Способ диффузионной сварки трубчатых переходников титан - нержавеющая сталь


 

B23K101/06 - Пайка или распаивание; сварка; плакирование или нанесение покрытий пайкой или сваркой; резка путем местного нагрева, например газопламенная резка; обработка металла лазерным лучом (изготовление изделий с металлическими покрытиями экструдированием металла B21C 23/22; нанесение облицовки или покрытий литьем B22D 19/08; литье погружением B22D 23/04; изготовление составных слоистых материалов путем спекания металлического порошка B22F 7/00; устройства для копирования и регулирования на металлообрабатывающих станках B23Q; покрытие металлов или материалов металлами, не отнесенными к другим классам C23C; горелки F23D)

Владельцы патента RU 2617807:

Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (RU)

Изобретение может быть использовано для получения диффузионной сваркой в вакууме трубчатых переходников титан - нержавеющая сталь. Телескопически соединяют трубчатую деталь переходника из титана и расположенную снаружи нее трубчатую деталь переходника из нержавеющей стали, на внутренней поверхности которой выполнены кольцевые канавки глубиной не более 0,5 мм. Перед сваркой упомянутые кольцевые канавки заполняют суспензией из поливинилбутирали и ультрадисперсного порошка никеля. Содержание ультрадисперсного порошка никеля в суспензии составляет от 61 до 80%. Диффузионную сварку проводят при температуре 700-764°С. Время выдержки составляет не более 1 мин. Способ снижает величину пластической деформации трубчатой детали переходника из титана и уменьшает количество хрупких интерметаллидных фаз в диффузионном соединении. 1 пр.

 

Изобретение относится к области сварки, а более конкретно к технологии диффузионной сварки в вакууме трубчатых переходников титан - нержавеющая сталь.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к изобретению является способ диффузионной сварки трубчатых переходников титан - нержавеющая сталь, в котором телескопически соединяют, нагревают, деформируют и выдерживают при температуре диффузионной сварки трубчатую деталь переходника из титана и расположенную снаружи нее трубчатую деталь переходника из нержавеющей стали, на внутренней поверхности которой выполнены кольцевые канавки (патент РФ №2205732, МПК В23К 20/14, В23K 101/06, опубл. 10.06.2003).

В известном способе на внутренней поверхности втулки из нержавеющей стали выполняют кольцевые канавки и размещают ее снаружи втулки из титанового сплава. В процессе деформации втулок во время сварки кольцевые канавки заполняются титановым сплавом.

Недостатком известного способа является то, что в некоторых переходниках в процессе сварки металл титановой втулки не всегда полностью заполняет кольцевые канавки. Это связано с технологическими ошибками при нарезке канавок, а также с недогревом внутренней детали во время сварки, из-за чего титановая втулка не достигает необходимого уровня пластичности и поэтому не происходит полное заполнение профиля канавки. В результате не обеспечивается сварка по всей контактной поверхности, что является браком.

Помимо этого недостатком известного способа является применение температурных режимов диффузионной сварки, условия которых способствуют скоротечному протеканию диффузионных процессов и, как следствие, нарастанию хрупкой интерметаллидной прослойки в соединении.

Задачей настоящего изобретения является повышение надежности и качества сварного соединения трубчатых переходников титан - нержавеющая сталь.

Технический результат, который достигается при использовании настоящего изобретения, заключается в снижении величины пластической деформации трубчатой детали переходника из титана и уменьшении количества хрупких интерметаллидных фаз в диффузионном соединении.

Указанный технический результат достигается тем, что в соответствии с заявленным способом диффузионной сварки трубчатых переходников титан - нержавеющая сталь, при котором телескопически соединяют, нагревают, деформируют и выдерживают при температуре диффузионной сварки трубчатую деталь переходника из титана и расположенную снаружи нее трубчатую деталь переходника из нержавеющей стали, на внутренней поверхности которой выполнены кольцевые канавки, перед сваркой кольцевые канавки трубчатой детали переходника из нержавеющей стали заполняют суспензией из поливинилбутирали и ультрадисперсного порошка никеля, причем содержание ультрадисперсного порошка никеля в суспензии составляет от 61 до 80%, диффузионную сварку проводят при температуре 700-764°С, время выдержки выбирают не более 1 мин, а кольцевые канавки выполняют с глубиной не более 0,5 мм

Экспериментальным путем было установлено, что при содержании ультрадисперсного порошка никеля в суспензии менее 61% в соединении были обнаружены недопрессовки. При значениях содержания ультрадисперсного порошка никеля, превышающих 80%, недостаточно поливинилбутирали для связывания всей массы порошка для образования суспензии. Поэтому содержание ультрадисперсного порошка никеля в суспензии должно составлять от 61 до 80%. Согласно диаграмме состояния Ni-Ti температура образования равновесной интерметаллидной фазы Ti2Ni равняется 765°С, т.е. при температуре сварки ниже данного значения создаются условия, при которых образование интерметаллидных фаз существенно уменьшается. При этом температура диффузионной сварки должна быть не ниже 700°С (в зависимости от марки применяемого сплава титана) из-за увеличения предела текучести титановых сплавов с понижением температуры диффузионной сварки. Поэтому диффузионную сварку следует проводить в интервале температур 700-764°С. Однако следует учесть тот факт, что с увеличением времени выдержки трубчатых переходников количество хрупких интерметаллидных фаз в диффузионном соединении будет возрастать со временем. Экспериментальным путем было установлено, что для получения надежного сварного соединения время выдержки трубчатого переходника титан - нержавеющая сталь при температуре диффузионной сварки не должно превышать 1 мин. Расчетно-экспериментальным путем было также установлено, что при заданных параметрах режима диффузионной сварки глубина канавки должна составлять не более 0,5 мм, т.к. при глубине канавки более 0,5 мм металл трубчатой детали переходника из сплава титана в процессе сварки не заполняет до конца объем канавок, и в местах контакта образуются пустоты.

Пример осуществления способа.

Для выполнения диффузионной сварки трубчатой детали переходника, например из сплава титана ПТ-ЗВ, и трубчатой детали переходника из нержавеющей стали, например, из аустенитной стали 08Х18Н10Т, предварительно перед сборкой трубчатых деталей переходника на внутренней поверхности трубчатой детали переходника из нержавеющей стали нарезают кольцевые канавки. Кольцевые канавки выполняют с глубиной 0,3 мм. После выполнения кольцевых канавок их заполняют суспензией, состоящей из поливинилбутирали и 61% ультрадисперсного порошка никеля. Далее осуществляют сборку деталей, состоящую из трубчатой детали переходника из нержавеющей стали, которую располагают снаружи трубчатой детали переходника из титана с образованием телескопического соединения. Осуществляют индукционный нагрев сборки под сварку в сварочной камере в вакууме до температуры 760°С, в процессе которого поливинилбутираль полностью испаряется с последующей его откачкой вакуумной системой. В кольцевых канавках остается только ультрадисперсный порошок никеля. В процессе сварки трубчатую деталь переходника из титана раздают за счет запрессовки конусного дорна в сборку на заданную глубину. При раздаче трубчатой детали переходника из титана происходит деформация свариваемых поверхностей и уплотнение ультрадисперсного порошка никеля с полным сплошным заполнением им кольцевых канавок. В результате происходит объемное взаимодействие металлов с образованием металлической связи между деталями и между деталями и промежуточным слоем. Переходная диффузионная зона образуется по контактной поверхности, которая окончательно формируется в процессе выдержки при температуре 760°С в течение 41 с. После охлаждения трубчатого переходника титан - нержавеющая сталь конусный дорн выбивают.

Сваренные по данному способу переходники прошли радиографический и ультразвуковой контроль с положительным результатом. Кроме того, металлографический контроль переходников показал, что сварка произошла по всей соединяемой поверхности (кольцевые канавки были полностью заполнены).

Способ диффузионной сварки трубчатых переходников титан - нержавеющая сталь, включающий телескопическое соединение трубчатой детали переходника из титана и расположенной снаружи нее трубчатой детали переходника из нержавеющей стали, на внутренней поверхности которой выполнены кольцевые канавки, их нагрев, деформирование и выдержку при температуре диффузионной сварки, отличающийся тем, что перед сваркой кольцевые канавки трубчатой детали переходника из нержавеющей стали заполняют суспензией из поливинилбутирали и ультрадисперсного порошка никеля, причем содержание ультрадисперсного порошка никеля в суспензии составляет от 61 до 80%, диффузионную сварку проводят при температуре 700-764°C, время выдержки устанавливают не более 1 мин, а кольцевые канавки выполняют с глубиной не более 0,5 мм.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано для получения сварных конструкций из разнородных металлических материалов, в частности из титановых сплавов и нержавеющей стали.

Изобретение может быть использовано для изготовления биметаллического изделия, выполненного из литого интерметаллидного сплава на основе Ni3Al и дисперсионно-твердеющего никелевого сплава.

Изобретение может быть использовано при соединении керамоматричного композита с металлами. На элемент из керамоматричного композита наносят активирующий промежуточный слой и проводят сборку элементов с размещением между ними прослойки.

Изобретение относится к способу холодной сварки давлением деталей из высокопрочных материалов. Предварительно очищают контактные поверхности деталей и размещают пластичную прокладку между ними.

Изобретение относится к способу получения неразъемного сварного соединения из ситалла с металлами методом диффузионной сварки. Способ включает сборку элементов и сварку при температуре ниже температуры плавления металла и приложении давления сжатия.
Изобретение относится к способу диффузионной сварке сплава на основе никелида титана с титаном или его сплавом. Изобретение может быть использовано в различных областях промышленности при получении термомеханических устройств, имплантируемых конструкций, например, применяемых в медицине и т.д.

Способ может быть использован при изготовлении термомеханических устройств, применяемых в медицине имплантируемых конструкций, хирургического инструмента и т.д.
Изобретение относится к приборостроению и может применяться при изготовлении полупроводниковых микромеханических устройств, например, чувствительных элементов интегральных датчиков.

Изобретение относится к способам неразъемного соединения изделий из сплавов на основе никелида титана (TiNi, нитинол) и представляет собой диффузионную сварку с использованием жидкой фазы.
Изобретение относится к области изготовления слоистого композиционного материала посредством диффузионной сварки листовых заготовок. .

Изобретение может быть использовано при соединении керамоматричного композита с металлами. На элемент из керамоматричного композита наносят активирующий промежуточный слой и проводят сборку элементов с размещением между ними прослойки.
Изобретение относится к способу диффузионной сварки. Очищают детали из нержавеющей стали и мембраны из фольги палладия или палладиевого сплава электрополировкой.

Изобретение относится к способу диффузионной сварки и может быть использовано для сварки разнородных материалов в различных отраслях машиностроения, в частности при изготовлении твердосплавного инструмента.

Изобретение может быть использовано при изготовлении титановых тонкостенных слоистых конструкций, например сложных трехмерных конструкций, в частности сотовых заполнителей, вентиляторных лопаток, воздухозаборников, выпускного окна в ускорительной технике.

Изобретение относится к способу холодной сварки давлением деталей из высокопрочных материалов. Предварительно очищают контактные поверхности деталей и размещают пластичную прокладку между ними.

Изобретение относится к способу получения неразъемного сварного соединения из ситалла с металлами методом диффузионной сварки. Способ включает сборку элементов и сварку при температуре ниже температуры плавления металла и приложении давления сжатия.

Изобретение может быть использовано для соединения материалов на основе алюминия. Между двумя соединяемыми материалами прокладывают материал прокладки, состоящий из сплава, содержащего в качестве основных компонентов цинк и алюминий; или цинк и магний; или цинк, магний и алюминий; или цинк, медь и алюминий; или цинк, олово, алюминий; или цинк, серебро и алюминий.
Изобретение относится к производству слоистых композиционных материалов сталь-алюминий. Стальные листы предварительно покрывают водным раствором флюса, содержащего KF - 36-40%; AlF3 - 44-50%; K2TiF6 - 10-20%, удаляют влагу, а затем собирают в пакеты и пропитывают алюминиевым расплавом с температурой перегрева на 50-100°С выше линии ликвидус алюминиевого сплава.

Изобретение может быть использовано при диффузионной сварке металлических и неметаллических материалов. Между свариваемыми деталями, установленными в вакуумной камере, размещают металлическую прослойку.
Изобретение относится к области изготовления слоистого композиционного материала посредством диффузионной сварки листовых заготовок. .
Изобретение может быть использовано для получения сварных конструкций алюминиевых сплавов методом сварки трением с перемешиванием, в частности для соединения листов из сплавов системы Al-Mg.
Наверх