Диффузионная сварка разнородных материалов: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений
| Листать книгу |
|---|
| Листать |
| Страницы:
1 ... 23 ... 69 ... 100 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 Образец магнитной системы после механических испытаний на разрывпользовать эффект низкотемпературной рекристаллизации УДП Собранные детали нагревают в вакууме до температуры Т = = (0,6 ... Кроме того, неконтролируемые скорости нагрева и охлаждения в процессе пайки приводят к появлению микротрещин на поверхности твердого сплава, которые впоследствии вызывают разрушение инструмента ... Поэтому во всех случаях применяют промежуточные слои из фольги, напыленных или химически осажденных металлов, которые активируют свариваемые поверхности и обеспечивают высококачественное соединение ... Они имеют высокий предел прочности при сжатии, облада ют высокой износостойкостью, твердостью и низкой пластичное тью, что предопределяет ряд особенностей процесса диффузион ной сварки ... К сожалению, эта технология имеет серьезный недостаток ■низкую производительность по сравнению с процессом пайки, он компенсируется высоким качеством изделий ... Сварка меди с вольфрамом и титаномРазвитие современной техники требует применения деталей изготовленных из сочетания нескольких самых разных по свои физико-химическим свойствам материалов, например меди с тугоплавкими металлами — вольфрамом и титаном ... Они характеризуются высокой химической активностью по отношению к атмосферным газам при повышенных температурах даже в твердом состоянии и, следовательн повышенной склонностью к порообразованию и растрескивании Взаимодействие с газами происходит путем адсорбции и хемосор ции, растворения и диффузии газа в металле, образования оксидов, нитридов и гидридов, которые, располагаясь по границам зерен, вызывают образование кристаллизационных трещин и охруп-чивание металла ... Вследствие недостаточности внутренних электронных оболочек он имеет наиболее сильную межатомную связь что обусловливает высокие значения температуры плавления, модуля упругости и коэффициента теплопроводности, повышенную сопротивляемость воздействию нагрузок при высоких температурах ... К сожалению, эта технология имеет серьезный недостаток ■низкую производительность по сравнению с процессом пайки, он компенсируется высоким качеством изделий ... Сварка меди с вольфрамом и титаномРазвитие современной техники требует применения деталей изготовленных из сочетания нескольких самых разных по свои физико-химическим свойствам материалов, например меди с тугоплавкими металлами — вольфрамом и титаном ... Они характеризуются высокой химической активностью по отношению к атмосферным газам при повышенных температурах даже в твердом состоянии и, следовательн повышенной склонностью к порообразованию и растрескивании Взаимодействие с газами происходит путем адсорбции и хемосор ции, растворения и диффузии газа в металле, образования оксидов, нитридов и гидридов, которые, располагаясь по границам зерен, вызывают образование кристаллизационных трещин и охруп-чивание металла ... Вследствие недостаточности внутренних электронных оболочек он имеет наиболее сильную межатомную связь что обусловливает высокие значения температуры плавления, модуля упругости и коэффициента теплопроводности, повышенную сопротивляемость воздействию нагрузок при высоких температурах ... К сожалению, эта технология имеет серьезный недостаток ■низкую производительность по сравнению с процессом пайки, он компенсируется высоким качеством изделий ... Сварка плавлением не обеспечивает требуемой прочности из-за резкого снижения пластичности вольфрама в результате рекристаллизации, а при соединении титана с медью образуются хрупкие интерметалл иды ... Сварка неметаллических материаловСейчас трудно представить себе конструкцию того или иного изделия без детали или узла из керамики, стекла, ситалла, полико-Ра и других неметаллических материалов ... Сварка плавлением не обеспечивает требуемой прочности из-за резкого снижения пластичности вольфрама в результате рекристаллизации, а при соединении титана с медью образуются хрупкие интерметалл иды ... Эти материалы, обладающие особыми физико-химическими и механическими свойствами, в сочетании с металлами позволяют решать большинство конструктивных и технологических проблем при создании новой техники ... Традиционно из неметаллических материалов изготавливают отдельные детали, которые затем с помощью различных технологических приемов (склеивание, пайка, сварка) соединяют в единый работоспособный узел ... Эта те нология позволяет оптимизировать технологический цикл (искл-чаются операции вжигания паст и термообработки), минимизи-вать напряжения в сварном шве, а также исключить применение припоев на основе драгоценных металлов ... Газовая фаза, образующаяся в керамике в процессе подготовки массы, формова-ния изделия, его обжига и выделения летучих компонентов, вызывает появление закрытых пор ... Так как в реальных керамических материалах имеется большое количество микро- и макродефектов, являющихся концентраторами напряжений, то их разрушение может происходить как по стекловидной фазе, гак и по кристаллиту ... Эти материалы, обладающие особыми физико-химическими и механическими свойствами, в сочетании с металлами позволяют решать большинство конструктивных и технологических проблем при создании новой техники ... Традиционно из неметаллических материалов изготавливают отдельные детали, которые затем с помощью различных технологических приемов (склеивание, пайка, сварка) соединяют в единый работоспособный узел ... Диффузионная сварка керамики с металлами проводится безрасплавления металлической детали при температурах, обеспечивающих сохранение исходных свойств керамических материалов ... Разрушение такого соединения, обла-, дающего низкой прочностью на разрыв, происходит в виде отсло-' ения приваренного к металлической детали трещиноватого слоя от основной массы керамической детали ... Поэтому единственным способом подготовки керамики под сварку является ее химичес-кая очистка, которая сводится к трем основным способам обработки: обезжириванию, удалению механических загрязнений и травлению ... Им выработаны основные требования [1], предъявляемые к металлическим материалам при создании металлокерамических узлов:•КЛТР металлической детали должен с достаточной точностью совпадать с КЛТР керамической детали в широком диапазоне температур ... Надежность сварного соединения достигается в том случае, если рассогласование КЛТР в диапазоне температур от комнатной до температуры сварки не превышает 10%;•металлические летали, равно как и промежуточные слои, должны обладать малым пределом текучести, низким модулем упругости и высокими значениями относительного удлинения, что позволяет за счет пластической деформации снизить уровень остаточных напряжений, возникающих в соединении при охлаждении деталей после сварки (в качестве примера можно назвать такие металлы, применяемые в металлокерамических конструкциях, как медь, алюминий, никель, имеющие намного большие значения КЛТР, чем керамика);•необходимо, чтобы металлы имели хорошие вакуумные свойства: были газонепроницаемыми при минимальных толщинах, характеризовались малым газовыделением и низкой скоростью испарения, а их пары обладали низкой упругостью;•металлы должны быть технологичными в процессе изготовления узла и стойкими при эксплуатации ... На поверхности медной детали перед сваркой необходимо создать оксид низшей валентности Си20, который обладает хорошим сцеплением с основой и КЛТР, более низким, чем у меди, но приближающимся к КЛТР керамики ... Диффузионная сварка керамики с металлами проводится безрасплавления металлической детали при температурах, обеспечивающих сохранение исходных свойств керамических материалов ... Процесс охлаждения является более ответственным этапом, поскольку на формирование соединения оказывают влияние и напряжения, связанные с различием КЛТР металла и керамики ... Под воздействием окружа юшей атмосферы на поверхности образуется тончайшая непрочная пленка оксида алюминия, которой недостаточно для формирования высококачественного сварного соединения ... Полные окружные удлинения внутренней (о^) и наружной (о*) стенок представляют собой суммы силовых и тепловых удлинений:где а" и гхк — КЛТР металлического и керамического цилиндров; Д7'— изменение температуры ... Они отличаются пластичностью, хорошей свариваемостью и применяются для изготовления трубопроводов силовых установок высокого давления, клапанов авиационных двигателей, камер сгорания, дисков и лопаток турбин ... При сварке плавлением в сварном шве, околошовной зоне и основном металле нередко образуются горячие и холодные трещины, изменяется структурное состояние и вследствие этого ухудшаются механические свойства соединений ... Такой слой достаточно полно насыщается легаруюшими элементами из жаропрочного сплава В результате термообработки степень химической, структурной ж механической неоднородности уменьшается настолько, что соединение становится более жаропрочным, чем при использовании! промежуточных слоев другой толщины ... Сварные образцы жаропрочных сталей после механических испытанпй на разрыв: I — разрушение; 2 — ВЖЛ-І2У; 3 — сварной шов; 4 - ІЗХ11Н2В2МФРезультатом этих исследований стала разработка технологии диффузионной сварки вала с рабочими колесами турбин, изготовление опытной партии таких изделий и успешное их испытание, что позволило, отказавшись от механических методов крепления и сварки плавлением, увеличить выпуск продукции, отвечающей мым высоким требованиям ... Это явление не наблюдается при использої нии промежуточного слоя из пермаллоя 50Н, так как диффузи ные потоки содержащихся в нем химических элементов существен] но не отличаются друг от друга ... Масштабный фактор при диффузионной сваркеВсе рассмотренные ранее исследования, направленные на разработку технологий диффузионной сварки, проводились автором на образцах-имитаторах стандартных размеров: гмлиндрических — диаметром 12 мм и высотой 25 мм или плоских — диаметром до 25 мм и толщиной 0,5 ... В случае же адаптации этих технологий к условиям производства крупногабаритных изделий, например тяжелого машиностроения, потребуется внести поправки в основные параметры режима сварки (7", Рк /) с учетом различия в габаритных размерах деталей ... Например, при статических испытаниях на прочность хрупких и пластичных материалов и цик-ических испытаниях образцов с концентратором напряжений установлено, что с увеличением размеров образцов их механические характеристики ухудшаются ... Это обусловлено главным образом наличием в образцах больших размеров неоднородных по ряду свойств участков или особенностями распределения напряжений в определенном сечении ... Установлено, что при сварке образцов из титана диаметром 10 мм высококачественное соединение образуется в том случае, если приложено давление 2 МПа, а в случае сварки крупногабаритных образцов — 10 МПа ... Оборудоввние и технологическая оснасткаПри реализации разработанных технологических процесс! диффузионной сварки разнородных материалов качество получае мых соединений во многом зависит от применяемого сварочного оборудования, а точность сборки под сварку и возможность соединения нескольких деталей за один цикл — от наличия специ альной технологической оснастки ... Сварочное давление контролируют с помощью динамометрической скобы ДС-3 6 и закрепленного на ней индикатора 2 часового типа; точность поддержания давления составляет 1 МПа ... Установлено, что при сварке образцов из титана диаметром 10 мм высококачественное соединение образуется в том случае, если приложено давление 2 МПа, а в случае сварки крупногабаритных образцов — 10 МПа ... Оборудоввние и технологическая оснасткаПри реализации разработанных технологических процесс! диффузионной сварки разнородных материалов качество получае мых соединений во многом зависит от применяемого сварочного оборудования, а точность сборки под сварку и возможность соединения нескольких деталей за один цикл — от наличия специ альной технологической оснастки ... Сварочное давление контролируют с помощью динамометрической скобы ДС-3 6 и закрепленного на ней индикатора 2 часового типа; точность поддержания давления составляет 1 МПа ... Механизм нагружения: / — нагружающий шток; 2— индикатор часового типа; 3 — сильфон, 4 — шток, проходящий в рабочую зону; 5 — обойма; б — динамометрическая скобаВ качестве источника нагрева использовали лабораторную мусрельную печь мощностью 3 кВт Выбор источника, обеспечивающего радиационный нагрев, отвечает требованиям к сварке материалов с регулируемыми скоростями нагрева и охлаждения ... Этот механизм состоит из корпуса 16 и расположенного в нем привода для передачи сварочного давления со штоком 2, на одном конце которого находится стопор, а на другом — регулировочный упор 12, позволяющий устанавливать необходимое первоначальное сварочное давление ... В процессе сварки последние взаимодействуют с рабочей поверхностью профилированного кулачка 3, которому через переходник передает вращение червячное колесо 17 ... Использование профилированного кулачка позволяет регулировать деформацию деталей или промежуточных слоев в процессе сварки, программируя момент приложения максимального сварочного давления ... Между регулировочным упором и сил ьфоном находится динамометрическая скоба 5, по показаниям которой устанавливается, контролируется и регулируется сварочное усилие, прикладываемое к деталям ... Механизм нагружения: / — нагружающий шток; 2— индикатор часового типа; 3 — сильфон, 4 — шток, проходящий в рабочую зону; 5 — обойма; б — динамометрическая скобаВ качестве источника нагрева использовали лабораторную мусрельную печь мощностью 3 кВт Выбор источника, обеспечивающего радиационный нагрев, отвечает требованиям к сварке материалов с регулируемыми скоростями нагрева и охлаждения ... Этот механизм состоит из корпуса 16 и расположенного в нем привода для передачи сварочного давления со штоком 2, на одном конце которого находится стопор, а на другом — регулировочный упор 12, позволяющий устанавливать необходимое первоначальное сварочное давление ... После этого траверса 7 с помощью двигателя или ручного привода перемещается вниз и опускает механизм сжатия со свариваемыми деталями в рабочую камеру до полного соприкосновения нижней стороны герметизирующей крышки с верхним торцом камеры ... Затем включением двигателей или ручным приводом траверс 7 и 14 камеру опускают в нагреватель до полного соприкосновения водоохлаждаемой рубашки с ограничительным кольцом, после чего включают нагреватель и проводят диффузионную сварку ... Если режим требует или допускает ускоренное охлаждение, камеру снабжают дополнительной водоохлаждаемой рубашкой (показана штриховыми линиями) и охлаждают до комнатной температуры ... Когда охлаждение закончено, прижимы с крышки и торца камеры снимают, включают двигатели или ручной привод траверсы 77, и герметизирующая крышка механизма сжатия поднимается ... Кроме того, свариваемые детали! размешают не на днище камеры (в этом случае оно испытывает' приложенное сварочное давление), а на рабочем столе, который расположен на вертикальном штоке, проходящем в камеру через' сильфонную развязку ... Установка для диффузионной сварки СДВУ-100Важное место в решении данной проблемы отводится разработке специальной сварочной оснастки, которая обеспечивала бы плотный контакт свариваемых поверхностей, точность взаимного расположения элементов до и в процессе сварки, равномерную передачу давления и, кроме того, способствовала бы повышению производительности процесса (речь идет о многопозиционных приспособлениях) ... Свариваемые детали устанавливают в приспособление, а затем с помощью клиньев, перемещаемых тарировочными винтами, им передается первоначальное сварочное усилие (фиксация) ... Перемещаясь под действием штока вертикально вниз, призма оказывает каждой своей гранью давление на находящиеся в данном приспособлении четыре собранных узла ... Кроме того, свариваемые детали! размешают не на днище камеры (в этом случае оно испытывает' приложенное сварочное давление), а на рабочем столе, который расположен на вертикальном штоке, проходящем в камеру через' сильфонную развязку ... Схема приспособления для диффузионной сварки: / — рабочий столик; 2 — внутренняя оправка; 3 — наружная оправка; Р — приложенное давление; Н — ширина паза; аь а2 — углы скоса боковых стенок оправокся конструкция приспособления для сварки, представленная на рис ... Рабочая часть лепестков цанги выполнена в виде полуцилиндра, что позволяет при перемещении цанш внутрь наружной оправки равномерно передавать давление на свариваемые детали ... На этом столике собирают детали пол сварку, и с его помощью передают сварочное давление на цангу, в результате чего она перемещается по внутреннему конусу наружной оправки ... Сварочное давление через столик передается на внутреннюю оправку, которая благодаря наличию наружного конуса начинает перемещаться по поверхности внутреннего конуса наружной оправки ... Выбирая определенные значения этих углов, можно регулировать сварочное давление и скорость его нарастания, зависящую от скорости перемещения внутренней оправки относительно внешней ... При заранее выбранном максимальном значении сварочного давления ширина пазов между лепестками равна нулю, и дальнейшего нагружения свариваемых деталей не происходит ... Кроме того, именно в этом диапазоне углов возможен обратный ход цанги в случае необходимости уменьшить давление, что важно для регулирования и поддержания необходимого сварочного усилия ... Например, механические свойства сварного соединения (в частности, предел прочности при растяжении и относительное удлинение) зависят от температуры сварки, приложенного давления, длительности выдержки, состава и свойств промежуточных слоев ... Однако при проведении экспериментов в большинстве случаев многие параметры невозможно сохранить без изменений, вследствие чего вносятся значительные погрешности в результаты исследований ... Максимальные значения плотности, которые можно получить изменением параметров режима в исследованном диапазоне их значений, близки к плотности компактного никеля и составляют 95 ... Образование мелкого рекристаллизацион-ного зерна приводит к увеличению протяженности межзеренных границ (особенно с ростом vn и /Уп), сопровождающемуся повышением прочности при сжатии ... Термоактивационный анализ показывает, что при горячем прессовании (диффузионная сварка) с ЦПД механизмы пластического течения являются доминирующими при незначительной роли диффузионных механизмов течения ... Относительное приращение степени деформации и плотности пористых таблеток при диффузионной сварке с ЦПД зависит только от числа циклов деформирования: с их увеличением от 1 до 50 температура процесса сварки может быть снижена на 100 ... В результате было получено уравнение регрессии (модель процесса) для конкретной зависимой переменной и определены ее характеристики: объясняемая доля разброса К2, среднеквадратичная ошибка с;, значимость регрессии и количественное сравнение значимости ... Исходя из полученных данных решати вопрос о возможности использования уравнения регрессии для прогнозирования свойств УДП, изготавливаемых из них пористых лент и сварных соединений ... Создана основополагающая теория формирования твердофазного соединения, разработаны методики выбора параметров режима диффузионной сварки конкретных материалов в зависимости от их свойств, требований к сварным соединениям, габаритов и конфигурации изделий ... Показано, что единственный метод изготовления энергонасыщенных УДП — термическое разложение формиатов и оксалатов металлов и их механических смесей различного состава ... В первую очередь необходимо снизить основные параметры диффузионной сварки — температуру и сварочное давление — для сокращения продолжительности технологического цикла и уменьшения остаточных напряжений в сварных соединениях ... Создана основополагающая теория формирования твердофазного соединения, разработаны методики выбора параметров режима диффузионной сварки конкретных материалов в зависимости от их свойств, требований к сварным соединениям, габаритов и конфигурации изделий ... Показано, что единственный метод изготовления энергонасыщенных УДП — термическое разложение формиатов и оксалатов металлов и их механических смесей различного состава ... В первую очередь необходимо снизить основные параметры диффузионной сварки — температуру и сварочное давление — для сокращения продолжительности технологического цикла и уменьшения остаточных напряжений в сварных соединениях ... Создана основополагающая теория формирования твердофазного соединения, разработаны методики выбора параметров режима диффузионной сварки конкретных материалов в зависимости от их свойств, требований к сварным соединениям, габаритов и конфигурации изделий ... Показано, что единственный метод изготовления энергонасыщенных УДП — термическое разложение формиатов и оксалатов металлов и их механических смесей различного состава ... В первую очередь необходимо снизить основные параметры диффузионной сварки — температуру и сварочное давление — для сокращения продолжительности технологического цикла и уменьшения остаточных напряжений в сварных соединениях ... |
Металловедение сварки и термическая обработка сварных соединений
Технология и оборудование контактной сварки. Учебное пособие для машиностроительных и политехнических втузов
Контактные металлургические процессы при пайке
Диффузионная сварка разнородных материалов: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений
Сварка в среде защитных газов плавящимся и неплавящимся электродом (Рекомендации для «чайников»)
Технология металлов и конструкционные материалы: Учебник для машиностроительных техникумов
Технология металлов и материаловедение