Способ телескопического соединения труб Советский патент 1978 года по МПК B23K19/00 

(54) СПОСОБ ТЕЛЕСКОПИЧЕСКОГО СОЕДИНЕНИЯ ТРУБ

Изобретение относится к сварке давлением с подогревом и может быть использовано в машиностроении дня создания двуснойных трубчатых неразъемных соединений, диффузионной сваркой,

Известен способ соединения диффузионной сваркой пустотелой детали- из авет ного металла с внутренней поверхностью полой детали из стали и ее сплавов, при котором соединения образуется эа Счет диффузии между стальной деталню, находящейся в твердой фазе, деталью из цветного металла, находящейся в твердой фазе, И; деталью из цветного; металла, находящейся в жидкой фазе flj.

Недостатком способа является повышение температуры нагрева с цепью расплавления поверхности.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому ре зультату является способ телескопического соединения труб цутем диффузионной сварки вставленных одна в другую с зазором трубных заготовок,при котором сварочное давление создают за счет разяичных термических раоаирений материалов заготовок при их нагреве 2.

В известном способе не обеспечивается высокое качество соединения, посколь ку при нагреве соединения поспе смыкания зазора между свариваемыми поверхностями со скоростями большими 1®С/сек не удается обесатечить равномерное нагружеияе и тем самым создать; условна дпя образования значительного по размерак нятна контакта. Прн охлаждении сварного соединения растягивающие напряжения в зоне соединения вызывают разрывы мостиков сварки, образование трещин в зоне соединения, в результате чего снижается прочность соединения, нарушается его плотность.

Для повышенаяЕ качества сварного соединения за счет обеспечения равномерного нагруження поспе смыкания свариваемых поверхностей нагрев осуществляют с постоянной скоростью 0,О2-0,8°С/сек.

Трубные заготовки размешают одна в другой Еоаксиапьно, так что заготовку из материала с большим коэффициентом линейного расширения, помещают внутри заготовки из материала с меньшим коэффициентом линейного расширения и нагре вают. Термоупругое расширение заготово при нагреве приводит .к смыканию зазора между ними при некоторой температуре Формула для определения температуры с кания контактирующих поверхностей в случае сварки толстостенных трубных заготовок имеет вид; Т o:oC2r.,r,,f/ где С - величина зазора между заготов ками; ,, значения коэффициентов пинейного расширения материалов на ружной и внутренней трубных заготовок при температуре Т; . , дТч . /- . -.Ц.Д12. 22. io-1 т ,2 v,Z )4122 н2 радиусы внешних и внутренних поверхностей труб} T jTjj- температуры внутренних поверхностей труб; Ьерепад температур по толщине Труб K-r- z определения температуры смыкания контактирующих поверхностей при сварке тонкостенных труб принимают f f 1, пош1маяп6д р и радиусы срейинных поверхностей наружной и внутрен Трубсоответственно. Дальнейшее ловышение темлературы создает на поверхностях контакта заготовок давление, возрастающее с увеличением температуры. Под действием этого давления микровыступы на взаимодейству ющих заготовках пластически деформирую ся, что приводит к образованшо физичесKqro контакта. Для большинства ковсгтруктивных материалов повышение температу{кл с постоянной скоростью из , интервала О,О2О,8 С/сек создает равномерное нагуужение в контакте, которое обеспечивает об разование значительного пятна контакта в результате ползучести микрорельефа на взаимодействующих поверхностях. Величина скорости нагрева зависит, прежде всего, от характеристик ползучести соединяемой пары, материалов, а также от размеров трубных заготовок, величины зазора между ними и может быть опреде лена в результате зкспери-мента. При этом большим скоростям нагрева заготовок соответствуют материалы с высокими скоростями ползучести (свинец, медь, бронзы), а меньщим - материалы, обладающие низкими скоростями ползучести (молибден, керамики и другие). Последующая активация и объемное взаимодействие завершают процесс образования соединения в твердой фазе. Сваренные в указанных режимах двуслойные трубчатые соединения обладают высокой прочностью в зоне соединения и способны выдерживать значительные термодеформационные воздействия. П р и м е р. Описанный выше процесс соединения трубных заготовок путем диффузионной сварки был реализован на тонкостенных трубчатых образцах из медиМБ (радиусом: срединной поверхности 8,41мм, толщиной стенки 0,8 О мм) и технически чистого молибдена (радиусом срединной поверхности 9,5О мм и толщиной стенки 1,ОО мм). Величина зазора между заготовками составляла 0,18 мм, длина заготовок 20,ОО мм. По формуле темпера-i тура смыкания свариваемых поверхностей трубных заготсжок составляла 7 21 С, В вакуумной камере установки СШВЛ- 0,6 2/16 4 серии образцов (по 12 штуК в каждой серии) нагревали до темлературы 7 21® С (до смыкания свариваемых по ьерхностей) со средней скоростью 2 С/сек, а затем в интервале температур 72О-78О С образцы нагревались с постоянными скоростями 0,ljp,2; 0,4 О,8°С/сек соотвественно в каждой из четырех серий. Сваренные таким образом двуслойные трубчатые соединения разрезались на токарном станке на отдельные кольца высотой 4 мм. Кольца испытывались на срез при выдавливании внутреннего колыда (медного) из внещнего (молибденового. Испытание проводили на ЗО-тонном прессе ЦНИИТМАШ /ИМЧ-30/, удерц живающей наружное кольцо и пуансоном для выдавливания внутреннего кольца Результаты эксперимента показывают,. что при нагреве со скоростями, не превыь шающими О,3 С/сек в указанном соединении меди и молибдена, достигается наиь большая прочность соединения. Увеличение скорости нагрева до 0,8 С/сек приводит к резкому падению прочности соединения. Использование изобретения позволит повысить качество соединения. Формулаизобретения Способ телескопического соединения труб пут-ем Диффузионной сварки встав56

пенных одна в другую с зазором труб-риваемыхповерхностей нагрев осуществляют

ных заготовок, при котором сварочноес постоянной скоростью 0,02-0,8 :С/свк давление создают за счет различных тер-Источники информации, принятые во

мических расширений материалов заготовоквнимание при экспертизе: при их нагреве, отличающийся1, Патент США 3918623,

тем, что, с целью повышения качества5кл. В 23 К 19/00, 1975,

сварного соединения за счет обеспечения2, Казаков Н, Ф. Диффузионная сварравномерногонагружения, послесмыханнясва-ка материалов , М,, 1976, с. 189.

62О353.