SU1696223A1

SU1696223A1 - Method of beam welding

Info

Publication number: SU1696223A1
Application number: SU894736449A
Authority: SU
Inventors: Дмитрий Вячеславович Богданов; Алексей Олегович Борзов; Сергей Евгеньевич Вагасов; Виктор Валерьянович Витушкин; Александр Владимирович Галауз; Анатолий Геннадьевич Гришанин; Тенгиз Гигаевич Джикил; Артур Львович Каменский; Алексей Евгеньевич Карпов; Елена Юрьевна Мудрая; Владимир Витальевич Рыбалко; Светлана Федоровна Сорокина
Original assignee: Московский Институт Электронного Машиностроения
Priority date: 1989-06-30
Filing date: 1989-06-30
Publication date: 1991-12-07

Abstract

Изобретение относитс к сварке, в частности к технологии лучевой сварки изделий из сплавов с перитектикой, и может быть использовано в различных отрасл х народного хоз йства. Цель изобретени - повышение качества сварных изделий из сплавов с перитектикой путем формировани анизотропной структуры сварного шва. После образовани сварочной ванны осуществл ют ее охлаждение до температуры выпадени из расплава высокотемпературной фазы. Формирование пространственно- ориентированной структуры производ т либо путем расплавлени выпавшей высокотемпературной фазы остросфокусированным лучом, либо путем имплантации в расплав примесных корпускул, осуществл емых по заданному рисунку. В результате в расплаве формируетс пространственно- ориентированна фазова структура путем ориентации высокотемпературной фазы в расплаве низкотемпературной фазы. Получаемый слоистый сварной шов обладает анизотропностью свойств, что повышает надежность сварных соединений. 2 з.п. ф-лы. (ЛThe invention relates to welding, in particular, to the technology of beam welding of products from peritectic alloys, and can be used in various sectors of the national economy. The purpose of the invention is to improve the quality of welded products from peritectic alloys by forming an anisotropic structure of the weld. After formation of the weld pool, it is cooled to the temperature of melt deposition of the high-temperature phase. The formation of a spatially oriented structure is carried out either by melting the precipitated high-temperature phase with a sharply focused beam, or by implanting impurity corpuscles into the melt according to a given pattern. As a result, a spatially oriented phase structure is formed in the melt by orienting the high-temperature phase in the melt of the low-temperature phase. The resulting laminated weld has anisotropic properties, which increases the reliability of welded joints. 2 hp f-ly. (L

Description

Изобретение относитс к сварке, в частности к технологии лучевой сварки изделий из сплавов с перитектикой, и может быть использовано в различных отрасл х народного хоз йства.The invention relates to welding, in particular, to the technology of beam welding of products from peritectic alloys, and can be used in various sectors of the national economy.

Целью изобретени вл етс повышение качества сварных соединений изделий из сплавов с перитектикой путем формировани анизотропной структуры сварного шва.The aim of the invention is to improve the quality of welded joints of products from peritectic alloys by forming an anisotropic structure of the weld.

Способ осуществл ют следующим образом . Производ т сборку свариваемых деталей издели под сварку, высококонцентрированным лучом в зоне сварки создают ванну расплава путем оплавлени стыкуемых кромок деталей. Затем осуществл ют охлаждение расплава сварочной ванны до температуры, лежащей между температурами кристаллизации высокотемпературной и низкотемпературной фаз свариваемого пе- ритектического сплава.The method is carried out as follows. The welded parts of the product are assembled for welding, a highly concentrated beam in the welding zone creates a molten bath by melting the joined edges of the parts. Then, the melt of the weld pool is cooled to a temperature between the crystallization temperatures of the high-temperature and low-temperature phases of the weldable alloy.

После квазиизотропной кристаллизации высокотемпературной фазы, первой выпадающей из расплава, принудительно формируют ориентированную структуру сварочного шва. Эта операци может производитьс , по крайней мере, двум пут ми. В первом случае, если свариваемый перитек- тический сплав содержит высокотемпературную фазу и она закристаллизовалась, участки этой фазы расплавл ют остросфокуо ю о ю ю соAfter quasi-isotropic crystallization of the high-temperature phase, which first falls out of the melt, an oriented weld structure is forcedly formed. This operation can be performed in at least two ways. In the first case, if the peritectic alloy to be welded contains a high-temperature phase and it crystallizes, portions of this phase melt out of hot water.

сиров нным лучом по заданному рисунку. Во втором случае осуществл ют введение (имплантацию) корпускул примеси, выполн ющих функцию искусственным центром кристаллизации, также по заданномурисун У by a fixed ray according to a given pattern. In the second case, impurity particles are introduced (implanted), which function as an artificial crystallization center, also according to a predetermined pattern.

В результате данной операции в расплаве , наход щемс в твердо-жидком состо нии , формируетс пространственно ориентированна фазова структура путем заданной ориентации высокотемпературной фазы. При дальнейшем охлаждении низкотемпературна фаза будет выдел тьс по границе раздела расплав-высокотемпературна фаза, что приводит к формированию расплава, в котором пространственно ориентированы, по крайней мере, две фазы. После завершени формировани пространственно ориентированной структуры расплава осуществл ют его охлаждение до полного затвердевани и образовани сварного шва.As a result of this operation, a spatially oriented phase structure is formed in the melt in the solid-liquid state by a given orientation of the high-temperature phase. Upon further cooling, the low-temperature phase will precipitate along the melt-high-temperature phase interface, which leads to the formation of a melt in which at least two phases are spatially oriented. After the formation of a spatially oriented structure of the melt is completed, it is cooled to complete solidification and the formation of a weld.

Примером выполнени способа вл етс сварка деталей из сплава W-Co с процентным соотношением компонентов, близким к 45:55. Детали соедин ют встык и облучают электронным лучом с, плотностью тока пор дка 10 А/см и энергией до 60 кэВ. В результате прилежащие, к стыку области расплавл ютс , образу ванну расплава. Затем охлаждают расплав до 1640°С, при которой из расплава выпадает фаза, практически полностью состо ща из вольфрама . После этого приступают к формированию пространственно ориентированной структуры с помощью остросфо- кусмрованного электронного луча, который перемещают по параллельным друг другу траектори м, е превышающим размеров сформированной ванны между параллельными траектори ми выбирают большим, чем ширина расплавл емого остросфокусированным электронным лучом участка. Такое сфокусированное облучение провод т многократно и з процессе его охлаждают ванну расплава до температуры 1600 1630°С. Временной интервал охлаждени выбирают не менее 20 М г , где N - число проходов сфокусированным потоком электронов поперек шва, t - длительность одного такого прохода. Так, врем охлаждени с 1680 до 1620°С при N 100 и г 0.1 мс должно быть не менее 0.2 с. В результате такого технологического процесса образуетс полосчата структура, состо ща из чередующихс слоев W - WCoy.An example of an embodiment of the method is welding of W-Co alloy parts with a percentage ratio of components close to 45:55. The parts are butt-joint and irradiated with an electron beam with a current density of about 10 A / cm and energy up to 60 keV. As a result, adjacent to the junction areas are melted, forming a molten bath. The melt is then cooled to 1640 ° C, at which a phase consisting almost entirely of tungsten falls out of the melt. After that, a spatially oriented structure is formed using a sharply focused electron beam, which is moved along parallel paths that are larger than the size of the formed bath between parallel paths and are chosen to be larger than the width of the section melted by the sharply focused electron beam. Such focused irradiation is carried out repeatedly and during its process the melt bath is cooled to a temperature of 1600–1630 ° C. The cooling time interval is chosen not less than 20 Mg, where N is the number of passes by a focused electron flow across the weld, t is the duration of one such pass. Thus, the cooling time from 1680 to 1620 ° C at N 100 and g 0.1 ms should be at least 0.2 s. As a result of this process, a strip structure is formed, consisting of alternating layers of W-WCoy.

Другим примером реализации способа вл етс Формирование сварного соединени деталей, выполненных из титана. ПослеAnother example of the method is the formation of a welded joint of parts made of titanium. After

формировани ванны расплава и ее охлаждени до температуры, на 3-5°С превосход щей температуру равновесной кристаллизации титана, направл ют потокиforming the molten bath and cooling it to a temperature that is 3-5 ° C higher than the equilibrium crystallization temperature of titanium, directs the flows

ионов теллура Те+ в расплав по заданному рисунку с концентрацией пор дка 3,0%- Таким рисунком может быть полосчата структура . Далее охлаждают ванну расплава со скоростью, обеспечивающей врем затвердевани сварочной ванны не более, чем г V-AI,tellurium ions Te + into the melt according to a given pattern with a concentration of about 3.0% - This pattern can be a striped structure. Next, the melt bath is cooled at a rate that ensures the welding bath solidification time is not more than g V-AI,

где у - диффузионна подвижность теллура в расплаве титана, Д - допустима величина уширени линий рисунка легировани , вызванна диффузией теллура.where y is the diffusion mobility of tellurium in the titanium melt, D is the allowable amount of broadening of the lines of the doping pattern caused by diffusion of tellurium.

Таким образом, получаетс слоистый сварной шов с анизотропными свойствами. При выполнении сварочных операций в соответствии с данным способом получаютThus, a laminated weld with anisotropic properties is obtained. When performing welding operations in accordance with this method, receive

шов, имеющий повышенный на 10-20% предел текучести при тангенциальных нагрузках .seam having a 10-20% increased yield strength under tangential loads.

Кроме того, дальнейшее охлаждение с высокой скоростью, близкой к скорости охлаждени закалки, приводит к еще большему упрочаению сварного шва за счет образовани большого число упрочненных неравновесных участков на границах раздела между сло ми.In addition, further cooling at a high speed, close to the quenching cooling rate, leads to an even stronger hardening of the weld due to the formation of a large number of strengthened non-equilibrium regions at the interfaces between the layers.

Способ позвол ет повысить надежность сварных соединений за счет придани их свойствам анизотропности. Последн позвол ет сориентировать структуру сварного соединени дл того, чтобы в критическом дл данной конструкции направлении параметры сварного шва достигали своего максимума.The method allows to increase the reliability of welded joints by making their properties anisotropic. The latter makes it possible to orient the structure of the welded joint in order that in the direction critical for this construction the parameters of the weld reach their maximum.

Claims

1. A method of beam welding, in which the edges of the welded joint are melted before the melt is formed and then cooled, in order to improve the quality of the welded joints of products from

peritectic alloys by forming an anisotropic structure of the welds, after cooling the melt to a temperature lower than the crystallization temperature of the high-temperature phase of the weld

The alloy, but not lower than the crystallization temperature of the low-temperature phase of the alloy being welded, is forced to form a spatially oriented weld structure.

2. The method according to claim 1. About tl and ch and y and so that the formation of a spatially oriented structure of the pair of seam

carried out by implanting the corpuscle le-by melting the high-tensioning elements according to a given pattern.

3. The method according to claim 1, which differs from a given pattern in a tightly focused

by the fact that the formation of a space beam,

oriented weld structure5