RU2558692C1 - Способ диффузионной сварки литейного жаропрочного сплава на никелевой основе - Google Patents
Способ диффузионной сварки литейного жаропрочного сплава на никелевой основе Download PDFInfo
- Publication number
- RU2558692C1 RU2558692C1 RU2014113600/02A RU2014113600A RU2558692C1 RU 2558692 C1 RU2558692 C1 RU 2558692C1 RU 2014113600/02 A RU2014113600/02 A RU 2014113600/02A RU 2014113600 A RU2014113600 A RU 2014113600A RU 2558692 C1 RU2558692 C1 RU 2558692C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- welding
- temperature
- diffusion
- nickel
- weld
- Prior art date
Links
Landscapes
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу диффузионной сварки элементов из литейных жаропрочных сплавов на никелевой основе. Изобретение может быть использовано для изготовления рабочих лопаток, дисков газовых турбин и др., которые работают при высоких нагрузках и температурах. Собирают элементы под сварку, вакуумируют. Нагревают элементы до температуры, определяемой из следующего соотношения: 0,987Тs<Тсв<1,001Тлп, где Тлп - температура локального плавления литейного сплава, Тсв - температура сварки, Ts - температура солидуса свариваемого материала, а сжатие осуществляют сварочным усилием 1-3,5 кг/мм2, обеспечивающим макропластическую деформацию в течение времени, требуемого на осуществление процесса сварки, 0,5-2,5 часа. Затем снимают сварочное усилие и охлаждают до комнатной температуры со скоростью не более 30-50°C/мин. Изобретение позволяет получить сварное соединение требуемого качества с необходимой прочностью не менее 90% от прочности основного материала и с сохранением однородной мелкозернистой рекристаллизованной структуры, что позволяет проводить дальнейшую механическую обработку деталей. Кроме того, применение диффузионной сварки позволяет упростить конструкцию изделий, повысить технологичность и уменьшить массу конструкций. 1 табл.
Description
Изобретение относится к сварке, а именно к способам соединения деталей из литейного жаропрочного сплава на никелевой основе методом диффузионной сварки, и может быть использовано для изготовления тяжелонагруженных деталей, работающих при повышенных температурах в двигателях внутреннего сгорания, паровых и газовых турбинах, реактивных двигателях, атомно-энергетических установках и т.д.
Прототипом данного изобретения является способ диффузионной сварки сложнолегированных жаропрочных никелевых сплавов (Казаков Н.Ф. Диффузионная сварка материалов. - М.: Машиностроение, 1976 г., 312 с.). Способ заключается в том, диффузионную сварку проводят при температуре 1000°С, удельное давление сжатия 2 кг/мм2, с последующей выдержкой при 1200°С в течение 20 мин.
Недостатком этого способа является, то что за время сварки при указанной температуре (не более 20 мин) не успевает сформироваться прочное соединение. Температура 1000°С для сварки литейных жаропрочных сплавов на никелевой основе низкая для диффузионной активности. Свойства, характеризующие пластичность, по сравнению со свойствами основного металла занижены. Сварное соединение имеет низкую прочность на разрыв.
Известен способ изготовления детали из литейных никелевых сплавов ЖС32 и ЖС32МОНО (патент №2494161, МПК С22С 19/00, В23К 20/14, В23К 103/08, дата публикации 27.09.2013 г.), по которому изготовляют детали из литейных никелевых сплавов ЖС32 или ЖС32МОНО, которые в себя включают не менее двух фрагментов детали из упомянутых сплавов путем диффузионной конгломерации с приложением нагрузки 11 г/мм2 в вакууме при температуре 1320°С в течение 40 мин - 1 ч.
Недостатком этого способа является то, что для двигателестроения, где предъявляются высокие требования к характеристикам сварных соединений, химическому составу и микроструктуре зоны сварки приложенная нагрузка 11 г/мм2 недопустима, т.к. эксплуатационные и прочностные характеристики сварных деталей по этой причине снижаются. Отсутствие требуемой нагрузки не позволяет стабилизировать и повысить прочностные свойства соединений, т.к. крайне низкая диффузионная активность.
Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в разработке способа диффузионной сварки литейного жаропрочного сплава на никелевой основе без промежуточных прослоек в вакууме с оптимальным подбором режимов сварки. Это позволяет:
- исключить изменения в структуре свариваемого материала;
- минимизировать пластическую деформацию детали;
- обеспечить необходимую стабильную прочность соединения.
Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе диффузионной сварки из литейного жаропрочного сплава на никелевой основе, включающем сборку элементов под сварку, вакуумирование, температуру сварки выбирают из соотношения 0,987Ts<Тсв<1,001Тлп, где Тлп - температура локального плавления литейного сплава, Тсв - температура сварки, Ts - температура солидуса свариваемого материала, а сжатие осуществляют сварочным усилием 1-3 кг/мм2, обеспечивающим макропластическую деформацию в течение времени, которое требуется на осуществление процесса сварки, 0,5-2,5 часа, затем снимают сварочное усилие и охлаждают до комнатной температуры со скоростью не более 30-50°С/мин.
Экспериментально установлено, что при таком удельном давлении и за это время пластическая деформация свариваемых деталей не превышает 5%, что указывает на то, что происходит лишь деформация микровыступов на свариваемых поверхностях. А это, в свою очередь, не приводит к структурным изменениям в сплаве, что положительно влияет на прочность сварного соединения. Кроме того, для повышения технологических характеристик после снятия сварочного усилия охлаждают до комнатной температуры со скоростью не более 30-50°С/мин.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что выбранный режим диффузионной сварки, позволяет активизировать диффузионные процессы, протекающие в зоне контакта. А выбранная скорость охлаждения способствует выделению упрочняющих частиц, стабилизации структуры сплава, что обеспечивает высокий уровень прочности и неизменность микроструктуры материала. Все это увеличивает ресурс и надежность сварной конструкции, работающей в условиях жесткого нагружения.
Пример 1
Были изготовлены детали из сплава ЖС32 с размерами 17×40 каждая. Детали под сварку собирались торцевыми поверхностями и помещались в диффузионную установку. Рабочую камеру установки вакуумировали, нагревали до температуры сварки, определяемой из следующего соотношения: 0,987Ts<Тсв<1,001Тлп, где Тлп - температура локального плавления литейного сплава, Тсв - температура сварки, Тсв=1328°С, Ts - температура солидуса свариваемого материала, а сжатие осуществляли сварочным усилием 1 кг/мм2, обеспечивающим макропластическую деформацию в течение времени, которое требуется на осуществление процесса сварки, 1,5 часа. Затем снимают сварочное усилие и охлаждают до комнатной температуры со скоростью не более 30-50°С/мин.
Пример 2
Были изготовлены детали из сплава ЖС32 с размерами 17×40 каждая. Детали под сварку собирались торцевыми поверхностями и помещались в диффузионную установку. Рабочую камеру установки вакуумировали, нагревали до температуры сварки, определяемой из следующего соотношения 0,987Ts<Тсв<1,001Тлп, где Тлп - температура локального плавления литейного сплава, Тсв - температура сварки, Тсв=1290°С, Ts - температура солидуса свариваемого материала, а сжатие осуществляли сварочным усилием 2,5 кг/мм2, обеспечивающим макропластическую деформацию в течение времени, которое требуется на осуществление процесса сварки, 2,5 часа. Затем снимали сварочное усилие и охлаждали до комнатной температуры со скоростью не более 30-50°С/мин.
Пример 3
Были изготовлены детали из сплава ЖС32 с размерами 17×40 каждая. Детали под сварку собирались торцевыми поверхностями и помещались в диффузионную установку. Рабочую камеру установки вакуумировали, нагревали до температуры сварки, определяемой из следующего соотношения 0,987Ts<Тсв<1,001Тлп, где Тлп - температура локального плавления литейного сплава, Тсв - температура сварки Тсв=1322°С, Ts - температура солидуса свариваемого материала, а сжатие осуществляли сварочным усилием 2 кг/мм2, обеспечивающим макропластическую деформацию в течение времени, которое требуется на осуществление процесса сварки, 1 час. Затем снимали сварочное усилие и охлаждали до комнатной температуры со скоростью не более 30-50°С/мин.
Результаты испытаний механических свойств деталей из ЖС32 при температуре 20°С и рабочей температуре 650°С по стандартным методикам испытания представлены в таблице.
Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает на деталях при рабочей температуре 650°С получение жаропрочности гораздо выше по сравнению с прототипом и более высокий уровень прочности, сохранение высокой пластичности. Сварные соединения имеют механические свойства, равноценные основному металлу.
В результате применения предлагаемого способа сварки деталей из литейного жаропрочного сплава на никелевой основе методом диффузионной сварки значительно повышается их ресурс и надежность. Кроме того, возможность получения сварных соединений из таких сплавов может привести к изменению конструкций двигателей, уменьшению их массы.
Claims (1)
- Способ диффузионной сварки элементов из литейного жаропрочного сплава на никелевой основе, включающий сборку элементов под сварку и вакуумирование, отличающийся тем, что температуру сварки выбирают из соотношения: 0,987Ts <Тсв<1,001Тлп, где Тлп - температура локального плавления литейного сплава, Тсв - температура сварки, Ts - температура солидуса свариваемого материала, а сжатие осуществляют сварочным усилием 1-3 кг/мм2 с обеспечением макропластической деформации в течение 0,5-2,5 часа, а затем снимают сварочное усилие и охлаждают до комнатной температуры со скоростью не более 30-50°C/мин.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014113600/02A RU2558692C1 (ru) | 2014-04-08 | 2014-04-08 | Способ диффузионной сварки литейного жаропрочного сплава на никелевой основе |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014113600/02A RU2558692C1 (ru) | 2014-04-08 | 2014-04-08 | Способ диффузионной сварки литейного жаропрочного сплава на никелевой основе |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2558692C1 true RU2558692C1 (ru) | 2015-08-10 |
Family
ID=53795987
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014113600/02A RU2558692C1 (ru) | 2014-04-08 | 2014-04-08 | Способ диффузионной сварки литейного жаропрочного сплава на никелевой основе |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2558692C1 (ru) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3530568A (en) * | 1969-04-24 | 1970-09-29 | United Aircraft Corp | Diffusion welding of the nickel-base superalloys |
US4919323A (en) * | 1989-06-05 | 1990-04-24 | Rockwell International Corporation | Diffusion bonding nickel base alloys |
RU2494161C2 (ru) * | 2011-10-07 | 2013-09-27 | Открытое акционерное общество "Московское машиностроительное предприятие им. В.В. Чернышёва" | Способ изготовления детали из литейных никелевых сплавов жс32 и жс32моно |
-
2014
- 2014-04-08 RU RU2014113600/02A patent/RU2558692C1/ru active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3530568A (en) * | 1969-04-24 | 1970-09-29 | United Aircraft Corp | Diffusion welding of the nickel-base superalloys |
US4919323A (en) * | 1989-06-05 | 1990-04-24 | Rockwell International Corporation | Diffusion bonding nickel base alloys |
RU2494161C2 (ru) * | 2011-10-07 | 2013-09-27 | Открытое акционерное общество "Московское машиностроительное предприятие им. В.В. Чернышёва" | Способ изготовления детали из литейных никелевых сплавов жс32 и жс32моно |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
КАЗАКОВ Н.Ф. "ДИФФУЗИОННАЯ СВАРКА МАТЕРИАЛОВ" М., МАШИНОСТРОЕНИЕ, 1976г. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106563929B (zh) | 修复和制造涡轮发动机部件的方法及涡轮发动机部件 | |
JP6057363B1 (ja) | Ni基超耐熱合金の製造方法 | |
RU2684989C2 (ru) | Способ послепроизводственной термической обработки аддитивно изготовленных изделий из упрочненных гамма-прим-фазой суперсплавов | |
US10315264B2 (en) | Joining process and joined article | |
EP2815841B1 (en) | Method for post-weld heat treatment of welded components made of gamma prime strengthened superalloys | |
US11826849B2 (en) | Heat treatment and stress relief for solid-state welded nickel alloys | |
US9457422B2 (en) | Heat resistant alloy member, method for manufacturing the same, and method for repairing the same | |
JP2009056512A (ja) | 異種金属の接合方法並びに関連装置 | |
US20190040504A1 (en) | Particulate for additive manufacturing techniques | |
Tabaie et al. | Dissimilar linear friction welding of selective laser melted Inconel 718 to forged Ni-based superalloy AD730™: Evolution of strengthening phases | |
JP2016069703A (ja) | ニッケル基鋳造合金及び熱間鍛造金型 | |
US20200032379A1 (en) | Heat treatment of a nickel base alloy and components thereof | |
Chen et al. | Structural performance of Inconel 625 superalloy brazed joints | |
RU2689307C9 (ru) | Способ изготовления лопатки ротора турбины | |
RU2558692C1 (ru) | Способ диффузионной сварки литейного жаропрочного сплава на никелевой основе | |
Huang et al. | Effects of process parameters and heat treatment on the microstructure and mechanical properties of selective laser melted Inconel 718 | |
RU2457924C1 (ru) | Способ получения изделий из сложнолегированных жаропрочных никелевых сплавов | |
RU2555279C1 (ru) | Способ диффузионной сварки порошкового жаропрочного сплава на никелевой основе | |
JP2007002281A (ja) | セルフピアスリベット接合用アルミニウム合金鋳物及びその製造方法 | |
EP2657453A2 (en) | Combustion system including a transition piece and method of forming using a cast superalloy | |
RU2689837C1 (ru) | Способ диффузионной сварки жаропрочного никелевого сплава | |
RU2453398C1 (ru) | Способ получения изделия из сплава типа вв751п с высокой прочностью и жаропрочностью | |
RU2482944C1 (ru) | Способ получения сварных конструкций из литых деталей алюминиевых сплавов | |
RU2494161C2 (ru) | Способ изготовления детали из литейных никелевых сплавов жс32 и жс32моно | |
JP2011246734A (ja) | 燃焼器用部材、燃焼器用部材の製造方法、及び燃焼器 |