Способ диффузионной сварки Советский патент 1989 года по МПК B23K20/14 

1

Изобретение относится к сварке давлением с подогревом, в частности к диффузионной сварке, и может быть использовано в различных отраслях при- брро- и машиностроения.

Целью изобретения является повышение прочности и снижение склонности к трещинообразованию сварного соединения путем снижения напряжений в зоне контакта.

На свариваемой поверхности детали из алюмооксидной керамики при сварке с металлической деталью выполняют глухие цилиндрические отверстия диаметром d (0,5-1 ,0)h и коэффициентом перфорации ,4-0,5, где h - глубина отверстий; s - расстояние между центрами отверстий. Затем свари- ваемые поверхности соединяемых деталей и промежуточную прокладку ,рирают. Промежуточную прокладку из материала, более пластичного, чем материал свариваемых деталей, размещают между соединяеьеыми деталями и помещают в камеру установки для диффузионной сварки. Камеру вакууми- руют, свариваемые детали нагревают и по достижении те«А1ературы сварки сдавливают. Вьздерживают под давлением необходимое время. Затем изделие охлаждают и извлекают кз камеры.

В результате пластической деформации промежуточной прокладки происходит заполнение глухих отверстий в керамике металлом прокладки. Это приводит к перераспределению действующих в зоне соединения остаточных напря- ,жений, к появлению сжимающего напря314

жения в направлении приложения сварочного давления, вследствие чего около глухих отверстий, заполненных металлом, возникают зоны объемного сжатия, а поскольку коэффициент перфорации выбран таким, что эти зоны перекрывают одна другую, материал керамики, прилегающий к плоскости соединения, оказывается объемно-сжа тым на толщину, равную глубине глухих отверстий.

При воздействии на сварное соединение внешних нагрузок, приводящих к появлению в зоне соединения растя- гивающих напряжений, вызывающих разрушение, этим напряжениям необходимо преодолеть уровень остаточных сжимающих напряжений, а в дальнейшем достичь уровня предела прочности кера- МИКИ на разрыв. Таким образом, суммарное разрушающее напряжение увеличивается на величину сжимающих остаточных напряжений.

В случае появления краевой Трещи- ны на границе раздела металл - керамика трещина не может распространяться в объемно-сжатом материале и при :своем движении она обходит эту область. Это приводит к увеличению пу- ти трещины, распространению ее по основному материалу и в конечном итоге к увеличению энергии на распространение трещины, т.е. к снижению склонности к трещинообразованию соединения.

При ,5h происходит неполное заполнение глухих отверстий материа- :лом промежуточной прокладки, что приводит к снижению прочности соединения. При ,0h на поверхности контакта возникают локальные напряжения отрыва, что также приводит к снижению прочности. При ,4 появляются трещины в перемычках между отверс тиями. При ,5 снижается вероят- ность получения объемно-напряженного состояния в зоне .соединения, что по- вьщ1ает склонность к трещинообразованию.

П р и м е р. Сваривают керамику 22ХС через медную прокладку. Призматический образец размером 10x10x40 мм вырезают из пластин, свариваемые торцы щлифуют. Производят перфорацию свариваемых поверхностей с расположе-

15

иием каналов по квадратной сетке. Параметры перфорации: ,5 мм; мм; ,5 мм; ,0 мм. Перфорацию проводят с помощью высокоинтенсивного источника энергии - лазера (установка Квант-15). Образование отверстий с заданными значениями d и h происходит за один импульс при энергии излучения 7 Дж. Оптическая система установки позволяет с необходимой точностью выдерживать пара- . раметр S. Между свариваемыми поверхностями размещают промежуточную прокладку из меди марки МБ-0 толщиной 0,76 мм. Сборку устанавливают Б молибденовый кондуктор-нагреватель.

Устанавливают кондуктор-нагреватель с деталями на стол рабочей камеры установки для диффузионной сварки Камеру закрывают, вакуумируют до давления 4-10 - мм рт.ст. Детали нагревают до 1303 К со скоростью 10 град/ /мин, сдавливают усилием, обеспечивающим удельное сварочное давление 15 I-ffla и осуществляют вьщержку в тег чение 30 мин. Охлаждают детали после сварки со скоростью 15 град/мин до 300 К, а.затем извлекают из камеры. Проведенные испытания показьшают повьшение прочности и снижение склонности к трещинообразованию.

Формула изобретения

Способ диффузионной сварки, при котором на свариваемой поверхности по меньшей мере одной из свариваемьт;. деталей выполняют глухие отверстия, детали нагревают и сдавливают, о т- ли чающийся тем, что, с целью повышения прочности и снижения склонности к трещннообразованию cfbap- ного соединения при сварке алюмоок- сидных материалов между собой или с металлами через промежуточную прокладку из материала более пластичного,° чем материал свариваемых деталей, путем снижения напряжений в зоне контакта, глухие отверстия выполняют цилиндрическими, на свариваемой поверхности детали из алюмооксидной керамики и диаметром d(0,5-1,0)h с коэффициентом перфорации 0,4-0,5, где h - глубина отверстий; S - расстояние между центрами отверстий.

Изобретение относится к сварке давлением с подогревом, в частности К диффузионной сварке, и может быть использовано в различных отраслях приборе- и машиностроения. Цель изобретения - повышение прочности и снижение склонности к трещинообразова- нию соединения при сварке алюмооксид- ных материалов между собой или с металлами. На свариваемой поверхности детали из алюмооксидной керамики выполняют глухие цилиндрические отверстия диаметром d(0,5-1,0)h и с коэффициентом перфорации ,4-0,5, где h - глубина отверстий; s - рас- л стояние между центрами отверстий. Затем между свариваемыми поверхностями размещают промежуточную прокладку и осуществляют их диффузионное соединение. В результате пластической деформации материал промежуточной прокладки заполняет глухие отверстия. СЛ