CS238416B1 - Materials diffusion welding method - Google Patents

Description

Vynález spadá do oblasti bezoblúkového a bezplameňového zvárania s využitím rozdielnej teplotně] rozťažnosti materiálov. Účelom vynálezu je v dósledku róznych teplotných rozťažnosti ohrevom vytvoriť na styčných plochách zváraných dielov prítlačnú silu a zároveň ohrevom až na difúznu teplotu zabezpečit difúzny spoj. Zvárané diely sa přitom neprebrievajú, čím nedochádza ich nežiadúcim deformáciám. Vložením tuhého rámu so zváranými dielmi do komory s ohrevom sa zváranie móže uskutočňovať vo vákuu, alebo v kontrolované]' atmosféře. Uvedeného účelu sa dosiahne vložením zváraných dielov do tuhého rámu, ktorého teplotná roztažnosť je menšia ako teplotná rozťažnosť zváraných dielov. 238416 238416

Vynález sa týká difúzneho zvárania materiálov s využitím ich teplotnej roztažností a dalších tepelne aktivovaných javov pre vznik prítlačnej sily. Základnými parametrami difúzneho zvárania sú zváracia teplota, čas zvárania a přítlačná sila.

Zo súčasného stavu techniky je známe, že vznik prítlačnej sily a jej vefkosť zabezpečovalo vhodné vonkajšie zariadenie tak, aby směr prítlačnej sily a akčné časti zohtadňovali tvar a celkové geometrické usporiadanie spoja. Nesporné výhody autonómnosti takéhoto zváracieho zariadenia, vzhTadom na riadený proces možu byť v niektorých prípadoch potlačené požiadavkou na malú váhu a kompaktnost experimentálneho usporiadania, hlavně pri zváraní vo vakuu a ochranných atmosférách. Difúzně spájanie dielcov menších rozmerov s použitím vonkajšej sily, t. j. tlaku vyvolaného samostatným zariadením je problematické najma vo vákuu. Přítomnost tohoto zariadenia v evakuovanom priestore zvyšuje čas čerpania plynov z pracovného priestoru v důsledku potřeby odplynenia celého povrchu ponořeného do vákua. Okrem uvedeného sa zvyšuje pracnost a investičné náklady pre případ použitia takýchto zariadení.

Uvedené nedostatky odstraňuje sposob difúzneho zvárania podl'a vynálezu, ktorého podstatou je, že zvárané diely z ocelí s rovnakou alebo rozdielnou teplotnou rozťažnostou, přiložené k sebe zváranými plochami alebo s vloženou medzivrstvou materiálu rozdlelneho od materiálu spájaných dlelov sa uložia do tuhého přípravku, zhotoveného z materiálu s nižšou teplotnou rozťažnosťou, než je teplotná rozťažnosť základného materiálu zváraných dielov alebo nižšia, než je teplotná rozťažnosť zváraného dielu s nižšou teplotnou rozťažnosťou, kde takto zmontovaný celok je podrobený ohřevu vo vákuu alebo v ochrannej atmosféře na difúznu teplotu materiálu zváraného dielu s najvyššou teplotnou rozťažnosťou, resp. na teplotu iniciácie difúzneho procesu.

Jeden z materiálov zváraných dielov může byť nekovový materiál, avšak s rozdielnou teplotnou rozťažnosťou, než je teplotná rozťažnosť zváraného protidielu z kovového materiálu. V důsledku různých teplotných rozťažností pri ohřeve zváraných dielov a tuhého rámu, vzniká v styčných plochách zváraných dielov přítlačná sila. Jej posobením a působením teploty sa rozvinie difúzny proces, pri ktorom dojde ku spojeniu zváraných dielov.

Pri difúznom zváraní s medzivrstvou sa teplotná rozťažnosť materiálu medzivrstvy vzhťadom na rozměry a uloženie medzivrstvy neprejaví. Taktiež sa pri zváraní nemusí vo všetkých prípadoch použiť kovový prípravok s malou teplotnou rozťažnosťou. V závislosti od usporiadania a geometrie spoja može túto funkciu plnit niektorý zo spájaných materiálov. Taktiež je možné použiť fixovanie zváraných dielcov nekovovým materiálom o požadovaných fyzikálno-chemických a mechanických vlastností. Výhodou sposobu difúzneho zvárania oproti známému stavu techniky je, že zvárané materiály sa zbytočne neprehrievajú, čím nedochádza k ich deformácii. Vložením tuhého rámu so zváranými dielmi do komory s ohrevom možno jednoducho zabezpečit zváranie vo vákuu.

Podta predmetu vynálezu boli zhotovené zvarky, kde základným materiálom přípravku, resp. rámu bola ocel' podta ČSN číslo 417153, s nižšou teplotnou rozťažnosťou a zvárané diely boli z materiálu podta ČSN 412 013, taktiež ocet s vyššou teplotnou rozťažnosťou. Ako medzivrstva bola použitá Ni folia (99,9 %}. Teplota zvárania 800 až 1000 stupňov Celsia a čas zvárania 15 až 25 minút. Prierez zváraných plůch 12 mm2. Charakteristika zvarového spoja: Rm = 300 MPa, A = 35 %, Z = 30 %.

Charakter lomu po skúške v ťahu bol zmiešaný. Lomové plochy sa vyhodnotili optickou a elektronovou mikroskopiou. Difúzny proces sa hodnotil z priebehu koncentrácie Ni a Fe rtg. mikroanalýzou. Vypočítaný koeficient difúzie na základe merania mal hodnotu DNi(Fe) = 16,37.10~15m2. s-1 a DfeiNí) =' 12,241.10_15m2 . s"1. Získané hodnoty odpovedajú tabulárnym hodnotám týchto koeficientov.

Pre prax je dostatok dalších vyskúšaných materiálov, kombináciou ktorých je možnosť využívania predmetu vynálezu.

Claims (2)

1. PREDMET

   1. Sposob difúzneho zvárania materiálov, obzvlášť vhodný pre zváranie vo vákuu alebo v ochrannej atmosféře vyznačujúci sa tým, že zvárané diely s rovnakou alebo s různou teplotnou rozťažnosťou přiložené k sebe zváranými plochami alebo s vloženou medzivrstvou materiálu různého od základného materiálu zváraných dielov sa uložia do tuhého přípravku alebo rámu zhotoveného z materiálu s nižšou teplotnou rozťažnosťou, než je teplotná rozťažnosť základného materiálu zváraných dielov alebo niž- šou, než je teplotná rozťažnosť zváraného dielu s nižšou teplotnou rozťažnosťou a takto upravený celok je podrobený ohřevu na difúznu teplotu materiálu zváraného dielu s najvyššou teplotnou rozťažnosťou.
2. 2. Sposob difúzneho zvárania podta bodu 1, vyznačujúci sa tým, že Jeden z materiálov zváraných dielov je nekovový materiál, avšak s rozdielnou teplotnou rozťažnosťou, než je teplotná rozťažnosť zváraného protidielu z kovového materiálu.