Способ диффузионной сварки разнородных материалов

 

ОП ИСАНИ Е(„)975288

ИЗЬЬРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Ф

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04.05.81 (21) 3280843/25-27 с присоединением заявки №вЂ” (51) М. Кл.

В 23 К 20/16

Опубликовано 23.11.82. Бюллетень № 43

Дата опубликования описания 28.! 1.82 (53) УДК 62! .791..66 (088.8) ло делам иэобретеиий и открытий (72) Авторы изобретения арких

Н. Ф. Казаков, А. В. Сергеев,В.И. Беляков

> c»

Московский технологический институт мясн и молочной и ром ы шлеи ности (71) Заявитель (54) СПОСОБ ДИФФУЗИОННОЙ СВАРКИ РАЗНОРОДНЫХ

МАТЕРИАЛОВ

Гооударствеииый комитет (23) Приоритет—

Изобретение относится к сварке давлением с подогревом, в частности к технологии диффузионной сварки и может быть использовано в электронной, радиотехнической и инструментальной промышленности.

Известен способ диффузионной сварки s . через расплавляющуюся промежуточную прокладку f 1) .

Недостатком способа является низкая прочность соединения при повышенных температурах эксплуатации.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ диффузионной сварки разнородных материалов через промежуточную прокладку из фольги с последующим охлаждением сваренных деталей (2). 15

Недостатком известного спрсоба является низкое качество сварки из.-за остаточных напряжений.

Целью изобретения является повышение качества сварки путем снижения остаточных напряжений.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу диффузионной сварки разнородных материалов через промежуточную прокладку из фольги с последующим охлаждением сваренных деталей, в качестве промежуточной прокладки используют деформируемый материал, обладающий термомеханической памятью.

При этом в качестве промежуточной прокладки можно использовать фольгу из никелида титана, изготовленную прокаткой.

С целью снижения трудоемкости накопленную деформацию в промежуточной прокладке можно создавать в процессе диффузионной сварки.

Кроме того, при охлаждении сваренных деталей можно осуществлять изотермическую выдержку при температуре мартенситного превращения материала промежуточной прокладки.

Способ осуществляют следующим образом.

Изготавливают фольгу из материала, обладающего термомеханической памятью, например из никелида титана, прокаткой с накопленной деформацией 10 — 15%.

Очищают соединяемые поверхности метал лической детали и промежуточной прокладки от окисной пленки. Обезжиривают свариваемые поверхности материалов.

975288 кладки можно создавать путем деформирова- 2 зо

40

Пример 1. Диффузионная сварка стекла

С48 с никелем.

Изготавливали промежуточную прокладку из фольги никелида титана толщиной 45

0,1 мм с накопленной деформацией 1О /о.

Очищали соединяемую поверхность никелевой детали и промежуточной прокладки от окисной пленки. Обезжиривали поверхности ацетоном и обезвоживали этиловым спиртом.

Размещали промежуточную прокладку 50 между соединяемыми деталями из никеля и стекла. Устанавливали детали в вакуумную камеру, установки диффузионной сварки и создавали разрежение 1,310 Па. Нагревали детали до 895 К и сдавливали с усилием обеспечивающим удельное давление 15 МПа.

Охлаждали сваренные детали до температуры мартенситного превращения, равной

430 К. Делали выдержку при этой темпераРазмещают фольгу из материала, обладающего термомеханической памятью, между соединяемыми деталями и помещают в камеру установки диффузионной сварки.

Нагревают детали до температуры, не превышающей максимальную температуру сохранения демпфирующей способности материала промежуточной прокладки, и сдавливают с усилием, обеспечивающим диффузионную сварку материалов и создание накопленной деформации в промежуточной прокладке. Делают изометрическую выдержку при температуре сварки. Охлаждают сваренные детали со скоростью 6 — 10 град/мин до температурь мартенситного превращения материала промежуточной прокладки, делают изотермическую выдержку, далее охлаждают до комнатной температуры.

Применение промежуточной прокладки из материала, обладающего термомеханической памятью, приводит к снижению остаточных напряжений при термоциклировании в интервале температур, ограниченном максимальной температурой, при которой еще сохраняется демпфирующая способность материала промежуточной прокладки. Демпфирующую способность промежуточной прония сжатием в процессе сварки, что позволяет совместить процесс деформирования и сварки.

При нагревании наряду с тепловым расширением промежуточной прокладки имеет место также уменьшение ее размеров (сжатие) из-за проявляющего эффекта термомеханической памяти. В результате этого изменение размеров материала с термомеханической памятью незначительно и близко к изменению размеров свариваемых материалов.

Материал с термомеханической памятью пластичен при температуре мартенситного превращения, поэтому для снижения напряжений в сварном соединении делают изотермическую выдержку при этои температуре, 5

1О

15 го туре в течение 20 мин и далее охлаждали сваренные детали до 300 -310 К.

Проведенные лабораторные испытания показали, что прочность на отрыв сварных соединений стекла с никелем составляет

70 МПа, соединение работоспособно до

573 К.

Пример 2. Диффузионная сварка кварца со сталью.

Изготавливали прокаткой с обжатием

15 /р при последнем проходе фольгу из никелида титана толщиной 0,1 мм.

Вырезали из фольги никелида титана промежуточную прокладку размером, равным площади соединяемых поверхностей деталей, и размещали ее между свариваемыми деталями из кварца и стали.

Помещали свариваемые детели с промежуточной прокладкой в вакуумную камеру установки диффузионной сварки и создавали разрежение 1,3 IO Па. Нагревали детали со скоростью 10 град/мин до 840 К. Сдавливали с усилием, обеспечивающим удельное давление 20 МПа, и осуществляли изотермическую выдержку под нагрузкой в течение 20 мин.

Охлаждали детали до температуры мартенситного превращения 370 К, делали изотермическую выдержку в течение 30 мин.

Охлаждали сваренные детали со скоростью

8 град/мин до 300 К и извлекали сваренные детали.

Проведенные лабораторные испытания показали, что прочность при 293 К, полученных соединений кварца со сталью достигает 20 МПа. Соединения работоспособны при нагревании до 800 К.

Пример 8. Диффузионная сварка керамики ЦТС со сталью 12Х18Н10Т.

Фольгу никелида титана с накопленной деформацией 13 / и поверхность стали очищали от окисной пленки, обезжиривали.

Керамическую и стальную детали с промежуточной прокладкой из никелида титана между ними помещали в камеру установки диффузионной сварки. Нагревали детали до 800 К и сдавливали с усилием, обеспечивающим давление 50 МПа в течение 25 мин.

Охлаждали сваренные детали до температуры мартенситного превращения, равной 323 К, и делали выдержку при этой температуре в течение 35 мин. Далее охлаждали детали со скоростью 8 град/мин до 300 К.

Проведенные лабораторные испытания показали, что прочность на отрыв соединения керамики ЦТС со сталью 12Х 18H IOT no предлагаемому способу составила 140 МПа, соединение работоспособно при температурах до 580 К.

Использование изобретения позволит повысить качество сварки при соединении разнородных материалов за счет снижения остаточных напряжений.

Формула изобретения

I. Способ диффузионной сварки разнородных материалов через промежуточную

975288

Составитель В. Петросян

Техред И. Верес Корректор В. Г!рохненко

Тираж !153 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор В. Данко

Заказ 8410/! 8 прокладку из фольги с последующим охлаждением сваренных деталей, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварки путем снижения остаточных напряжений, в качестве промежуточной прокладки используют деформируемый материал, обладающий термомеханической памятью.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве промежуточной прокладки используют фольгу из никелида титана, изготовленную прокаткой.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью снижения трудоемкости, накопленную деформацию в промежуточной прокладке создают. в процессе диффузионной сварки.

4. Способ по пп. 1 — 3, отличающийся тем, что при охлаждении сваренных деталей осуществляют изотермическую выдержку при температуре мартенситного превращения материала промежуточной прокладки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Казаков Н. Ф. Диффузионная сварка материалов. М., «Машиностроение», 1976, с. 70.

2. То же, с. 253 — 255 (прототип).