RU33732U1 - Пресс для диффузионной сварки - Google Patents

Description

ПРЕСС ДЛЯ ДИФФУЗИОННОЙ СВАРКИ

Полезная модель относится к оборудованию для диффузионной сварки разнородных заготовке, 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.

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 г., стр. 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.

прессов крайне мал. Обычно, полный цикл сварки одной заготовки (установка заготовок в камере, вакуумирование, нагрев, сдавливание, выдержка, охлаждение и т.д.) составляет более 2-х 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.

Одним из путей снижения стоимости процесса диффузионной сварки может служить отказ от применения промышленного гидравлического пресса и замену его устройством, изменяющим свою форму при нагреве.

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.

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.

Задачей, на решение которой направлено заявляемая полезная модель, является создание конструкции мини-пресса, который может автономно н автоматически создавать усилие сдавливания при температуре диффузионной сварки, при этом размеры мини-пресса должны быть сопоставимы с размерами свариваемых заготовок.

Технический результат, получаемый при реализации заявляемой полезной модели, 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.

Указанный технический результат достигается тем, что пресс для сварки, содержащий герметичную камеру, заполненную рабочим телом, по крайней мере, одна из стенок которой выполнена с возможностью перемещения, при этом камера выполнена с двумя противоположно расположенными подвижными стенками 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;

-кроме того, неразъемные соединения кольцевых мембран с дисками и между собой выполнены с помощью аргоно-дуговой сварки;

-кроме того, в качестве рабочего тела используют воздух или инертный газ, или газ и воду, или газ и твердое тело, испаряющееся при нагреве.

торцам толстостенными дисками. При окончательной герметизации внутри такого «сильфона можно оставить воздух или любой другой газ, например, аргон, если проводить ар го но-дуговую 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 ещё 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.

Конструкция пресса показана на фиг. 1 и фиг.2. На фиг. 1 показана конструкция пресса в положении после сварки, когда для удобства аргоно-дуговой 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.

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.

Пресс для диффузионной сварки работает следующим образом.

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 раздвижения на расстояние «S, которое требуется для удобства арго но-дуговой сварки.

Бели 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.

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-х - 3-х атм.

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.

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 струпцины.

Заготовки и мини-пресс предварительно должны быть сжаты с таким усилием, чтобы зазор «S был не более 0,5 мм.

Бели 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.

закона Ж.Шарля, по которому при постоянной объеме V какой-либо емкости, заполненной идеальным газом, отношение давления Р внутри

емкости к абсолютной температуре этого газа всегда постоянно, т.е.

- - const при V const. Отсюда следует, что давление в полости с

постоянным объемом при нагреве будет расти пропорционально абсолютной температуре.

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 8001000 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.

Изготовили пресс для диффузионной сварки с дисками диаметром ПО мм и внутренним диаметром кольцевых мембран 40 мм.

Толщину дисков 1 выбрали 8 мм, а толщину кольцевых мембран 20,5 мм. При этом кольцевые накладки 3 и 4 изготовили шириной 4 мм и толщиной 1 мм.

Неразъемное соединение дисков с мембранами и мембран между собой производили ар го но-дуговой сваркой. Технологический зазор при сварке последнего участка ев ар но го шва выдерживали в пределах 4 мм.

Пример осуществления

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.

ФОРМУЛА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

1.Пресс для диффузионной сварки, содержащий герметичную камеру, заполненную рабочим телом, по крайней мере, одна из стенок которой выполнена с возможностью перемещения, отличающийся тем, что камера выполнена с двумя противоположно расположенными подвижными стенками в виде соосно расположенных с зазором дисков, между которыми установлены две кольцевые мембраны, внутренние кромки которых неразъёмно соединены между собой, а наружные кромки каждой из мембран неразъёмно соединены с одним из дисков.

2.Пресс для диффузионной сварки по п. 1, отличающийся тем, что неразъёмные соединения кольцевых мембран с дисками и между собой выполнены с помощью аргоно-дуговой сварки.

3.Пресс для диффузионной сварки по п.п. 1, 2, отличающийся тем, что в качестве рабочего тела используют воздух или инертный газ, или газ и воду, или газ и твердое тело, испаряющееся при нагреве.

Пресс для диффузионной сварки

Claims (3)

1. Пресс для диффузионной сварки, содержащий герметичную камеру, заполненную рабочим телом, по крайней мере, одна из стенок которой выполнена с возможностью перемещения, отличающийся тем, что камера выполнена с двумя противоположно расположенными подвижными стенками 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.

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.

3. Пресс для диффузионной сварки по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве рабочего тела используют воздух или инертный газ, или газ и воду, или газ и твердое тело, испаряющееся при нагреве.