Способ диффузионной сварки твердого сплава со сталью

 

е ""..==,,;-„== -==,, Вйтбн1 ИО-тОхи1 и .. -:: «з с -,л-и и

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (и> 659338

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-зу— (22) Заявлено 23.02.77 (21) 2457830 25-27 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 30.04.79. Бюллетень ¹ 16 (45) Дата опубликования описания 22.06.79 (5! ) Ч.Кл.- "В 23 К 19/00

В 23 К 28/00

Гасударственный комитет но делам изобретений я еткрытий (53) УД К 621.791.66: .621.791.011 (088.8) (72) Автор изобретения

А. С. Казанцев (71) Заявитель (54) СПОСОБ ДИФФУЗИОННОЙ СВАРКИ ТВЕРДОГО

СПЛАВА СО СТАЛЬЮ

Изобретение относится к области. сварки, в частности, к способам диффузионной сварки твердого сплава со сталью и может быть использовано в машиностроительной промышленности в инструментальном произво дстве.

Известен способ диффузионной сварки, при котором детали нагревают, сдавливают и охлаждают (1).

Однако этот способ не обеспечивает снятия остаточных напряжений.

Известен другой способ диффузионной сварки твердого сплава со сталью, наиболее близкий к данному изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту, при котором свариваемые элементы нагревают, создают в них упругую деформацию, выдерживают под давлением, охлаждают и снимают сжимающую нагрузку (21.

Недостатками известного способа являются следующие: невозможность его применения для сварки деталей сложной геометрической формы, копда в результате сварки в местах соединения образуется объемное напряженное состояние; сварка деталей,и их охлаждение в деформированном виде снижают производительность сварочных установок; ограниченные возможности подналадки процесса при колебаниях размеров пластин по толщине, при изменении материала пластин; а неполное использование запаса упругой деформации.

Целью данного изобретения является снижение остаточных напряжений в сварном соединении, Для этого упругую деформацию создают в сварпваемых элементах путем всестороннего сдавливания в сыпучей среде при температуре 900 — 300 С и снимают нагрузку при температуре 550 — 20 С.

На фпг. 1 представлена схема данного способа; на фиг. 2 — буровая коронка, полученная данным способом; на фиг. 3— сечение по А — А фиг. 2 (сплошными линиями показано недеформированное состояние

20 коронки, а пунктирными линиями — сечение коронки при нагружениц ее высоким давлением); на фиг, 4 показана биметаллическая пластина при температуре 900 С; нз фпг. 5 — при температуре 500 С; на фиг.

6 — при температуре 20 C; на фиг. 7 показан график активного нагружения постоянным давлением до температурного интервала 300... 550 С и полного давления после этого интервала температур; на фиг. 8 представлен график возрастания давления в активно>л интервале (t=900 ... 300 С) и постепенного уменьц,ения давления в пасспв1 ом интервале, т. е. с температуры

550 С до комнатной температуры.

На чертежах используются следующ >е условные обозначения: fl — прогиб пластинки после се охла>кдения до температуры

500 С и при одновременном воздействнlt всестороннего давления Р, а также ее остатсчпый ппогнб fo после снятия давления.

Технология способа заключается в след,.ошсм.

В процессе диффузионной сварки стальную пластину и твердосплавную 2 нагрева.от, затем подстужпвают на воздухе 1о t5

900 ... 300 С и помещают в контейнер 3, имеющий полости с охлаждающей жидкостью 4, и заполнснный сыпучей средой 5.

П ÎHñoíîì 6 создают в среде давление до

200 кг!,ил . Затем охлаждают изделие в 20 контейнере при пассивном нагру>кении и снимают давлением в интервале температуры 550 ... 20 С. Снижение остаточны . напряжений основано на создании упругой деформации в упругоанизотронном изделии при повышенной температуре;и уменьшении этой деформации при охлаждении за счет разности коэффициентов линейного расширения стали и твердого сплава.

Данный способ применяется в тех слу 30 чаях, когда остаточные напряжения наводятся в изделиях при их охлаждении послав сварки материалов с различными коэффициентами линейного расширения. Способ эффективен только .для соединений, выпол- 35 пенных из материалов, модули упругости которых значительно отличаются друг ter друга (упругая анизотрония изделия), причем материалу с меньшим модулем упругости Е должен соответствовать больший 40 коэффициент линейного расширения а.

Пример. Сваривали биметаллическую пластинку из стали 35 и твердого сплава

В К8.

Прогиб пластинки как показатель на- 45 пряженного состояния отсутствовал прп температуре 900 С.

После охлаждения пластинки до б00 С она активно нагружалась постоянным давлением P. После охлаждения пластинки под 50 давлением до температуры 500 С и необходимой выдер>кки времени пластинка изогнулась и приобрела прогиб ft, стрелка которого расположена со стороны слоя стали. 55

Далее за счет пассивного пагружения, например, полного снятия давления в среде, при 500 С пластинка упруго прогнулась в обратную сторону за счет более интенсивного увеличения длины стального слоя, в 50

Вор мула изобретения

Способ диффузионной сварки твердого сплава со сталью, преимущественно деталей сложной геометрической формы, прн котором свариваемые элементы нагревают, создают в них упругую деформацию, выдер>кивают под давлением, охлаждают и снимают сжимающую нагрузку, о т л и ч а юшийся тем, что, с ц елью снижения остаточных напряжений в сварном соединении, упругую деформацию создают в свариваемых элементах путем всестороннего сдавливания в сыпучей среде при температуре

900 — 300 С и снимают нагрузку при температуре 550 — 20 С.

Источники информации, принятые ьо внимание при экспертизе:

1. Патон Б. Е. Технология электросварки плавлением, М-К, 1962 I., с. 237 †2.

2. Авторское свидетельство № 475829 го кл. В 23 К 19/00 от 197! г. — прототип. результате чего первоначальный прогиб уменьн .сн на величину упругого прогиба .tf, Л)=-/ — fq, где f2 — прогиб после снятия дав. Iptl tlat.

Вели нна упругого прогиба определяется упругими свойствами стали и твердого сплава при t=500 Ñ, а также геометрическими характеристиками пластинки, что, собственно, и обуславливает величину остаточных напряжений от сварки.

Дальнейшее охлаждение пластинки с температуры 500 С без приложения внен,:— него Dàâëåíèÿ или при постепенном его снижении сопровождалось уменьшением упругого прогиба за счет более интенсивного сокращения стального слоя и за счет этого уменьшалась величина остаточных ItalIpst>кений.

Способ позволил за счет широкого варьирования технологических параметров: давления в среде и скорости охлаждения изделия получить заданное напряженное состояние и, таким образом, подобрать наиболее благоприятное напряженное состояние.

Изобретение обеспечивает следлющие преимущества: повышение прочности сварных и паяных соединений: расширение технологических возможнос— тей сталей.

Изсбретение позволит получить высоко".. качество соединений при изготовлении буровых коронок, резцов, оснащенных твердыM сплаBîì, алмазом, эльбором и т. д.

659318

LLT Риг 4

4Ъг.!

A=6 фиг. г

t,тн

i. иихф а а ф,, Д

4Зиг. 1

Редактор К. Северова

Корректор С. Файн

Заказ 314/507 Изд. Лог 287 Тираж 1221 Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

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

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

jP )гг !

Составитель Л. Назарова

Техред Н. Строганова

=0гг г

p:ñ; p=z!

//

6= Z0 д=g

a,"6 =0