Состав для безокислительного нагрева металлических заготовок

 

ОПИCАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсиии

Социалистические

Республик (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)За"вле"о 05.0б.80 (21) 2938114/22-02 с присоединением заявки ЭЙ (51)М. Кл.

С 21 О 1/70

1Ьоударстаеииый комитет

СССР (23) Приоритет—

Опубликовано 30 01 82. Бюллетень М 4 (53) УЛK б21. 78..062(088.8) по делам изабретеиий и открытий

Дата опубликования описания 30 01 82 (72) Авторы изобретения

О.П.Дробич, Г.И.Гуляев, П,И.Чуйко, Е.А.Резников, P Ã.Õåéôåö, В.П.Рокутов и П.Г.Будник (54 ) СОСТАВ ДЛЯ БЕЗОКИСЛИТЕЛЬНОГО НАГРЕВА

МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЗАГОТОВОК

15

Изобретение относится к безокислительному нагреву заготовок при осуществлении термической и механо-термической обработки, в частности к

I стеклянным расплавам и может быть использовано в процессе нагрева и тррмодн Музионной сварки биметаллических заготовок в камерах высокого давления при 800-10 Ñ.

При осуществлении контактной диф. фузионной сварки металлов путем нагрева плотно сочлененных биметаллических пар основным и неотьемлемым требованием является недопущение высокотемпературного окисления и образования окалины на контактных поверхностях.

Известно грименение при диффузионной сварке металлов солевых расплавов на основе солей хлористого бария, натрия, калия 511 .

Однако вязкость расплавленных солей крайне мала, поэтому расплав легко затекает в заз- пы между контактными парами и препятствует свар ке. Особенно это наблюдается в случае сочленения коаксильных цилиндров, когда исключается возможность дополнительного механического сдавливания поверхностей. Кроме того, хлористые соли легко возгоняются и вьщеляют в атмосферу ядовитый хлор.

Известно применение расплавов стекол Ю, содержащих,X: ЙО 4045) Ма 017-22; СаО 9-15; ВаО 5-12;

В О 9-! 2; А1 Оз 1-2; F 2,.5-5.

Однако известные стекла эффективны в интервале температур 1100о

1300 С, а при температурах ниже о

1100 С не используются из-за высокой вязкости.

Известно стекло t3l состава,X:

Si0 20-50; В Оь20 50; NgÄ20 30

В 1-1 э 51 KCC 3-10.

Недос татком из вести о го с текла является наличие металлического бора и хлористого калия. Они насыщают поверхность нагреваемых изделий бо901301 ро% и хлором, что недопустимо при диффузионной сварке. Кроме того, выделение хлора ухудшает условия труда обслуживающего персонала.

Наиболее близким по составу ин" гредиентов к предлагаемому является стекло Ы состава,X: SjQ<25-48;

В20 10-32; Naz0+ К20 10-45; Са0, ВаО, М О 3-17, Д 0 до 3; V<0> .до 0,7i

Недостатком известного стекла является низкое качество диффузионной сварки, что обусловлено высокой вязкостью (до 10 П) и, следовательно, недостаточной защитой контактных поверхностей от окисления.

По вышеуказанным причинам ограничена возможность применения его в качестве расплава при температурах ниже

1000 С, Кроме того, в состав входит пятиокись ванадия Ч 05, являющаяся сильным окислителем сталей, что неблагоприятно для диффузионной сварки в расплавах металлических пар, Пятиокись ванадия существенным образом повышает.адгезию расплава, что также затрудняет последующие операции удаления расплава с заготовок после диффузионной сварки.

Цель изобретения — повышение качества поверхности в результате повышения вязкости расплава и защиты от окисления.

Указанная цель достигается тем, что состав для безокислительного нагрева металлических заготовок, содержащий окиси кремния, бора и натрия, дополнительно содержит окись меди и магнетит при следующем соот( ношении компонентов, вес.%:

Окись кремния 10-30

Окись бора 46-60

Окись натрия 21-26,6

Окись меди 1,5-1,7

Магнетит 1,5-1,7

Предлагаемое сочетание компонентов и их количественное соотношение позволяет получить состав стекла с вязкостью в интервале от 1,020 Па"с (10-20 H) в диапазоне температур 800-1000 С.

Величина вязкости регулируется соотношением компонентов. Нижний предел вязкости стекла ограничен величиной 1,0 Па с с тем, чтобы предотвратить затекание расплава в зазор между сочленяемыми парами. Верхний предел вязкости ограничен величиной

20 Па-с с тем, чтобы обеспечить без5

15 окислительный нагрев сочлепяемых пар, т. е. еще возможную дегазацию расплава от воздуха, увлекаемого погружаемыми в расплав заготовками.

Следует отметить, что с повышением вязкости расплава и, следовательно, ухудшением способности расплава смыкаться над погру>каемыми заготовками, количество увлекаемого с заготовкой воздуха увеличивается, и при вязкости более 20 Па с воздух из расплава практически не уходит, что способствует окислению контактных пар, Качество диффузионной сварки биметаллических заготовок в большой степени зависит также и от наличия окислительных газов, находящихся в зоне соединения. Для поглощения их

20 в состав стекла вводят окись меди и магнетит. Окись меди при варке стекла в нейтральной или восстановительной атмосфере выделяет в объеме стекла атомы меди, способные

25 поглощать в дальнейшем при нагреве заготовок растворенный кислород и другие газы.

Магнетит при нагреве заготовок поглощает кислород и переходит в

50 более богатые кислородом соединения, например пегматит.

Кроме того, заблаговременное введение этих окислов предопределяет инертность состава по отношению к

З5 углеродистым и цветным металлам и повышает стабильность технологических свойств расплава при возможном

1 Ъ введении в дальнейшем подобных окислов с нагреваемыми заготовками.

40 Готовят стекла для безокислитель " ного нагрева стальных заготовок с использованием веществ по следующим

ГОСТам: окись кремния — кварцевый песок по ГОСТ 2134-74,окись бора-борная

45 кислота или бура по ГОСТ 18704-73 и ГОСТ

8429-69, окись натрия — бура и кальцинированная сода по ГОСТ 84-29-69 и ГОСТ,5100-73, окись меди по ГОСТ

16539-71, магнетит — окалина или

50 колошниковая пыль по ТУ 14-233-153-77., Сырьевые материалы измельчают до фракции 0,5 мм, затем тщательно перемешивают.

Стекло варят в тигельных печах периодического действия при 120055 о

1250 С, расплав тщательно дегазпруют и гранулируют сухим способом.

Сухой гранулят затем используют для получения расплава в установке

35 нала. для диффузионной сварки биметаллических пар. С этой целью гранулят загружают в подогреваемую камеру, оплавляют, дегазируют при температуре вьппе 1000 С, а затем снижают температуру до требуемой и в расплав помещают сочленяемые пары, нагревают их в течение времени, необходимого для осуществления диффузионной сварки.

Готовят и опробуют составы стекол.

Химический состав и вязкостные параметры стекол. приведены в табл.1.

Для исследований вязкостных свойств изготовленных стекол используют вискозиметр, работающий по принципу вращающихся коаксиальных цилиндров.

Испытания стекол проводят при нагреве и сварке цилиндрических биметаллических заготовок ст.10-медь при

940-960оС

В процессе испытаний контролируют способность заготовок погружаться в расплав, условия попадания с заготовками воздуха и последующий выход его из расплава, условия извлечения заготовок иэ расплава, реакционную и защитную способности расплава и качество сварки биметаллических пар.

Результаты испытаний приведены в табл.2.

Из данных табл.2 видно, что предлагаемые составы расплава инертны по отношению к нагреваемым заготов- кам, защищают -от окисления, не затекают в зазоры свариваемых пар, в результате чего обеспечивают высокОе качество сварки биметаллических заготовок. Качество сварки определя1З01 6 ют визуально по результатам плющения цилиндрических темплетов. Кроме того, процесс извлечения заготовок иэ расплава предлагаемого состава не

5 затруднен.

Из-за высокой вязкости и худ шей способности дегазироваться известный состав не обеспечивает . удовлетворительной защиты от окис10 ления и, как результат этого, не дает удовлетворительного качества сварки заготовок. Кроме того, изза высокой вязкости расплава из него трудно извлекать заготовки, процесс

15 извлечения сопровождается большим выносом стекла. Поэтому требуется систематически пополнять камеру новыми порциями стекла табл.2).

Таким образом, использование пред20 лагаемого состава для беэокислительного нагрева металлических заготовок при термодиффуэионной сварке обеспечивает по сравнению с известным составом успешное осуществление процес25 сов диффузионной сварки и улучшение качества иэделий за счет получения оптимальной вязкости, инертности, стабильности и обеспечение беэокислительного нагрева свариваемых пар а при 800-1000 С, что особенно важно при термодиффуэионной сварке биметаллических заготовок,используемых при прокатке,. например, волноводных радиорелейных труб.

Предлагаемый состав не содержит дефицитных и токсичных компонентов и не загрязняет окружающую атмосферу вредными выделениями и, следовательно

40 улучшает условия труда и техники безопасности. обслуживающего персо! о

1 О

1 О !

1 О

I

«!! 1

1 !

ВО

» о

»

ФГ\ м

СЧ о1

» о (, Ь

«Ч л . Ф

В! к!!

Ф (Ч

:! м

С 4 л

Ф о

О

«Ч о1

I Ъ

IE\ м а

« 4 /Ъ

Ф м

О Ъ

К>

D о

«Ь

«Ч л о

Ф »

»Ф CO и о о о о л

1

1

CO м

< с о

«о о

» л о о

С4 о

« 4 о о а

Ф » » о о

«Ч

1 ! — 1 !

I 1

Ю м.

1 1

I I 1!!! и

И. М

+ т о

III

1 I !

М и

Э!

4. ь ф

I!I .1 (6 1

1» 1

К)

» о

«Ч

СЧ

Vl

Ф Р м о о

Ф «Ч о

«1! o

1 З 1 а

Ф

v 1

О 1!

«1

Л!

DCO !!! !!! СВ 1 о«ок

901301 0 СО

Ю Ф О м с4 «М о м о а

9 о ж

v м ф

С5 ж

Ю

»

« 4 о

Ф

«Ч м

D л о

Ф о о\

lA

Ф о

МЪ о

l/l

Ю о м

I о х

Ц

Ф

f х а о

Р3

Ф

Ц о а о

М! о х х

1 х ! :

l о

И х х

v о х >х

ы.о о х

1

i а 1

<б

Ф а о

U Я

cd ed а и

Ф и х х с6

I ф х х

Ф

Р

1 х

К х о

Ц

v х

hC о и о

l о

Е

z o о v ц о . "«х а д

Е Ф с.) х о

1» о

Ц

А

1 о

63 1

IcI I

ed I ! I

И I о I

cd I а 1

1

I

1

1 х

>Я о

Е в ф ( х о м

I о а

Е и

ГО о

A и !

» о

III I

<б I

1 1 о 1

ed 1 а !

Ш I

И о

Ф о

Е» о

X о

t( Ъ

А

1» и о о

g °

С»

Ф 1 а А

Е Ц о о о

1 4

Ф

Е» о

1 о

И х х

Ц и х

Х о

Й х о

CcI о р) а

Ф х

gg х Ф о о ь0 и о х

Ю о о о

И и

901301 х" м 1

М Ф

Х о х о о ю о

1 о х х х с6 с!3

А И оа о

И 2 tj x

e) 5 !» Е»

Ф>ОФМ

И Ш (dI

ЕЕ о

Е1

Ф х

Ф

Ж I о

Ем х !

g Ф

A 2 з и х о

;6 и

E ed

ed KO и х

ИоФ

6) х (.) х !

Ф

1 о

tt

Ф х

ed 1

Ф 1 сб 1

v a ц и

ОФ!

12

901301

4. Патент США У 3110399, кл. 207-10, 1964.

Составитель P.Êëûêîâà

Редактор С.Крупенина Техред И. Гайду Корректор А.Ференц

Заказ 12303/24 Тираж 586 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения

Состав для безокислительного нагрева металлических заготовок, преимущественно при термодиффузионной сварке, содержащий окиси кремния, бора и натрия, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения качества поверхности за счет повышения вязкости расплава и защиты от окисления,.он дополнительно содержит окись меди и магнетит при спедующем соотношении компонентов,, вес. :

Окись кремния 10-30

Окись бора 46-60

Окись натрия 21-26,6

Окись меди l,5-1,7

Магнетит 1,5-1 7

Источники информации, принятые во внимание при экспертиз

1. Авторское свидетельство СССР

11 236223, кл. В 23 К 19/00, 1963.

2. Авторское свидетельство СССР

9 270220, кл. С 03 С 3/08, 1970.

3. Авторское свидетельство СССР

119 511302, кл. С 03 C 3/08, 1976.