорости деформации 10-4c-1. Затем методом ионно-плазменного конденсирования на поверхность полученных лопаток осаждают оптимально подобранную лигатуру Ni-Ti-Cr-Y. После этого проводят термическую обработку готовых лопаток компрессора при температуре от 870 до 950°С. Способ обеспечивает высокие механические свойства лопаток компрессора из титанового сплава ВТ6, в частности усталостную прочность, жаропрочность, вязкость разрушения.

Изобретение относится к способу сварки давлением металлических деталей и может быть использовано в различных отраслях машиностроения. Свариваемые детали сжимают. Осуществляют нагрев зоны сварки до температуры ниже температуры рекристаллизации по одну сторону зоны контакта с перемещением температурного поля через зону контакта. Осуществляют сварку. После сварки осуществляют изотермическую выдержку при температуре, превышающей порог рекристаллизации. Нагрев под изотермическую выдержку выполняют по одну сторону зоны контакта с перемещением фронта рекристаллизации через зону контакта. 1 пр.

Наверх