Способ диффузионной сварки металлов Советский патент 1988 года по МПК B23K20/14 

со

00

I Изобретение относится к сварке давле- 1 нием с подогревом, в частности к диффу- |зионной сварке, и может быть использовано в различных отраслях промышленности.

Целью изобретения является повыпюние прочности сварного соединения и снижение температуры сварки.

На чертеже показана схема осуществления способа.

Образец 1 из материала свариваемых деталей устанавливают с зазором в многослойном контейнере из материалов с различной плотностью, состоящем из алюминиевой втулки 2 и стального стакана 3. Сборку устанавливают в пластмассовую оболочку 4, заполненную взрывчатым веществом 5, детонируют детонатором 6.

В процессе ударно-волнового воздействия в обрабатываемом металле происходят значительные изменения кристаллической ре- щетки, создаются различные дефекты, которые в дальнейшем при нагреве обеспечивают увеличение скорости диффузии атомов, интенсификацию процесса сварки, что способствует повышению качества сварного соединения и снижению температуры сварки.

Благодаря использованию многослойного контейнера из материалов с различной плотностью обеспечивается многократное ударное нагружение обрабатываемого материала за счет ступенчатого фронта ударной волны и увеличения длительности нарастания давления, что также способствует интенсивному образованию дефектов в кристаллической рещетке металла. После ударно-волнового воздействия образец 1 извлекают из контейнера, изготавливают из него свариваемые детали, устанавливают их в ва- куумируемую камеру и создают в ней вакуум. Детали нагревают до температуры, равной (0,3-0,4) температуры плавления металла, сдавливают усилием, равным (0,25-0,4) сварочного усилия и выдерживают 8-10 мин. Детали нагревают до температуры сварки, сдавливают их сварочньЕм усилием и после изотермической выдержки охлаждают.

При температуре предварительного нагрева, равной (0,3-0,4) температуры плавления, и давлении, равном (0,25-0,4) сварочного усилия, обеспечивается релаксация предварительно отработаннного ударно-волновым воздействием металла, приводящая его в устойчивое структурное состояние, что обуславливает прохождение диффузионных

15

ной диффузии и снижению качества сварного соединения.

Увеличение давления до величины свыше 0,4 сварочного усилия уменьшает скорость диффузии, проходящей за счет поверхностной энергии, увеличенной воздействием на металл энергией ударной волны, что приводит к уменьшению интенсификации.

Снижение температуры предварительного нагрева до величины менее 0,3 температу- 10 ры плавления приводит к недостаточной подвижности атомов и уменьшению скорости диффузионных процессов, что влечет ухудшение качества сварного соединения.

Увеличение температуры до величины более 0,4 температуры плаЕ ления ведет к тому, что скорость отжига дефектов, образующихся в результате ударно-волновой обработки, превышает скорость взаимной диффузии. Это приводит к снижению взаимной диффузии атомом свариваемых материалов.

Пример. Проводили ударно-волновую обработку образцов, изготовленных из стали марки 550ХФА. Между цилиндрическим образцом 0 9 мм и втулкой, выполненной из алюминиевого сплава АМг5, выдерживали кольцевой зазор, равный 2,5 мм. Толщина стенок втулки из алюминиевого сплава АМг5 и стального стакана, выполненного из стали 3, соответственно составляла 2 и 4,5 мм. Вес заряда взрывчатого вещества (ПВВ-4) 250 г.

После ударно-волнового воздействия обработанные образцы сваривали диффузионной сваркой в вакууме по следующему режиму: предварительное сдавливание свариваемых деталей давлением Р 0,33 кгс/мм. индукционный разогрев до 500°С, выдержка в течение 10 мин, сдавливание свариваемых деталей сварочным усилие.м Р 1 кгс/мм . разогрев до температуры сварки 825°С и выдержка при этой температуре в течение 5 мин.

20

25

30

35

40

45

Формула изобретения

Способ диффузионной сварки металлов, при котором материал свариваемых деталей подвергают предварительной обработке, детали сдавливают сварочным усилием, нагревают до температуры сварки и осуществляют изотермическую выдержку, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности сварного соединения и снижения температуры сварки, материал свариваемых депроцессов, интенсифицируюишх процесс об- 0 предварительно подвергают ударноразования соединения, что позволяет снизить температуру нагрева.

Снижение величины давления на предварительном этапе сварки до величины менее 0,25 сварочного усилия не обеспечивает плотности контакта свариваемых поверхностей, что приводит к уменьшению взаимволновому воздействию к многослойном контейнере из материалов с различной плотностью и осуществлянзт изотермическую выдержку в течение 8-10 мин при температуре, равной (0,3-0,4) температуры 55 .плавления металла, и давлении, равном (0,25-0,1) сварочного усилия.

5

ной диффузии и снижению качества сварного соединения.

Увеличение давления до величины свыше 0,4 сварочного усилия уменьшает скорость диффузии, проходящей за счет поверхностной энергии, увеличенной воздействием на металл энергией ударной волны, что приводит к уменьшению интенсификации.

Снижение температуры предварительного нагрева до величины менее 0,3 температу- 0 ры плавления приводит к недостаточной подвижности атомов и уменьшению скорости диффузионных процессов, что влечет ухудшение качества сварного соединения.

Увеличение температуры до величины более 0,4 температуры плаЕ ления ведет к тому, что скорость отжига дефектов, образующихся в результате ударно-волновой обработки, превышает скорость взаимной диффузии. Это приводит к снижению взаимной диффузии атомом свариваемых материалов.

Пример. Проводили ударно-волновую обработку образцов, изготовленных из стали марки 550ХФА. Между цилиндрическим образцом 0 9 мм и втулкой, выполненной из алюминиевого сплава АМг5, выдерживали кольцевой зазор, равный 2,5 мм. Толщина стенок втулки из алюминиевого сплава АМг5 и стального стакана, выполненного из стали 3, соответственно составляла 2 и 4,5 мм. Вес заряда взрывчатого вещества (ПВВ-4) 250 г.

После ударно-волнового воздействия обработанные образцы сваривали диффузионной сваркой в вакууме по следующему режиму: предварительное сдавливание свариваемых деталей давлением Р 0,33 кгс/мм. индукционный разогрев до 500°С, выдержка в течение 10 мин, сдавливание свариваемых деталей сварочным усилие.м Р 1 кгс/мм . разогрев до температуры сварки 825°С и выдержка при этой температуре в течение 5 мин.

0

5

0

5

40

45

Формула изобретения

Способ диффузионной сварки металлов, при котором материал свариваемых деталей подвергают предварительной обработке, детали сдавливают сварочным усилием, нагревают до температуры сварки и осуществляют изотермическую выдержку, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности сварного соединения и снижения температуры сварки, материал свариваемых деволновому воздействию к многослойном контейнере из материалов с различной плотностью и осуществлянзт изотермическую выдержку в течение 8-10 мин при температуре, равной (0,3-0,4) температуры 55 .плавления металла, и давлении, равном (0,25-0,1) сварочного усилия.

Изобретение относится к сварке давлением с подогревом, в частности к диффузионной сварке, и может быть использовано в различных отраслях прбмышлен- ности. Цель изобретения - повышение прочности сварного соединения и снижение температуры сварки. Материал свариваемых деталей подвергают предварительному ударно-волновому воздействию в контейнере, состоящем из алюминиевой втулки и стального стакана. В процессе обработки в металле образуются структурные дефекты, интенсифицирующие в дальнейшем процессы диффузии при сварке. Затем из обработанного материала изготавливают свариваемые детали. Детали нагревают до (0,3-0,4) температуры плавления металла, сдав;1ивают их усилием, равным (0,25-0.-) сварочного. После выдержки в течение 8-10 мин температуру повышают до температуры сварки. Осуществляют изотермическую выдержку при давлении, равном сварочному. При этом происходит интенсификация процесса образования соединения. 1 ил. I (Л