Способ соединения деталей Советский патент 1980 года по МПК B23K1/14 

I

Изобретение относится к области сварки, в частности, к области соединения однородных и разнородных материалов осаждением из газовой фазы.

Соединение путем осаждения из газовш фа- зы происходит при температуре соединяемых деталей значительно ниже гемпературы их плавления. Такой способ соединения не сопровождается рекристаллизацией материалов в околошовной зоне и позволяет производить соединения JQ. в контакте с материалами, не допускающими нагрева до высоких температур.

Известен способ соединения металлов, при котором соединяемые кромки разделывают под углом 90-1 so, стыкуют и в месте стыка осаж- , j дают присадочный материал из газовой фазы 111.

Недостаток Описанного способа заключается в том, что соединительный шов обладает относительно невысокой прочностью. Это является следствием структурных особенностей осаждаемо-Q го из газовой фазы материала:

1. Осаждение материала на плоскостях разделки сопровождается формированием осадков, представляющих собой столбчатые кристаллы,

вытянутые в направлении роста и перпендикулярные плоскостям разделки.

2. В местах встречи кристаллитев осаждаемого материала, выросших на плоскостях разделки, образуется наиболее дефектная и потому наименее прочная граница, представляющая собой прямую плоскость, расположенную по биссектрисе угла разделки.

В результате разрушение такого соединения всегда прсшсходит по наиболее слабой граничной плоскости между кристаллитами различной ориентации.

Известен способ соединения деталей, при котором производят разделку соединяемых кромок под углом 90-150 и осажде}ше присадочного материала из газовой фазы, причем на плоскостях разделки выполняют уступы 2. Выполнение уступов позволяет повысить прочность соединений по сравнению с описанным выше способом. Однако и в этом случае встреча кристаллов осаждаемого материала происходит в одной плоскости, что не обеспечивает теоретически возможной прочности. 37 Целью изобретения является повышение проч ности стыковых и нахлесточных соединений, пол)Д1аемых осаждением присадочного материала из газовой фазы. Указанная цель достигается тем, что в зоне разделки стыкуемых кромок размещают проволочный спиральный элемент с диаметром равным 0,2-0,8 толщины соединяемых деталей, шагом, равным 1,5-6 диаметрам элемента «з проволоки диаметром 0,05-0,2 толщины деталей. В этом случае осаждение присадочного материала происходит одновременно на плоскостях разделки и на проволочном спиральном элементе, в результате чего исчезает столбчатость полу чаемого осадка, который состоит из малых зерен, различно ориентированных относительно стыка, а граница между кристаллитами, выросшими на плоскостях разделки и спиральном проволочном элементе либо совсем отсутствует, либо имеет разветвленную форму. Прочност на разрыв стыкового соединения, выполненного предлагаемым способом, на 30-50% выше по сравнению с соединением, выполненным известным способом. Повышение прочности объясняется, во-первых, отсутствием прямолинейной -границы между кристаллитами осадка, выросшими на различных плоскостях разделки, во-вторых, измельчением зерна присадочного материала, в-третьих, армированием шва проволочным элементом, обладающим больщей прочностью по сравнению с осаждаемым материалом. Наибольший эффект от введения в разделку спирального элемента проявляется при его диаметре, равном 0,2-0,8 толщины соединяемых деталей. При соотношениях более чем 0,8 витки спирали располагаются близко к поверхности соединяемых деталей и являются концентраторами напряжений, ослабляющими прочность соединения. При диаметрах менее 0,2 толщины деталей не весь объем присадочного материала обладает мелкозернистой структурой, а также затрудняется заполнение корня шва, что снижает прочность соединения. Диаметр проволоки спирального элемента должен быть в интервале 0,05-0,2 толщины соединяемых деталей. При меньших диаметрах проволоки спиральный элемент теряет жесткост что затрудняет его размещение и закрепление в зоне разделки,и одновременно снижаются ег армирующие свойства, которые прямо пропорциональны сечению проволоки. Использование пр волоки болыцей толщины приводит к образованию пор в зоне соедиьштельного шва (внутри спирального элемента и в корне шва) и со ответствующему снижению его прочности. Последнее характерно также для случаев, когда шаг спирального элемента менее 1,5 его диаметра. При щаге спирального элемента более 6 диаметров в структуре соединительного шва появляются участки, где столбчатая структура не нарушается и, кроме того, ослабляется армирующее действие проволочного спирального элемента. Из этого следует, что наибольший эффект в упрочнении шва наблюдается при использовании спирального элемента с щагом равным 1,5-6 его диаметров. Предлагаемый способ можно использовать для соединения встык и внахлест изделий различной формы; плоских, цилиндрических и т.п. Спиральный элемент может быть выполнен круглым, эллипсным, квадратным, прямоугольным, .треугольными т.д.; В последнем случае следует пользоваться понятием эффективный диаметр спирального элемента, который определяется из выражения где t длина витка спирального элемента. П р и м е р. У двух пластин из молибдена толщиной 2 мм и шириной 40 мм произвели разделку кромок под углом 75° без притупления. В стыке укрепили спираль диаметром 1,4 мм, шагом 3 мм из молибденовой проволоки толщиной 0,2 мм. В месте стыка осаждали вольфрам из смеси его гексафторида с водородом при температуре 750°С и соотношении НЗЛР 2. После осаждения слоя вольфрама толщиной 2,5 мм процесс прекращали и охлаждали пластины в токе водорода. Полученное соединение двух пластиу шлифовали в месте стыка до толщины 2 мм. Прочность соединения на разрыв при температуре 20С составила 14 кгс/мм, в то время Км к у аналогичного образца без спирали прочность составила 9 кгс/мм. Формула изобретен и Способ соединения деталей, при котором производят разделку соединяемых кромок под углом 90-150° и осаждение присадочного материала из газовой фазы, отличаюшийс я тем, что, с целью повышения прочности соединений, в зоне разделки кромок размещают проволочный спиральный элемент с диаметром равным 0,2-0,8 толщины соединяемых деталей, щагом равным 1,5-6 диаметра элемента

57914766

из проволоки толщиной 0,05-0,2 толщины со-1 Дискинд М. Дж. Производство изделий

единяемых деталей.из тугоплавких материалов. М., Мир, 1968,

Источники информации,2. Авторское свидетельство СССР по заявке

принятые во внимание при экспертизеW 2525928, кл. В 23 К 1/00, 22.09.77.