Средство сварки диэлектриков с алюминием Советский патент 1989 года по МПК B23K20/00 

Изобретение относится к сварке давлением с подогревом,в частности к сварке в электрическом поле высокого напряжения, и может быть использовано в оптико-механической, электронной и авиационной технике для получения

несогласованных соединений дь 11 ктрн- ков с алюминием.

Цель изобретения - пппыпк ние чества несогласованных срлрныу . t - динений диэлектриков с .. .

На чертеже приведены кривые измене Ю1я прсч.1ости сварного соединения (а) и относительной пластической деформации сжатия алкниния, определяемой для условий деформирования без прикладывания электрическо1 о напряжения (б) от внешнего удельного усилия сжатия .

При соединении алюминиевой детали с деталью из диэлектрика со свободной стороны ао1кминиевой детали размещают комиисатор, выполненный из диэлектрика, /lajiee приводят их в контакт друг с другом и нагревают на воз духе до температуры,существенно меньшей,чем температура их плавления или размягчения, после чего детали и компенсатор сжимают и усилием, обеспечивающим напряжение сжатия С5(., ДО об- разования полного физического контакта в плоскостях соединений. После достижения полного физического контакта прикладывают к компенсатору и детали, выполненной из диэлектрика, электрическое напряжение, после чего увеличивают внешнее усилие сжатия до величины, обеспечивающей напряже- ,ние сжатияОр,, . При этом на кривой напряжение-деформация (б) для алюми- ния имеет место резкое увеличение модуля упрочнения ---- (Ы - ота LY

носительная пластическая дeфopмal я алюминия) . Значения С ,.. и С опреде- ляют для ;ловий деформирования без прикладывания электрического напряжения.

При напряжении сжатия 0,

С-

и

соответствующей ему деформа1р1и ( имеет место образование полного физического контакта. Это состояние характеризуется прочностью сварного соединения , Увеличение ведет к увеличению 1 и повьппению прочности соеди- нения, которое достигает максимума при G , вызывающем пластическую деформап.пю в условиях деформирования без прикладывания электрического напряжения Lf, пыDJe которой имеет место резкое увеличение модуля деформационdG cного упрочнения -----, алюминии уп

d 1

рочняется и повьшается его сопротивляемость пластической деформации, в зоне соединения накапливаются значительные ot Taточные напряжения, которые не or 1Сд)бны релаксироват1,ся, как за счет IIM 1с (11ческих свей ЧБ и юминия

Q 5 о 5 g

0

5

0

5

так и за счет действия электрического напряжения,что ведет к спаду прочности сварного соединения. Поэтому оптимальным при получении качест венного соединения является момент прекращения увеличения напряжения сжатия G. ,характеризуемый резким увеличением модуля упрочнения для

do еж алюминия -j .

К компенсатору или основному диэлектрику может прикладываться как положительньй, так и отрицательный потенциал. В обоих случаях способ позволяет получать качественные соединения. Указанное явление установлено экспериментальным путем.

Применение компенсатора, вьтолнен- ного из диэлектрика,исключает влияние разности коэффициентов термического расвмрения свариваемых материалов при их нагреве в процессе сварки, что позволяет расрлирить диапазон толщин свариваемых изделий,в частности получать вакуумплотные соединения для , алюминия толщиной от 0,1 мм и выше, существенно распдирить технологические возможности процесса.

Пример..Производилась сварка деталей из ситалла СО 115 М (наружный диаметр 20 мм, внутренний диаметр 4 мм, толщиной 6 мм) с алюминием марки А 999 в состоянии поставки (диаметр 10 мм, толщиной от 0,1 до 2,85 мм) с использованием компенсатора из ситалла СО 115 М в виде диска толщиной 6 мм и диаметром 10 мм.

Величину относительной деформации ( определяли путем прямых замеров толщины алюминия до и после сжатия с помощью индикаторной стойки с индикатором часового типа с ценой деления 1 мкм.

Образование физичр кото контакта контролировали с ппг- шь профилогра- фа-профиломртра по л;:н;т ижению шероховатости, равной miipi хог ;1тости пуансона. Значения,6,- и С. , гфи которых сзеспечивается ,жение указанных условий, принимались ,, |, .

Численное значение мо;1,о1Я упрочнении определе1го из графической зависимости f(G f.), полученной экс- пери MB II TPjibHF.iM путем при раз.аичных урах и выбранном диапазоне у; -п h 1ЫХ сжлмаюиик нагрузок.

5152

Вш1ичины электрического напряжения и длительность вьщержки определялись экспериментальным путем.

Температура сварки в примерах определялась техническими требованиями на изготовление сварных реальных узлов. При этом для заданной температуры сварки выбирались (экспериментальным путем) значения сш обеспечивающие соответствующие значения относительных деформаций алюминия ц, и if-2. Свариваемые детали помещали между металлическими электродами, нагревали до температуры сгарки, создавали внешнее удельное усилие сжатия , прикладьгоали электрическое напряжение, производили увеличение внешнего удельного усилия сжатия до величиныGC; с последующей вьщерж- кой под давлением и электрическим напряжением в течение 10 мин.

Для получения сравнительных данных параллельно производили сварку по нескольким вариантам, характеризующим ряд основных признаков известного и предлагаемого технических реще- ний. Прочность сварных соединений оценивали в ходе механических испытаний на отрыв.

Данные сведены в таблицу, где приняты следующие обозначения: Ijgi - температура сварки ;(. - внеганее удельное усилие сжатия соответственно до и после подачи электрического напряжения; Ц, и Ц - относительная пластическая деформация сжатия алюминия, соответствующая условиям деформирования без приложения электрического напряжения соответственно ,,(и С( ; Псе напряжение сварки; Ьц - толщина алюминия перед сваркой;&дтр - прочность соединения на отрыв, МПа; К - компенсатор; О.Д. - основной диэлектрик; + и - - знак потенциала, подаваемого иа К и О.Д.

плоЩс щь вырывов из ситалла не более 30% от номинальной площади контакта в зоне сварки.

без разрушения ситалла н алюминия .

f самопроизвольное (после сварки) разрушение диэлектрика.

Узлы, сваренные предлагаемым спо- собоМ)Сохраняют герметичность после воздействия термоударов (от (-60)до (ь90) С), механических ударов и вибраций, произведенных по специальной программе.

Формула изобретения

Способ сварки диэлектриков с алюминием, при котором соединяемые детали приводят в контакт, нагревают на воздухе до температуры ниже температуры размягчения алюминия и прикладывают л ним постоянное электрическое напряжение, отличающийся тем, что, с целью повышения качества несогласованных сварных соединений диэлектриков с алюминием и расширения технологических возможностей способа, со стороны алюминия размещают дополнительно еще одну деталь )из диэлектрика - компенсатор, напря- keниe подают на детали, вьтолненные из диэлектрика, перед подачей к свариваемым деталям напряжения сжимают детали до получения полного физического контакта в зоне соединения, а после подачи напряжения увеличивают усилие сжатия до обеспечения напряжения GC при котором происходит резкое увеличение модуля упрочнения

--:- dGi;jn/d для алюминия, гдеб . напряжение сжатия; ( - величина относительной пластической деформации алюминия, причемС с / определяют для условий деформирования без прикладывания электрического напряжения.

400 400 400 400 400 450 450 450 450

300 300 400 400 400 400 400 400 4UO 400 400 400 400

Изобретение относится к способам сварки давлением с подогревом, в частности к сварке в электрическом поле высокого напряжения. Изобретение может быть использовано в оптико-механической электронной и авиационной технике для получения несогласованных соединений диэлектриков с алюминием. Цель изобретения - повышение качества несогласованных сварных соединений диэлектриков с алюминием и расширение технологических возможностей. Деталь из алюминия размещают между деталью из диэлектрика и компенсатором, выполненным также из диэлектрика. Затем соединяемые детали сжимают, нагревают на воздухе до температуры ниже температуры размягчения алюминия и затем прикладывают постоянное электрическое напряжение. Напряжение подают на детали, выполненные из диэлектрика. Перед подачей к свариваемым деталям напряжения сжимают детали до обеспечения величины напряжения сжатия σсж₁, характеризуемой минимальной остаточной деформацией сжатия, при которой обеспечивается полный физический контакт в зоне соединения. После подачи напряжения увеличивают усилие сжатия до обеспечения напряжения σсж₂, при котором происходит резкое увеличение модуля упрочнения DΣсж/Dφ, где φ - относительная пластическая деформация алюминия. σсж и φ определяются из условия деформирования и без прикладывания электрического напряжения. На детали из диэлектрика можно подать положительный или отрицательный потенциал. Способ позволяет получать вакуумплотные соединения, сохраняющие свойства после воздействия термоударов. 1 ил., 1 табл.

,

СЖ.