Способ диффузионной сварки материалов Советский патент 1992 года по МПК B23K20/16 

Изобретение относится к сварке, в частности к диффузионной сварке прочных и хрупких материалов.

Цель изобретения - повышение качества соединения за счет повышения прочности переходной зоны.

Способ осуществляется следующим образом.

Поверхность сваоиваемых деталей обрабатывается с высотой гребешков рельефа от 20 до 40 мкм (чистота обработки 4). Такая высота рельефа является оптимальной для того, чтобы после диффузионной сварки обеспечить регулярную композиционную структуру переходной зоны за счет чередования гребешков рельефа высокопрочного основного материала со слоями материала пластичной прокладки.

Формируемый в переходной зоне композиционный материал имеет слоистое строение. Граница раздела между прочной и пластичной составляющей располагается перпендикулярно свариваемым поверхностям и фронту продвижения трещины, разрушающей сварное соединение. Для следующего возможного диапазона 10-20 мкм (чистота обработки Р 5) невысокая высота рельефа после пластической деформации при диффузионной сварке может нарушить регулярное строение композиционной прокладки, и прочность соединения через композиционную прокладку такого строения снизится Для чистоты обработки 73 с высотой рельефа шероховатостей 40 до 80 мкм прочность соединения также уменьшается, так как увеличивается доля пластичной, не- проиной составляющей композиционного материала, и появляется вероятность неполного заполнения промежутков между репьефом.

Толщину пластической прокладки выбирают 1,3-2 от средней высоты рельефа шероховатости При сварке хромового сплава ВК1-17 при чистоте обработки1 с высотой рельефа 20-40 мкм толщина медной прокладки должна быть 40-60 мкм. Избыточная толщина прокладки может нарушать непрерывность упрочняющей фазы и требовать

сл

с

1-4

;.N

,со

4 .О О

дополнительной очистки соединения после сварки. Использование более тонкой прокладки может снизить прочность соединения между слоями композиционного материала, которая обеспечивается опреде- ленной степенью пластической деформации компонентов при сварке, либо стать причиной неполного заполнения промежутков между высокопрочным рельефом.

Далее определяют режим диффузной - ной сварки, реализующий деформацию пластичной прокладки на 50-70%. Например, для соединения хромового сплава ВК1-17 при чистоте обработки поверхности V 4 и толщине медной прокладки 40-60 мкм ее деформацию на 50-70% обеспечит режим: температура 970°С, давление 83 МПа, время 60 мин.

Степень пластической деформации прокладки менее 5,% не обеспечивает вы- сокой прочности соединения компонентов композиционной прокладки, которая формируется при диффузионной сварке. Если деформацию при сварке осуществлять более чем на 70%, то может произойти дефор- мация рельефа высокопрочной компоненты и нарушение регулярности композиционного строения, что приведет к снижению прочности соединения.

Данные по свойствам соединения при- ведены в таблице.

Использование предлагаемого способа при диффузионной сварке хрупких и прочных металлов позволит повысить среднее значение прочности соединения, снизить разброс прочностных характеристик соединений хрупких и высокопрочных материалов, а также снизить общую деформацию свариваемых деталей.

Технико-экономический эффект от внедрения способа может быть получен за счет повышения срока службы сварного соединения по сравнению с базовым вариантом без композиционной прокладки.

Формула изобретения

Способ диффузионной сварки материалов, при котором на свариваемых поверхностях соединяемых деталей выполняют рельеф, располагают между ними промежуточную прокладку, детали сдавливают, на- грева-от до температуры сварки и осуществляют деформирование и изотермическую выдержку, отличающийся тем, что с целью повышения качества сварного соединения при сварке хромовых сплавов, рельеф выполняют высотой 20-40 мкм, прокладку берут толщиной, равной 1,3-2,0 средней высоты рельефа, а деформирование осуществляют на величину, равную 50- 70% толщины промежуточной прокладки.

Использование: в различных отраслях промышленности для соединения прочных и хрупких материалов диффузионной сваркой. Сущность изобретения: на свариваемых поверхностях соединяемых деталей из хромовых сплавов выполняют рельеф высотой 20-40 мм и располагают между ними прокладку толщиной, равной 1,3-2,0 средней высоты рельефа. Детали сдавливают, нагревают до температуры сварки и осуществляют деформирование на величину, равную 50-70% толщины промежуточной прокладки. 1 табл.