RU2238829C1 - Diffusion welding press - Google Patents

Diffusion welding press Download PDF

Info

Publication number
RU2238829C1
RU2238829C1 RU2003120531A RU2003120531A RU2238829C1 RU 2238829 C1 RU2238829 C1 RU 2238829C1 RU 2003120531 A RU2003120531 A RU 2003120531A RU 2003120531 A RU2003120531 A RU 2003120531A RU 2238829 C1 RU2238829 C1 RU 2238829C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
disks
press
diffusion welding
welding
diffusion
Prior art date
Application number
RU2003120531A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003120531A (en
Inventor
В.П. Гордо (RU)
В.П. Гордо
А.Н. Семёнов (RU)
А.Н. Семёнов
В.Н. Тюрин (RU)
В.Н. Тюрин
Г.Н. Шевелёв (RU)
Г.Н. Шевелёв
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники им. Н.А. Доллежаля"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники им. Н.А. Доллежаля" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники им. Н.А. Доллежаля"
Priority to RU2003120531A priority Critical patent/RU2238829C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2238829C1 publication Critical patent/RU2238829C1/en
Publication of RU2003120531A publication Critical patent/RU2003120531A/en

Links

Images

Landscapes

  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Diaphragms And Bellows (AREA)

Abstract

FIELD: mechanical engineering; welding equipment.
SUBSTANCE: invention relates to diffusion welding equipment, mainly, to presses designed for building compressive force on surfaces at diffusion welding temperature. Proposed press has hermetically sealed chamber filled with working medium and two movable opposite walls. Movable walls of press are made in form of disks arranged coaxially with clearance. Two ring diaphragms are installed between disks. Inner edges of diaphragms are interconnected by permanent joint, and outer edges of each diaphragm are connected with one of disks also by permanent joint. Invention makes it possible to create minipress comparable with dimensions of blanks to be welded.
EFFECT: provision of independent and automatic compressing of blanks at diffusion welding temperature.
3 cl, 1 ex, 2 dwg

Description

Изобретение относится к оборудованию для диффузионной сварки разнородных заготовок, в частности к оборудованию, предназначенному для создания усилия сдавливания свариваемых поверхностей заготовок при температуре диффузионной сварки. Нагрев и сдавливание свариваемых поверхностей в безокислительной атмосфере являются необходимыми условиями для протекания на границе соединения диффузионных процессов, в результате взаимодействия которых образуется диффузионное сварное соединение.The invention relates to equipment for diffusion welding of dissimilar workpieces, in particular to equipment designed to create a compressive force of the welded surfaces of the workpieces at a temperature of diffusion welding. Heating and compression of the surfaces to be welded in an oxidizing atmosphere are necessary conditions for diffusion processes to occur at the joint boundary, as a result of the interaction of which a diffusion welded joint is formed.

Известное оборудование для создания усилия сдавливания при диффузионной сварке состоит в основном из промышленных гидравлических прессов малой мощности, как правило, с максимальным усилием до 100 тонн (см. Казаков Н.Ф. Диффузионная сварка материалов. М.: Машиностроение, 1976, с.92-96).Known equipment for creating a compressive force during diffusion welding consists mainly of industrial hydraulic presses of low power, as a rule, with a maximum force of up to 100 tons (see Kazakov NF, Diffusion welding of materials. M: Mechanical Engineering, 1976, p. 92 -96).

В комплект установки для диффузионной сварки помимо гидравлического пресса входят: вакуумная камера с системой обеспечения вакуума, высокочастотный генератор для нагрева свариваемых заготовок, запорная арматура и т.д. Стоимость полностью укомплектованной установки для диффузионной сварки составляет более 1 млн рублей, при этом на стоимость гидравлического пресса приходится значительная часть этой суммы.In addition to the hydraulic press, the installation kit for diffusion welding includes: a vacuum chamber with a vacuum support system, a high-frequency generator for heating the workpieces to be welded, shut-off valves, etc. The cost of a fully equipped installation for diffusion welding is more than 1 million rubles, while the cost of a hydraulic press accounts for a significant part of this amount.

Промышленность не выпускает специализированных для диффузионной сварки гидравлических прессов, т.к. рынок для таких прессов крайне мал. Обычно полный цикл сварки одной заготовки (установка заготовок в камере, вакуумирование, нагрев, сдавливание, выдержка, охлаждение и т.д.) составляет более 2 часов. При таком цикле диффузионной сварки дорогой промышленный гидропресс работает на более часа в смену, что удорожает процесс диффузионной сварки и стоимость получаемого изделия, что порой служит причиной отказа от применения наиболее эффективного метода сварки при соединении металлургически трудно совместимых разнородных металлов и сплавов.The industry does not produce specialized for diffusion welding hydraulic presses, because the market for such presses is extremely small. Usually, the complete welding cycle of one workpiece (installation of workpieces in the chamber, evacuation, heating, squeezing, holding, cooling, etc.) is more than 2 hours. In such a diffusion welding cycle, an expensive industrial hydraulic press operates for more than an hour per shift, which increases the cost of the diffusion welding process and the cost of the resulting product, which sometimes causes the refusal to use the most efficient welding method when joining metallurgically difficult compatible dissimilar metals and alloys.

Одним из путей снижения стоимости процесса диффузионной сварки может служить отказ от применения промышленного гидравлического пресса и замена его устройством, изменяющим свою форму при нагреве.One of the ways to reduce the cost of the diffusion welding process is to refuse to use an industrial hydraulic press and replace it with a device that changes shape when heated.

Диффузионная сварка осуществляется при нагреве и сдавливании в безокислительной среде. Фактор нагрева свариваемых заготовок, например в печи, можно использовать также и для создания усилия сдавливания для свариваемых заготовок, если в процессе повышения температуры в печи будет увеличиваться объем какого-либо герметичного устройства, заполненного веществом, увеличивающим свой объем при повышении температуры, а если этому веществу не позволить увеличивать свой объем, то в герметичном устройстве будет подниматься давление.Diffusion welding is carried out by heating and squeezing in a non-oxidizing environment. The heating factor of the workpieces to be welded, for example in a furnace, can also be used to create a compressive force for the workpieces to be welded if, as the temperature rises in the furnace, the volume of some sealed device filled with a substance that increases its volume with increasing temperature, and if this If the substance is not allowed to increase its volume, then the pressure will rise in the sealed device.

Основа любого гидравлического пресса состоит из герметичной камеры в виде цилиндра, заполненного рабочим телом, например маслом, и подвижной стенки камеры в виде поршня со штоком, который может перемещаться, если в цилиндре изменять объем масла. В зависимости от давления, с каким поступает в цилиндр масло, на штоке возникает та или иная сила, с которой он может сдавливать, например, свариваемые диффузионной сваркой заготовки.The basis of any hydraulic press consists of a sealed chamber in the form of a cylinder filled with a working fluid, such as oil, and a movable chamber wall in the form of a piston with a rod, which can move if the volume of oil is changed in the cylinder. Depending on the pressure with which oil enters the cylinder, one or another force arises on the rod with which it can compress, for example, workpieces welded by diffusion welding.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание конструкции мини-пресса, который может автономно и автоматически создавать усилие сдавливания при температуре диффузионной сварки, при этом размеры мини-пресса должны быть сопоставимы с размерами свариваемых заготовок.The task to which the invention is directed is to create a mini-press design that can autonomously and automatically create a compressive force at the temperature of diffusion welding, while the dimensions of the mini-press should be comparable with the dimensions of the workpieces being welded.

Технический результат, получаемый при реализации заявляемого изобретения, состоит в том, что мини-пресс выполнен в виде двух соосно расположенных дисков, соединенных между собой эластичной гофрой сильфонного типа, с образованием между дисками герметичной полости, заполненной рабочим телом, которое при нагреве увеличивается в объеме и раздвигает диски, создавая в результате этого усилие сдавливания, если свариваемые заготовки и мини-пресс собраны вместе и ограничены в перемещении.The technical result obtained by the implementation of the claimed invention is that the mini-press is made in the form of two coaxially arranged disks interconnected by an elastic bellows-type corrugation, with the formation of a sealed cavity filled with a working fluid between the disks, which increases when heated and spreads the discs, creating as a result of this compressive force, if the welded workpieces and mini-press are assembled together and are limited in movement.

Указанный технический результат достигается тем, что пресс для сварки, содержащий герметичную камеру, заполненную рабочим телом, выполненную с двумя противоположно расположенными подвижными стенками, при этом противоположно расположенные подвижные стенки выполнены в виде соосно расположенных с зазором дисков, между которыми установлены две кольцевые мембраны, внутренние кромки которых неразъемно соединены между собой, а наружные кромки каждой из мембран неразъемно соединены с одним из дисков;The specified technical result is achieved in that the welding press containing a sealed chamber filled with a working fluid, made with two oppositely located movable walls, while the oppositely located movable walls are made in the form of disks coaxially arranged with a gap, between which there are two annular membranes, internal the edges of which are inseparably connected to each other, and the outer edges of each of the membranes are inseparably connected to one of the disks;

- кроме того, неразъемные соединения кольцевых мембран с дисками и между собой выполнены с помощью аргонодуговой сварки;- in addition, one-piece connections of the annular membranes with the disks and between themselves are made using argon-arc welding;

- кроме того, в качестве рабочего тела используют воздух или инертный газ, или газ и воду, или газ и твердое тело, испаряющееся при нагреве.- in addition, as a working fluid use air or an inert gas, or gas and water, or gas and a solid that evaporates when heated.

Конструкция пресса для диффузионной сварки выполнена подобно сильфону, состоящему всего из одной гофры, который заглушен по торцам толстостенными дисками. При окончательной герметизации внутри такого “сильфона” можно оставить воздух или любой другой газ, например аргон, если проводить аргонодуговую сварку в камере, заполненной аргоном. Для повышения рабочего усилия сдавливания при температуре диффузионной сварки в камеру пресса предварительно помимо газа можно налить немного воды, которая при нагреве до температуры диффузионной сварки в несколько раз может увеличить рабочее усилие сдавливания. Для еще большего повышения рабочего усилия сдавливания свариваемых заготовок в камеру пресса можно поместить помимо газа твердое тело, которое при нагреве легко переходит в газообразное состояние, например органическое вещество типа нафталина.The design of the press for diffusion welding is made like a bellows, consisting of only one corrugation, which is drowned at the ends by thick-walled disks. During the final sealing, air or any other gas, such as argon, can be left inside such a “bellows” if argon-arc welding is carried out in a chamber filled with argon. To increase the working force of compression at a temperature of diffusion welding, a little water can be added to the press chamber previously, in addition to gas, which, when heated to a temperature of diffusion welding, can increase the working force of compression several times. To further increase the working force of squeezing the welded workpieces, a solid can be placed in addition to the gas in the press chamber, which, when heated, easily passes into a gaseous state, for example, an organic substance such as naphthalene.

Конструкция пресса показана на фиг.1 и фиг.2.The design of the press is shown in figure 1 and figure 2.

На фиг.1 показана конструкция пресса в положении после сварки, когда для удобства аргонодуговой сварки наружных кромок кольцевых мембран с дисками последние раздвинуты на величину “S”, а на фиг.2 показано состояние пресса, когда его диски полностью прижаты друг к другу.Figure 1 shows the design of the press in the post-welding position, when for the convenience of argon-arc welding, the outer edges of the annular membranes with disks are spaced apart by the value “S”, and figure 2 shows the state of the press when its disks are fully pressed against each other.

Пресс состоит из дисков 1, кольцевых мембран 2 и кольцевых накладок 3 и 4, служащих для повышения качества сварки тонкостенных мембран с толстостенными дисками и между собой при сварке внутренних кромок, а также для обеспечения гарантированного объема в холодном состоянии для рабочего тела при сжатых дисках.The press consists of disks 1, annular membranes 2 and annular overlays 3 and 4, which serve to improve the quality of welding of thin-walled membranes with thick-walled disks and between themselves when welding internal edges, as well as to ensure guaranteed cold volume for the working fluid with compressed disks.

Пресс для диффузионной сварки работает следующим образом.Press for diffusion welding works as follows.

В холодном состоянии диски 1 относительно легко поджимаются друг к другу за счет сжатия газа в полости, находящейся между ними. Это усилие поджатия зависит в основном от диаметра дисков и величины предварительного их раздвижеиия на расстояние “S”, которое требуется для удобства аргонодуговой сварки.In the cold state, the disks 1 are relatively easily pressed against each other by compressing the gas in the cavity located between them. This preload force mainly depends on the diameter of the disks and the size of their preliminary expansion by the distance “S”, which is required for the convenience of argon-arc welding.

Если мембранные кольца 2 выполнить из нержавеющей фольги толщиной 0,5 мм, а кольцевые накладки 3 и 4 выполнить толщиной 1 мм, то при полном сжатии дисков, когда технологический зазор “S”, необходимый для сварки, равен нулю, остаточный зазор, образующий полость между дисками, будет равен 3 мм.If the membrane rings 2 are made of stainless foil with a thickness of 0.5 mm, and the annular linings 3 and 4 are made with a thickness of 1 mm, then when the disks are completely compressed, when the technological gap “S” required for welding is zero, the residual gap forming the cavity between the disks will be equal to 3 mm.

Если при сварке технологический зазор “S” выдержать в пределах 5-6 мм, то при полном смыкании дисков 1 в полости пресса по закону Бойля-Мариота образуется исходное рабочее давление воздуха в пределах 2-3 атм.If during welding the technological gap “S” is maintained within 5-6 mm, then with the complete closure of discs 1 in the press cavity according to the Boyle-Mariot law, the initial working air pressure is formed within 2-3 atm.

Полное смыкание дисков является его исходным рабочим положением. Это же сомкнутое положение дисков 1 должно обеспечиваться и сохраняться при сборке с свариваемыми заготовками, а также в процессе нагрева до температуры диффузионной сварки.The full closure of the discs is its original working position. The same closed position of the disks 1 should be ensured and maintained during assembly with the welded workpieces, as well as during heating to the temperature of diffusion welding.

Небольшая величина зазора “S”, в пределах до 1 мм, может образовываться в процессе нагрева из-за разности коэффициентов термического расширения между свариваемыми заготовками и тем устройством, с помощью которого предварительно совместно сжимают заготовки и мини-пресс, например, с помощью струбцины.A small gap “S”, up to 1 mm, can be formed during heating due to the difference in thermal expansion coefficients between the workpieces to be welded and the device with which the workpieces and mini-press are previously jointly compressed, for example, using a clamp.

Заготовки и мини-пресс предварительно должны быть сжаты с таким усилием, чтобы зазор “S” был не более 0,5 мм.The preforms and mini-press must first be compressed with such a force that the clearance “S” is not more than 0.5 mm.

Если диффузионная сварка будет производиться в вакуумируемом контейнере с последующим его нагревом в печи, то собранные в сжатом состоянии заготовки и мини-пресс вместе должны быть установлены таким образом, чтобы они при нагреве до температуры диффузионной сварки не имели возможности перемещаться вдоль оси сжатия, т.е. были бы установлены в корпусе контейнера враспор или стянуты шпильками между двух фланцев.If diffusion welding will be carried out in an evacuated container followed by heating in a furnace, the pre-assembled preforms and a mini-press must be installed together so that when heated to diffusion welding temperature they cannot move along the compression axis, t. e. would be installed in the container body by surprise or pulled together by pins between two flanges.

При таких условиях рабочий объем полости мини-пресса в процессе нагрева сохраняется практически неизменным. На основании газового закона Ж.Шарля, по которому при постоянном объеме V какой-либо емкости, заполненной идеальным газом, отношение давления Р внутри емкости к абсолютной температуре этого газа всегда постоянно, т.е.

Figure 00000002
при V=const. Отсюда следует, что давление в полости с постоянным объемом при нагреве будет расти пропорционально абсолютной температуре.Under these conditions, the working volume of the cavity of the mini-press during the heating process remains almost unchanged. Based on the gas law of Charles Charles, according to which, at a constant volume V of a container filled with an ideal gas, the ratio of the pressure P inside the container to the absolute temperature of this gas is always constant, i.e.
Figure 00000002
at V = const. It follows that the pressure in the cavity with a constant volume during heating will increase in proportion to the absolute temperature.

Если первоначальное давление газа Р при комнатной температуре, полученное путем сжатия дисков 1 до упора, будет равно около 2 атм, то при нагреве до 1000°С это давление возрастет до 7-8 атм, а при площади дисков, например, 100-120 см2 усилие сдавливания составит около 800-1000 кг. Конструкция мини-пресса позволяет как уменьшить, так и увеличить это усилие при тех же габаритах мини-пресса. Чтобы уменьшить усилие сдавливания, необходимо произвести окончательную заварку последнего шва при полном сжатии дисков, а для повышения, наоборот, заварить последний участок шва при максимальном размере расстояния “S” между дисками, или добавить в полость между дисками воду или легко испаряющееся при нагреве твердое тело, например нафталин.If the initial gas pressure P at room temperature, obtained by compressing the disks 1 to the stop, will be about 2 atm, then when heated to 1000 ° C, this pressure will increase to 7-8 atm, and with the disk area, for example, 100-120 cm 2, the compression force will be about 800-1000 kg. The design of the mini-press allows you to both reduce and increase this force with the same dimensions of the mini-press. To reduce the squeezing force, it is necessary to final weld the last seam with full compression of the disks, and to increase, on the contrary, brew the last seam at the maximum size of the distance “S” between the disks, or add water or a solid body that easily evaporates when heated e.g. naphthalene.

Пример осуществленияImplementation example

Изготовили пресс для диффузионной сварки с дисками диаметром 110 мм и внутренним диаметром кольцевых мембран 40 мм.A diffusion welding press was made with discs with a diameter of 110 mm and an inner diameter of annular membranes of 40 mm.

Толщину дисков 1 выбрали 8 мм, а толщину кольцевых мембран 2-0,5 мм. При этом кольцевые накладки 3 и 4 изготовили шириной 4 мм и толщиной 1 мм.The thickness of the discs 1 was chosen to be 8 mm, and the thickness of the annular membranes was 2-0.5 mm. In this case, the ring pads 3 and 4 were made 4 mm wide and 1 mm thick.

Неразъемное соединение дисков с мембранами и мембран между собой производили аргонодуговой сваркой. Технологический зазор при сварке последнего участка сварного шва выдерживали в пределах 4 мм.One-piece connection of discs with membranes and membranes between each other was carried out by argon-arc welding. The technological gap during welding of the last section of the weld was kept within 4 mm.

Лабораторные испытания в кольцевой печи показали, что при полном предварительном сжатии дисков и нагреве до 1000°С они создали на динамометре, с помощью которого они были поджаты, усилие в 1050 кг. После охлаждения и снятия предварительного сжатия диски разошлись на 4 мм, что позволяет их использовать повторно.Laboratory tests in a ring furnace showed that with full preliminary compression of the disks and heating to 1000 ° C, they created a force of 1050 kg on the dynamometer with which they were preloaded. After cooling and removing the pre-compression, the discs split by 4 mm, which allows them to be reused.

Claims (3)

1. Пресс для диффузионной сварки, содержащий герметичную камеру, заполненную рабочим телом, выполненную с двумя противоположно расположенными подвижными стенками, отличающийся тем, что противоположно расположенные подвижные стенки выполнены в виде соосно расположенных с зазором дисков, между которыми установлены две кольцевые мембраны, внутренние кромки которых неразъемно соединены между собой, а наружные кромки каждой из мембран неразъемно соединены с одним из дисков.1. Press for diffusion welding, containing a sealed chamber filled with a working fluid, made with two oppositely located movable walls, characterized in that the oppositely located movable walls are made in the form of disks coaxially arranged with a gap, between which there are two annular membranes, the inner edges of which one-piece connected to each other, and the outer edges of each of the membranes one-piece connected to one of the disks. 2. Пресс для диффузионной сварки по п.1, отличающийся тем, что неразъемные соединения кольцевых мембран с дисками и между собой выполнены с помощью аргонодуговой сварки.2. Press for diffusion welding according to claim 1, characterized in that the one-piece connections of the annular membranes with the disks and with each other are made using argon-arc welding. 3. Пресс для диффузионной сварки по п.1 или 2, отличающийся тем, что рабочим телом является воздух или инертный газ, или газ и вода, или газ и твердое тело, испаряющееся при нагреве.3. Press for diffusion welding according to claim 1 or 2, characterized in that the working fluid is air or an inert gas, or gas and water, or gas and a solid, evaporating when heated.
RU2003120531A 2003-07-04 2003-07-04 Diffusion welding press RU2238829C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003120531A RU2238829C1 (en) 2003-07-04 2003-07-04 Diffusion welding press

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003120531A RU2238829C1 (en) 2003-07-04 2003-07-04 Diffusion welding press

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2238829C1 true RU2238829C1 (en) 2004-10-27
RU2003120531A RU2003120531A (en) 2005-01-20

Family

ID=33538163

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003120531A RU2238829C1 (en) 2003-07-04 2003-07-04 Diffusion welding press

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2238829C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КАЗАКОВ Н.Ф. Диффузионная сварка материалов. - М.: Машиностроение, 1976, с. 95-97. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2003120531A (en) 2005-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4544523A (en) Cladding method for producing a lined alloy article
US4429824A (en) Delta-alpha bond/superplastic forming method of fabricating titanium structures and the structures resulting therefrom
US4281841A (en) O-Ring sealing arrangements for ultra-high vacuum systems
CN101992298B (en) Device and method for hot isostatic pressing container
US11946547B2 (en) Metal sealing ring and method of forming a metal-to-metal seal
EP0004696B1 (en) Ultra high vacuum seal arrangement
CN201285248Y (en) Connection structure of heat exchanger pipe and pipe plate
US4283079A (en) Ultra high vacuum seal arrangement
JPH01260270A (en) Hermetically sealed container and manufacture thereof
RU2238829C1 (en) Diffusion welding press
RU33732U1 (en) Press for diffusion welding
EP0014071B1 (en) Powder metallurgical articles and method of forming same and of bonding the articles to ferrous base materials
JP2018128081A (en) Decompression/insulation piping structure
RU2237559C1 (en) Apparatus for diffusion welding
JPS5888594A (en) Method of filling heat pipe with operating fluid and sealing opening hole thereof
US3986870A (en) Method of manufacturing bodies by pressure sintering of powder
RU34425U1 (en) Diffusion welding device
US2205008A (en) Method of making a joint
CA1206130A (en) Valve body with powdered metal lining and method for making the same
JPH08219291A (en) Metal covered gasket
US3508581A (en) High vacuum valve
CN102615861A (en) Process for manufacturing fluorine-lined pipeline
RU2802246C1 (en) Method for manufacturing titanium-stainless steel tube adapters by diffusion welding
US20210086248A1 (en) Bellow internal-external pressure crimping method and crimping-compressing device
SU1632707A1 (en) Diffusion welding machine

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080705