RU2573462C2 - Способ диффузионной сварки - Google Patents
Способ диффузионной сварки Download PDFInfo
- Publication number
- RU2573462C2 RU2573462C2 RU2014120074/02A RU2014120074A RU2573462C2 RU 2573462 C2 RU2573462 C2 RU 2573462C2 RU 2014120074/02 A RU2014120074/02 A RU 2014120074/02A RU 2014120074 A RU2014120074 A RU 2014120074A RU 2573462 C2 RU2573462 C2 RU 2573462C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- welding
- parts
- suspension
- welded
- diffusion
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу диффузионной сварки и может быть использовано для сварки разнородных материалов в различных отраслях машиностроения, в частности при изготовлении твердосплавного инструмента. Промежуточную прослойку в виде суспензии получают путем смешивания порошка никеля с размерами частиц в диапазоне от 0,01 до 10 мкм и 3% раствора поливинилбутираля (ПВБ) в этиловом спирте с весовым соотношением указанных компонентов 1:1 под воздействием ультразвуковых колебаний в течение 30-40 минут и наносят на свариваемые поверхности обеих деталей слоем толщиной 1-2 мм. Подсушивают и собирают свариваемые детали в приспособление для сварки. Изобретение позволяет получить надежное соединение разнородных материалов с сохранением структуры и исходных характеристик соединяемых материалов и повысить качество сварного соединения за счет обеспечения равномерной по толщине и плотности прослойки и снижения остаточной пористости. 1 ил.
Description
Изобретение относится к сварке давлением с размещением специального материала (прослойки) для облегчения соединения деталей и может быть использовано для сварки разнородных материалов в различных отраслях машиностроения, в частности при креплении режущего твердосплавного инструмента к державке.
Использование промежуточных прослоек при сварке разнородных материалов зачастую является единственным или предпочтительным способом получения диффузионных соединений, отвечающих необходимым физико-механическим свойствам. Применение промежуточных прослоек позволяет снизить химическую неоднородность и термодинамическую нестабильность и исключить образование интерметаллидов в переходной зоне соединения, а также позволяют значительно уменьшить или исключить термодеформационное воздействие на свариваемые материалы и детали.
Процессы, протекающие в соединении материал - прослойка - материал, носят сложный и комплексный характер. В каждом практическом случае они определяются свойствами всех соединяемых материалов, их чистотой, шероховатостью поверхности, составом, способом нанесения и толщиной прослойки, параметрами режима сварки и т.д. Относительная толщина и пластические характеристики материала прослойки определяют контактные эффекты (упрочнение, размягчение) и напряженно-деформированное состояние в зоне соединения.
Известен способ диффузионной сварки разнородных материалов (патент РФ №2214896, МПК B23K 20/16, опубликованный 27.10.2003), включающий размещение между свариваемыми поверхностями промежуточной прослойки из материала, образующего эвтектический сплав, по крайней мере, с одним из свариваемых материалов, приложение давления, нагрев до температуры сварки и выдержку при этой температуре. Температуру выбирают соответствующей температуре образования эвтектики, время выдержки при температуре сварки составляет 3-5 мин, а сварочное давление в процессе нагрева деталей до температуры устанавливают 0,8-0,9 от предела текучести σт материала промежуточной прослойки, при этом в момент образования эвтектики устанавливают давление, равное нулю.
Недостатком данного способа является наличие эвтектики в сварном соединении. Эксплуатация при повышенных температурах диффузионного соединения, образованного предложенным способом, может привести к разрушению конструкции. Присутствие эвтектики в диффузионной зоне отрицательно влияет на прочность, так как эвтектика имеет более низкую температуру плавления, по сравнению со сплавами, состоящими из тех же компонентов, но в концентрации, не способствующей образованию эвтектики. Применение переменного сварочного давления усложняет технологию получения сварного соединения.
Наиболее близким к заявляемому способу является способ диффузионной сварки (авторское свидетельство SU №824578 A1, МПК B23K 20/14, опубликовано 27.08.2005), при котором на поверхность одной из деталей предварительно наносили промежуточную прослойку в виде суспензии ультрадисперсного порошка органической соли муравьино-кислого никеля (никеля формиат дигидрат) и связующего вещества поливинилбутираля (ПВБ) слоем 3 мм. В суспензии содержится 60% ультрадисперсного порошка и 40% раствора ПВБ. Образцы подсушивали на воздухе в течение 10 минут, и толщина прослойки после высыхания составляла 1 мм. После чего детали собирали в приспособление и проводили процесс сварки по следующему режиму: T=500-550°C, P=1,2 кгс/мм2 (1176 Па), t=30 минут.
Недостатком известного способа является невысокая прочность диффузионного соединения из-за неравномерной по толщине прослойки и наличия в сварном соединении пор, образующихся за счет разложения органической соли муравьино-кислого никеля и выделения при реакции газов CO2, СО, Н2 и водяных паров, а также наличия в ультрадисперсных порошках агломератов. Порошковые агломераты обладают развитой внутренней пористостью и, если ее не устранить на этапе нанесения порошков на соединяемые поверхности, она сохранится в сварном соединении даже при приложении сварочного давления и температуры. Равномерную прослойку на поверхности всего образца при полном высыхании суспензии на воздухе получить затруднительно, суспензия из ультрадисперсного порошка и раствора поливинилбутираля (ПВБ) обладает достаточной вязкостью, чтобы не стекать с поверхности образца, и при полном высыхании суспензии толщина прослойки в середине будет больше, чем по краям, вследствие действия сил поверхностного натяжения.
Техническим результатом изобретения является повышение прочности диффузионного соединения, путем нанесения равномерной по толщине и плотности промежуточной прослойки.
Поставленная задача решается тем, что в способе диффузионной сварки, включающем предварительное нанесение на свариваемую поверхность одной из деталей промежуточной прослойки в виде суспензии порошка никеля и связующего вещества, подсушивание и сборку свариваемых деталей в приспособление для сварки, промежуточную прослойку в виде суспензии получают путем смешивания порошка никеля с размерами частиц в диапазоне от 0,01 до 10 мкм и 3% раствора ПВБ в этиловом спирте с весовым соотношением указанных компонентов 1:1 под воздействием ультразвуковых колебаний в течение 30-40 минут и наносят на свариваемые поверхности обеих деталей слоем толщиной 1-2 мм.
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.
Предварительно обрабатывают поверхности свариваемых образцов на шлифовально-полировальном станке, промывают обработанные поверхности спиртом или ацетоном. Из порошка металла и раствора поливинилбутираля (ПВБ) в этиловом спирте в соотношении 1:1 готовят суспензию. Приготовленную суспензию наносят слоем 1-2 мм на подготовленные поверхности обоих свариваемых образцов. Образцы подсушивают на воздухе до достижения слоем суспензии пастообразного состояния и собирают свариваемые образцы в приспособление для сварки. Возможно получение суспензии промежуточной прослойки смешиванием порошка металла и связующего вещества при воздействии ультразвука.
Пример: В качестве свариваемых образцов разнородных материалов использовались цилиндрические детали твердого карбидовольфрамового сплава ВК6 и стали 45, диаметром 9 мм и длиной 10 мм. Торцы цилиндров предварительно обрабатывали на шлифовально-полировальном станке с целью получения плоскопараллельных поверхностей, а также обеспечения шероховатости, равной Ra=0,5 мкм. После обработки образцы промывали в ультразвуковой ванне в среде этилового спирта.
Суспензию для формирования промежуточной прослойки готовили из порошков никеля с размерами 0,01-10 мкм и 3% раствора ПВБ в этиловом спирте. Весовое соотношение порошка никеля и раствора ПВБ в суспензии составляет 1:1. С целью устранения эффекта агломерирования порошков для обеспечения получения равномерной по плотности промежуточной прослойки суспензию смешивали при воздействии ультразвука в течение 30-40 минут.
Готовую суспензию сразу наносили на свариваемые поверхности обоих образцов слоем 1-2 мм и в течение 5 минут подсушивали на воздухе при комнатной температуре до достижения пастообразного состояния, чтобы избежать неравномерности толщины прослойки вследствие действия сил поверхностного натяжения. Затем образцы собирали в специальное приспособление, обеспечивающее сварочное давление, и помещали в вакуумную камеру для диффузионной сварки. Технологические режимы сварки: T=700-850°C, P=1,2 кПа, t=20 минут.
Электронно-микроскопические исследования образцов после диффузионной сварки показали, что толщина сварного соединения равномерна по всей площади образцов и равна 62-65 мкм, отсутствуют поры и посторонние включения (фиг. 1).
Механические характеристики сварного соединения, полученного по предложенному способу, показали, что σв=24,2 кПа, что больше, чем полученное в известном способе (авторское свидетельство SU №824578 A1, опубликовано 27.08.2005), σв=20,58 кПа (21-26 кгс/мм2), примерно на 15%.
На основании указанных исследований можно заключить, что при использовании предлагаемого способа диффузионной сварки получается надежное соединение разнородных материалов с сохранением структуры и исходных характеристик соединяемых материалов, и повышается качество сварного соединения за счет обеспечения равномерной по толщине и плотности прослойки и снижения остаточной пористости, что говорит о решении поставленной задачи. При этом способ не требует применения специализированного оборудования, экономически выгоден для производства изделий, полученных диффузионной сваркой, в частности для изготовления твердосплавного режущего инструмента.
Claims (1)
- Способ диффузионной сварки, включающий предварительное нанесение на свариваемую поверхность одной из деталей промежуточной прослойки в виде суспензии порошка никеля и связующего вещества, подсушивание , сборку свариваемых деталей и их сварку, отличающийся тем, что промежуточную прослойку в виде суспензии получают путем смешивания порошка никеля с размерами частиц в диапазоне от 0,01 до 10 мкм и 3% раствора поливинилбутираля в этиловом спирте с весовым соотношением указанных компонентов 1:1 под воздействием ультразвуковых колебаний в течение 30-40 минут и наносят на свариваемые поверхности обеих деталей слоем толщиной 1-2 мм.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014120074/02A RU2573462C2 (ru) | 2014-05-19 | 2014-05-19 | Способ диффузионной сварки |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014120074/02A RU2573462C2 (ru) | 2014-05-19 | 2014-05-19 | Способ диффузионной сварки |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014120074A RU2014120074A (ru) | 2015-12-10 |
RU2573462C2 true RU2573462C2 (ru) | 2016-01-20 |
Family
ID=54842984
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014120074/02A RU2573462C2 (ru) | 2014-05-19 | 2014-05-19 | Способ диффузионной сварки |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2573462C2 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2730349C1 (ru) * | 2020-03-11 | 2020-08-21 | Акционерное общество «Научно-производственное предприятие «Завод Искра» (АО «НПП «Завод Искра») | Способ диффузионной сварки |
RU2787287C1 (ru) * | 2022-06-23 | 2023-01-09 | Научно-производственная ассоциация "Технопарк Авиационных Технологий" | Способ диффузионной сварки деталей из трудно свариваемых сплавов |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU183305A1 (ru) * | О. А. Маслюков | Способ сварки в среде защитных газов | ||
SU1310156A1 (ru) * | 1985-10-09 | 1987-05-15 | Ташкентский Политехнический Институт Им.А.Р.Бируни | Флюс-паста дл дуговой сварки алюминиевых сплавов |
SU1567556A1 (ru) * | 1988-05-10 | 1990-05-30 | Г.П.Бойко | Способ приготовлени бетонной смеси |
RU2062686C1 (ru) * | 1990-09-21 | 1996-06-27 | Государственное предприятие Научно-производственное объединение "Техномаш" | Способ сварки плавлением легких сплавов |
SU824578A1 (ru) * | 1979-12-12 | 2005-08-27 | Э.С. Каракозов | Способ диффузионной сварки |
-
2014
- 2014-05-19 RU RU2014120074/02A patent/RU2573462C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU183305A1 (ru) * | О. А. Маслюков | Способ сварки в среде защитных газов | ||
SU824578A1 (ru) * | 1979-12-12 | 2005-08-27 | Э.С. Каракозов | Способ диффузионной сварки |
SU1310156A1 (ru) * | 1985-10-09 | 1987-05-15 | Ташкентский Политехнический Институт Им.А.Р.Бируни | Флюс-паста дл дуговой сварки алюминиевых сплавов |
SU1567556A1 (ru) * | 1988-05-10 | 1990-05-30 | Г.П.Бойко | Способ приготовлени бетонной смеси |
RU2062686C1 (ru) * | 1990-09-21 | 1996-06-27 | Государственное предприятие Научно-производственное объединение "Техномаш" | Способ сварки плавлением легких сплавов |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2730349C1 (ru) * | 2020-03-11 | 2020-08-21 | Акционерное общество «Научно-производственное предприятие «Завод Искра» (АО «НПП «Завод Искра») | Способ диффузионной сварки |
RU2787287C1 (ru) * | 2022-06-23 | 2023-01-09 | Научно-производственная ассоциация "Технопарк Авиационных Технологий" | Способ диффузионной сварки деталей из трудно свариваемых сплавов |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2014120074A (ru) | 2015-12-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110452010B (zh) | 一种高熵合金连接碳化硅陶瓷连接件及其制备方法和应用 | |
CN106637200A (zh) | 一种热、声、磁复合能场辅助激光熔覆金属基陶瓷涂层的方法 | |
CN102717181B (zh) | 一种搅拌摩擦焊接方法 | |
Zhao et al. | Interfacial structure and mechanical properties of hot-roll bonded joints between titanium alloy and stainless steel using niobium interlayer | |
Loganathan et al. | Effect of microwave heat treatment on mechanical properties of AA6061 sheet metal | |
CN106041350A (zh) | 钨/铜或钨/钢接头及其制备方法 | |
RU2573462C2 (ru) | Способ диффузионной сварки | |
WO2015096684A1 (zh) | 一种在Cu基体表面微波熔覆CuW合金的方法 | |
CN104889594A (zh) | 低温超声SnBi基钎料及其制备方法,及其超声钎焊陶瓷和/或陶瓷基复合材料的方法 | |
Kamble et al. | Effect of input power and interfacial powder size on microwave joining of different materials: A review | |
Xiao et al. | Friction stir welding of SiCp/Al composite and 2024 Al alloy | |
Lyubimova et al. | Structure and constitution of glass and steel compound in glass-metal composite | |
RU2555735C1 (ru) | Способ диффузионной сварки ситалла с металлами | |
Kumar et al. | Study on requirement of nickel electroplating in OFE copper-316L stainless steel brazed joints | |
Jha et al. | Investigation on microstructural evolution and local mechanical performance of friction stir lap welded AA6061-T6/AA7075-T6 joints | |
RU2617807C1 (ru) | Способ диффузионной сварки трубчатых переходников титан - нержавеющая сталь | |
Schällibaum et al. | Transient liquid phase bonding of AA 6082 aluminium alloy: Transientes Flüssigphasenfügen der Aluminiumlegierung AA 6082 | |
CN113319418A (zh) | 一种钼铼合金无中间层扩散连接方法 | |
RU2593066C1 (ru) | Способ диффузионной сварки керамоматричного композита с металлами | |
CN105772711A (zh) | 烧结用钛粉及钛合金粉末的表面处理方法 | |
CN113957287A (zh) | 用于选区激光熔化的TiAl-(Sn-xAl)合金及制备 | |
Wang et al. | Fatigue behavior of friction spot stir welding with no-keyhole of aluminum alloy | |
RU2777807C1 (ru) | Способ повышения прочности детали с покрытием | |
Chumaevskii et al. | Bobbin tool fracture features in AA2024 high thickness friction stir welding | |
JP2016140883A (ja) | 鉄鋼材料の接合方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190520 |