Способ диффузионной сварки разнородных материалов Советский патент 1982 года по МПК B23K20/16 

(54) СПОСОБ ДИФФУЗИОННОЙ СВАРКИ РАЗНОРОДНЫХ

МАТЕРИА.ПОВ

1

Изобретение относится к сварке давлением с подогревом, в частности к технологии диффузионной сварки и может быть использовано в электронной, радиотехнической и инструментальной промышленности.

Известен способ диффузионной сварки 5 через расплавляющуюся промежуточную прокладку (1.

Недостатком способа является низкая прочность соединения при повышенных температурах эксплуатации.. Q

Наиболее близким к изобретению по технической сушности и достигаемому эффекту является способ диффузионной сварки разнородных материалов через промежуточную прокладку из. фольги с последующим охлаждением сваренных деталей 2.15

Недостатком известного спрсоба является низкое качество сварки из.-за остаточных напряжений.

Целью изобретения является повышение качества сварки путем снижения остаточных 2о напряжений.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу диффузионной сварки разнородных материалов через промежуточную прокладку из фольги с последующим охлаждением сваренных деталей, в качестве промежуточной прокладки используют деформируемый материал, обладающий термомеханической памятью.

При этом в качестве промежуточной прокладки можно использовать фольгу из никелида титана, изготовленную прокаткой.

С целью снижения трудоемкости Накопленную деформацию в промежуточной прокладке можно создавать в процессе диффузионной сварки.

Кроме того, при охлаждении сваренных деталей можно осуществлять изотермическую выдержку при температуре мартенситного превращения материала промежуточной прокладки.

Способ осуществляют следующим образом.

Изготавливают фольгу из материала, обладающего термомеханической памятью, например из никелида титана, прокаткой с накопленной деформацией 10-15%.

Очищают соединяемые поверхности метал лической детали и промежуточной прокладки от окисной пленки. Обезжиривают свариваемые поверхности материалов.

Размещают фольгу из материала, обладающего термомеханической памятью, между соединяемыми деталями и помещают в камеру установки диффузионной сварки.

Нагревают детали до температуры, не превыщающей максимальную температуру сохранения демпфирующей способности материала промежуточной прокладки, и сдавливают с усилием, обеспечивающим диффузионную сварку материалов и создание накопленной деформации в промежуточной прокладке. Делают изометрическую выдержку при температуре сварки. Охлаждают сваренные детали со скоростью 6-10 град/мин до температуру мартенситного превращения материала промежуточной прокладки, делают изотермическую выдержку, далее охлаждают до комнатной температуры.

Применение промежуточной прокладки из материала, обладающего термомеханической памятью, приводит к снижению остаточных напряжений при термоциклировании в интервале .температур, ограниченном максимальной температурой, при которой еще сохраняется демпфирующая способность материала промежуточной прокладки. Демпфирующую способность промежуточной прокладки можно создавать путем деформирова ВИЯ сжатием в процессе сварки, что позволяет совместить процесс деформирования и св-арки.

При нагревании наряду с тепловым расщирением промежуточной прокладки имеет место также уменьщение ее размеров (ежатие) из-за проявляющего эффекта термомеханической памяти. В результате этого изменение размеров материала с термомеханической памятью незначительно и близко к изменению размеров свариваемых материалов.

Материал с термомеханической памятью пластичен при температуре мартенситного превращения, поэтому для снижения напряжений в сварном соединении делают изотермическую выдержку при этой температуре,

Пример 1. Диффузионная сварка стекла С48 с никелем.

Изготавливали промежуточную прокладку из фольги никелида титана толщиной 0,1 мм с накопленной деформацией lOVoОчищали соединяемую поверхность никелевой детали и промежуточной прокладки от окисной пленки. Обезжиривали поверхности ацетоном и обезвоживали этиловым спиртом.

Размещали промежуточную прокладку между соединяемыми деталями из никеля и стекла. Устанавливали детали в вакуумную камеру, установки диффузионной сварки и создавали разрежение 1, Па. Нагревали детали до 895 К и сдавливали с усилием обеспечивающим удельное давление 15 МПа,

Охлаждали сваренные детали до температуры мартенситного превращения, равной 430 К. Делали выдержку при этой температуре в течение 20 мин и далее охлаждали сваренные детали до 300-310 К.

Проведенные лабораторные испытания показали, что прочность на отрыв сварных соединений стекла с никелем составляет 70 МПа, соединение работоспособно до 573 К.

Пример 2. Диффузионная сварка кварца со сталью.

Изготавливали прокаткой с обжатием 15% при последнем проходе фольгу из никелида титана толщиной 0,1 мм.

Вырезали из фольги никелида титана промежуточную прокладку размером, равным площади соединяемых поверхностей деталей, и размещали ее между свариваемыми деталями из кварца и стали. .

Помещали свариваемые детели с про.межуточной прокладкой в вакуумную камеру установки диффузионной сварки и создавали разрежение 1,3-10 Па. Нагревали детали со скоростью 10 град/мин до 840 К. Сдавливали с усилием, обеспечивающим удельное давление 20 МПа, и осуществляли изотермическую выдержку под нагрузкой в течение 20 мин.

Охлаждали детали до температуры мартенситного превращения 370 К, делали изотермическую выдержку в течение 30 мин. Охлаждали сваренные детали со скоростью 8 град/мин до 300 К и извлекали сваренные детали.

Проведенные лабораторные испытания показали, что прочность при 293 К, полученных соединений кварца со сталью достигает 120 МПа. Соединения работоспособны при нагревании до 800 К.

Пример 3. Диффузионная сварка керамики ЦТС со сталью I2X18H10T.

Фольгу никелида титана с накопленной деформацией 13% и поверхность стали очищали от окисной пленки, обезжиривали.

Керамическую и стальную детали с промежуточной прокладкой из никелида титана между Ними помещали в камеру установки диффузионной сварки. Нагревали детали до 800 К и сдавливали с усилием, обеспечивающим давление 50 МПа в течение 25 мин.

Охлаждали сваренные детали до температуры мартенситного превращения, равной 323 К, и делали выдержку при этой температуре в течение 35 мин. Далее охлаждали детали со скоростью 8 град/мин до 300 К.

Проведенные лабораторные испытания показали, что прочность На отрыв соединения керамики ЦТС со сталью 12Х18Н10Т по предлагаемому способу составила 140 МПа, соединение работоспособно при температурах до 580 К.

Использование изобретения позволит повысить качество сварки при соединении разнородных материалов за счет снижения остаточных напряжений.

Формула изобретения

прокладку из фольги с последующим охлаждением сваренных деталей, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварки путем снижения остаточнУх напряжений, в качестве промежуточной прокладки используют деформируемый материал, обладающий термомеханической памятью.

прокладке создают в процессе диффузионной сварки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.То же, с. 253-255 (прототип).