Способ изготовления керамических изделий Советский патент 1980 года по МПК C04B37/00 

Изобретение относится к способу изготовления керамических изделий и к лолучению соединений изделий из керамики ультразвуковой сваркой. Известен способ диффузионной сварки обоженных керамических изделий, при котором на свариваемых поверхностях предварительно получают слой материала с высокой адгезией к керамике ij. Однако соединение по этому способу может быть получено только при относительно, высоких температурах и давлениях и характеризуется невысокой прочностью. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому являетч:я способ полу чения изделий из окисной керамики {23. Такой способ включает отливку заготовок, предварительный обжиг заготовок до определенной их пористости при 7 11ОО-15ОО С. После этого осуществля ют диффузионную сварку с наложением ста тического давления, затем обжигают при Т 17ОО-18ОО С до полного спекания изделий. Способ имеет ряд существенных недостатков: сложность получения изделий заданного процента пористости и ее контроля; сложность или невозможность попуче- пня изделий миниатюрных и сложных конфигураций в Связи с приложением к свариваемым заготовкам значительных давлений и температур; длительность осуществления процесса во времени. Целью изобретения является упрощение процесса изготовления изделий миниатюрных и сложной конфигурации. Цель достигается тем, что в способе изготовления керамических изделий включающем отливку заготовок, сварку и обжиг, ультразвуковую сварку осуществляют при контактном усилии поверхностей отлАых заготовок 0,1-О,3 кг/см, причем амплитуда ультразвуковых колебаний составляет 1-5 мкм. Способ позволяет получить изделие из литых необожженных заготовок различных керамических материалов, включающих пластификатор, например, из М7, 22ХС, сапфирита и др., широко используемых в электронной и других отраслях промышленности. При перемещении нагретого инструмен та - проволоки в месте контакта со свариваемыми заготовками происходит размягчение материала и формирование шва с той же структурой, что и в основном материале, которое возможно при наложении ультразвуковых колебаний на инструмент - проволоку. При осуществлении процесса свариваемые заготовки сближают по площади контакта до плотного соприкосновения, усилие прижима минимально и не превышает О,3 кг/см. Ультразвукоьую сварку осуществляют при локальном взаимодействии нагретого инструмента - проволоки с поверхностями контакта, и это практически не приводит к разогреву деталей, поэтому процесс осу ществляют на войдухе. Благодаря минимальным усилиям прижима и отсутствию нагрева заготовок предлагаемый способ не имеет ограничений по получению миниатюрных изделий, а также изделий, сваренных из простых элементов. В этом сл чае отпадает необходимость в изготовлении сложных литьевых, форм. Способ получения керамических изделий элробован на Модернизированном ма кете установки ультразвуковой резки про волокой ОММЗ. 151.002. на образцах литых необожженных керамических заготово из М7 и др. Ультразвуковую сварку осуществляют на следукицих заготовках: стержни диаметром 5 мм, длиной 10О мм и стержни диаметром 15 мм, длиной 24 MMJ трубки с внешним диаметром 13 мм, внутренним диаметром 5 мм и длиной 6О MMJ кольца с внешним диаметром ЗО мм, внутренним диаметром 24 мм и высотой 1О мм; бруски сечением 12 к 18 мм и длино 84 мм;. изоляторы с внешним диаметром 5О м внутренним диаметром 28 мм и изопяторы с внешним диаметром 4О мм внутре ним диаметром 2О мм. 024 Ультразвуковую сварку осуществляют при следующих технологических режимах. Инструмент - проволока нагревается до температуры размягчения пластификатора. Амплитуда колебаний инструмента 1-5 мкм. Скорость относительного перемещения О, 5-2 мм/сек. Усилие натяжения инструмента -проволоки 2-5 кгь. Материал инструмента - проволоки - нихром, его диаметр 0,3-0,5 .мм. Усилие прижима деталей О,1-О,3 кг/см. Мощность генератора ультразвуковых колебаний ЮО Вт. Сваренные отлитые заготовки подвергают обычной термообработке и испытывают на механическую прочность, вакуумную плотность и определяют микроструктуру материала в области сварного шва. Микроструктура в области сварного шва при увеличении X 500 не отличается от основного материала. Механическая прочность шва составляет 70-90% от прочности материала, а шов обладает вакуумной плотностью. Преимущества предлагаемого способа заключаются в следующем: упрощается режим промежуточного обжига, так как отпадает необходимость получения требуемой пористости заготовок; появляется возможность получения изделий миниатюрных и сложных конфигураций. Формула изобретения Способ изготовления керамических изделий, включающий отливку заготовок, сварку и обжиг,о тлича ющи йся тем, что, с целью упрсяцения процесса изготовления изделий миниатюрных и сложной конфигурации, ультразвуковую сварку осуществляют при контактном усилии поверхностей отлитых заготовок 0,1О,3 кг/см , причем амплитуда ультразвуковых колебаний составляет .1-5 мкм. Источ1|ики информации, принятые во .внимание при экспертизе 1.Казаков Н. Ф. Диффузионная сварка в вакууме. М., 1968. 2.Авторское свидетельство СССР № 315543, кл. В 23 К 19/ОО, 197О.