Способ соединения деталей Советский патент 1982 года по МПК B23K1/00 B23P11/02 

(5) СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ

1

Изобретение относится к соединению деталей из различных материалов.

Известен способ соединения деталей при котором в местах соединения образуют полость и размещают в ней промежуточный элемент, изготовленный из гидрообразующего материала, а для образования соединения производят гидрирование промежуточного элемента, в результате чего он увеличивается в объеме и расклинивает полость IlНедостаток известного способа заключается в том, что при воздействии на соединение виброударных и термических нагрузок возможно хрупкое разрушение места соединения. Такое разрушение происходит из-за растрескивания промежуточного элемента, которое обычно возникает на его концевых участках и распространяется по сечению элемента.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности соединения под воздействием виброударных и термических нагрузок.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу соединения деталей, включающему образование полости в местах соединения, размещение в ней промежуточного элемента гидрообразующего материала и его гидрирование, в промежуточный элемент дополнительно вводят не образующие гидриды

10 материалы в виде дискретных волокон.

Пример 1. В торцах втулок с толщиной Ц мм, выполненных из сплава АМгб и из стали Х18Н10Т, вытачивают и кольцевые проточки размером

15 2x2 мм, образующие полость между тор цами втулок при их стыковке. Изготавливают промежуточный элемент в виде кольца из циркония, в который предварительно вводят волокна нихро20мовой проволоки. Промежуточный коль цевой элемент изготавливают методом порошковой металлургии, смешивая порошок циркония с пооволочными волокнами нихрома диаметром 0,1-0,2 мм, длиной мм с последующим горячим прессованием заготовок, из которых механической обработкой получают армированные кольца. Армированное нихромом циркониевое кольцо вставляют по скользящей посадке в полость меж ДУ втулками. Сборку нагревают в атмосфере водорода (0,1 МПа) до в течение 1 ч и затем охлаждают температуры. Полученное соединение обла дает герметичностью при .давлении воз духа до k МПа. . Количество волокон в гидридообразующем промежуточном элементе варьируют из условия обеспечения заданной степени объемного разбухания и повыт шениой виброударной и термоциклической прочности места соединения. При объемном содержании нихромовых волокон в цирконии, составляющем 515, обеспечивается высоконадежное скрепление деталей. Металлографическое изучение шлифов показывает, что при 400 С происходит механическое скрепление между нихромовыми волокнами, гидридом циркония и втулками. Как показывают исследования места соединения, армированное кольцо плотно заполняет всю полость между втулками и создает в ней эффект заклинивания. Ударная прочность соединений проверяется воз действием на внутреннюю втулку соединения груза массой 50 г, свободно падающего с высоты 1 м. Испытания показывают, что соединение с помощью армированных гидридных колец выдержи вают до разрушения 118 ударов, а сое динение с неармированными гидридными кольцами - Н ударов. Исследование на циклическую термопрочность нагрев до 500 С и охлаждение в воде до ) соединения, содержащего арм рованные и неармированные гидридные кольца, показывают, что соединение с помощью армированных гидридных колец выдерживают 75 циклов нагрев охлаждение без образования трещин, в то время, как в соединении с неармированными гидридными кольцами наблюдается их растрескивание уже после 5 термоциклов. Пример 2. Осуществляют соединение втулок, геометрические разме ры которых приведены в приборе 1. Одну втулку выполняют из стали Х18Н1 другую из стали 35ХГСА. Промежуточный кольцевой элемент изготавливают из порошка иттрия с волокнами нихромовой проволоки (см. пример 1). После сборки деталей осуществляют их вы держку в среде водорода при 900 С 0,5 ч, при давлении водорода 0,5 МПа. Таким образом получают герметичное соединение. Исследование структуры места соединения показывает наличие диффузионного скрепления нихромовых волокон с гидридом иттрия и стальными деталями в местах контакта кольца со стенками полости. Испытания полученного соединения при условиях, аналогичных приведенным в примере 1, показывают резкое, увеличение ударной и термоциклической прочности соединения с кольцами из армированного гидрида иттрия, по сравнению с соединениями при помощи неармированного гидрида иттрия. По предлагаемому способу осуществляют соединение деталей, изгбтовленных из сплавов меди, алюминия, никеля, фторопласта , керамики и других в различном их сочетании с помощью армированных прокладок из циркония, титана иттрия, сплаво.в титан-железо, интерметаллидов лантанникеля и других гидрообразующих металлов и сплавов. Соединения деталей трубопроводов, подвергающихся виброударным нагрузкам показывают повышенную эксплуатационную надежность, особенно при размещении волокон в направлении действия растягивающих усилий, которые возникают в соединениях в процессе эксплуатации. Введение в промежуточный элемент волокон пластичных материалов, которые диффузионно скрепляются с деталями при гидрировании, обеспечивает резкое повышение динамической прочности места соединения. Такие материалы выбираются с учетом их дифф.узионных свойств, обеспечивающих взаимопроникновение материалов в местах контактов друг с другом в процессе гидрирования и образования переходных сварных швов. Развивающиеся в процессе гидрирования усилия на контактные поверхности превышают значения в 1000 г/мм и обеспечивают процесс диффузионного скрепления материалов в атмосфере водорода. В зависимости от требуемой виброударной и термоциклической прочности соединения и свойств соединяемых материалов в промежуточный элемент вводят такие материалы как алюминий, медь, различные стали, графиты, тугоплавкие окислы, карбиды и т.п. Причем материалы вводят в виде волокон, проволоки ит.п.5 Как показывают испытания,предлагаемый способ, по сравнению с известным,обеспечивает повышение виброударной и термоциклической прочности соединений. Возможность осуществления ю диффузионного скрепления материалов соединения друг с другом позволяет использовать предлагаемый способ для соединения деталей, работающих в условиях повышенных вибраций, перепа- is дов температуры, давлений или вакуума. 22о Формула изобретения Способ соединения деталей по авт. св. № 588о80, о т л и ч а гоЩИЙСЯ тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности сое динения под воздействием виброударных и термоциклических нагрузок, в промежуточный элемент дополнительно вводят не образующие гидриды материалы в виде волокон. . Источники, информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 588080, кл. В 23 К 1/00,- 09.08.76 (прототип).