Способ соединения титана с металлами Советский патент 1987 года по МПК B23K1/19 

Изобретение относится к пайке, в частности к способам пайки разнородных материалов, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения при соединении титана со сталями, медью, никелем и их сплавами.

Целью изобретения является повышение качества и работоспособности соединения за счет снижения его хц.- мической неоднородности.

Способ реализуют следующим образом.

На соединяемых деталях выполняют разделку кромок и соединяют их последовательно с промежуточной вставкой из ниобия, производя нагрев и заполнение разделки кромок расплавленной присадкой, используя в качестве присадки при соединении титана с ниобие титановую проволоку и нагревая зону соединения при этом до 1673-1723 К.

Сталь с ниобием может быть соединена присадкой из медного сплава после получения соединения ниобий - титан . ,

Образование швов между ниобием и титаном, а также ниобия с вторым конструкционным материалом происходит без расплавления соединяемых поверхностей, т.е. реализуется процесс пай к6еварки.

Благодаря расплавлению только при садочной проволоки отсутствует взаим ное перемешивание взаимодействующих металлов и исключается процесс старения швов соединения. Уменьшаются химическая и фазово-структурная неоднородности, так как они определяются только интенсивностью протекания рас творно-диффузионных процессов при взаимодействии твердого основного металла с расплавом присадочной проволоки.

Последовательность вьшолнения шво в соединении обусловлена различиями в температурах плавления соединяемых .металлов и смачивания титана, тугоплавкой вставки и второго металла ЖИ кой фазой, что подтверждается данньм табл. 1. В аргоне и вакууме температура гарантированного смачивания титана и тугоплавкой вставки из ниобия расплавленным титаном составляет 1693-1723 К, температура плавления титана и его сплавов 1873-1933 К, а ниобия и его. сплавов 2673-2683.К. Смачивание стали, никеля расплавом

5

5

0

5 0

сплава на медной основе возможно уже при 1073 К, а ниобия - только при ne-i регревах до 1523 К.

Оптимальным с технологической и экономической точек зрения является выполнение соединений титана с другими конструкционными металлами пай- косваркой без расплавления соединяемых разнородных металлов при условиях, обеспечивающих установление в соеди- .нении изложенных температурных условий образования швов. Кроме того, благодаря выполнению в соединении вначале титанового шва титан ниобий, а затем медного шва ниобий - другой конструкционный металл получаемые соединения свободны от несплошностей типа несплавлений и отслоений.

Пример, Электрической дугой в вакууме соединяли титановый сплав ПТ-ЗВ со сталью 20 толщиной 15 мм при диаметре титановой шайбы 90 м и стального кольца с внутренним диаметром 92 и наружным 180 мм. Вставку из тугоплавкого металла ниобия t ВН-2 - .выбрали толщиной 1 мм, длиной, равной длине окрун ности титановой шайбы, шириной, равной толщине соединяемых титана и стали. В ниобиевое кольцо вставляли титановую шайбу и соединяли пайкосваркой с использова- ,нием расплавляемой титановой присадочной проволоки ВТ-1-0 без расплавления ниобия и титана. При образова

нии титанового шва режим пайко- сварки обеспечивал температуру смачивания соединяемых поверхностей титаном 1723 К. Затем ниобиевую шайбу вставляли в стальное кольцо и соединяли пайкосваркой с использованием расплавляемой присадочной проволоки из сплава на основе меди-бронзы БрАМц-9-2 без расплавления ниобия и стали. При этом температура смачива- ния составляла 1523 К. Параметры режима пайкосварки, обеспечивающие температурные условия смачивания при образовании титанового и медного швов, и„свойства соединений сведены

2.

Оценка параметров режима сварко- пайки показывает их экономичность, а прочностные показатели - высокое качество соединений титан - сталь.

Формула изобретения

1. Способ соединения титана с металлами, П15еимущественно со сталью.

заключающийся в разделке кромок и последовательном соединении их с вставкой из йиобия путем нагрева и заполнения разделки расплавленньм присадочным материалом, о т л и ч. а ю - щ и и с я тем, что, с целью повышения качества и работоспособности соединения за счет снижения его химической неоднородности, в качествеприТитановый сплав ПТ-ЗВ

Титановая проволока ВТ-1-0

Ниобиевый сплав ВН-2

Титановая проволока ВТ-1-0

Ниобиевый сплав ВН-2

Проволока БрАМц-9-2 Сталь 20

Проволока БрАМц-9-2

садки при соединении титана с ниобием используют титановую проволоку, а зону соединения при этом нагревают до температуры 1673-1723 К.

2, Способ по п.1, отличающий с я тем, что ниобий соединяют со сталью после соединения его с титаном, используя в качестве присадки медньп сплав,

Ч.

Т а б л и ща 1

67 Удовлетворительное

43 Хорошее

Подплавление спла- 30 ва ПТ-ЗВ

73 Слабое 59 Хорошее 45 Хорошее

87 61

44

46 32 17

Слабое

Удовлетворительное

Хорошее

Удовлетворительное

Хорошее

Хорошее

Т«блнп«2

Изобретение относится к области пайки, в частности к способу пайки разнородных материалов. Целью изобретения является повышение качества и работоспособности соединения за счет снижения его химической неоднородности. Титан соединяется со сталью через ниобий. На соединяемых деталях вьтолняют разделку кромок и соединяют их последовательно с промежуточной вставкой. Вначале соединяется титан с ниобием, используя в качестве 1фи- садки титановую проволоку. Заполнение разделки кромок осуществляют расплавленной присадкой. Зону соединения нагревают до температуры 1673-1723 К. Сталь с ниобием может быть соединена присадкой из медного сплава после по- с лучения соединения ниобий-титан. Бла- годаря расплавлению алько присадочной проволоки отсутствует взаимное перемешивание взаимодействующих металлов и исключается процесс старения швов соединения.. Уменьшаются химическая и фазовоструктурная неоднородности. 1 з.п. ф-лы, 2 табл. (Л С

Соединение li титана с няобнеи

80

80-100 26

28

0,3 230-250 ( отжига янобия)

2

0,2 240-250

Примечания I, Процесс ведут при остаточной давлении в вакуумной камере - 1,33 10 Па.

2, Тятвновый шов выполняют проволокой ВТ-1-0, а медный - проволокой Бр АИ1д-9-2,

Редактор Н.Швьщкая

Составитель Л.Абросимова

Техред А.Кравчук Корректор о.Луговая

Заказ 703/16Тираж 976Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4