SU612765A1 - Способ получени двуслойных трубчатых соединений - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области сварки и может быть использовано дл  получени  различного рода двухслойных трубчатых неразъемных соединений.

Известен способ соединени  диффузионной сваркой пустотелой детали из цветного металла с внутренней поверхностью полой детали из стали и ее сплавов, при котором образование соединени  происходит за счет диффузии между стальной деталью, наход щейс  в твердой фазе, и поверхностью детали из цветного металла, наход щегос  в жидкой фазе 1.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту  вл етс  способ получени  двухслойных трубчатых соединений диффузионной сваркой коаксиально собранных трубных заготовок , при котором сварочное давление создают за счет разницы коэффициентов термического расширени  материала заготовок .

Однако этот способ не обеспечивает высокого качества соединени , поскольку превышение температуры, соответствующей потере несущей способности менее прочной из заготовок, приводит к необратимым большим пластическим деформаци м двухслойного соединени  в случае сварки пластичных материалов (например, при получении биметаллических патрубков) или к хрупкому разрушению в случае сварки таких материалов, как керамика и металлы (в этом случае превышение температуры,

соответствующей потере несущей способности керамики, вызывает в керамической заготовке радиальные трещины). В результате таких деформаций в зоне соединени  трубных заготовок происходит разрыв

и срез мостиков сварки и расслоение заготовок , вследствие чего снижаетс  прочность и плотность двухслойного трубчатого соединени . Превышение в процессе нагрева заготовок температуры, соответствующей потере несущей способности менее прочной из них, не увеличивает давлени  в контакте, и энергозатраты, св занные с увеличением температуры сварки, будут излишними.

Целью изобретени   вл етс  повышение качества сварного соединени  за счет ограничени  деформации свариваемых заготовок и снижение энергозатрат. Дл  этого по предлагаемому способу

нагрев осуществл ют до температуры, не превышающей температуру потери несущей способности менее прочной из заготовок.

В трубную заготовку из материала с большим коэффициентом линейного расширени  устанавливают заготовку из материала с меньшим коэффициентом линейного расширени  и -нагревают. Термоупругое расширение заготовок при нагреве ведет к исчерпанию зазора между ними при достижении минимальной температуры сварки данного соединени  ТоДальнейшее повышение температуры создает на поверхност х контакта заготовок давление Р, возрастаюшее с увеличением температуры, под действием которого происходит пластическое деформирование микровыступов на взаимодействуюш,их поверхност х заготовок, привод шее к образованию физического контакта. Последующа  активаци  и объемное взаимодействие завершают процесс образовани  соединени  в твердой фазе. Температуру нагрева ограничивают значением, при котором происходит потер  несушей способности менее прочной из заготовок.

При этом исключаютс  энергозатраты на дополнительный нагрев, не привод ший к увеличению давлени  в контакте свариваемых заготовок, и ограничивают деформации в зоне Соединени , что обеспечивает плотность и прочность образующихс  при диффузионной сварке св зей.

Величину температуры смыкани  зазора между заготовками определ ют по формуле

Г„ -

л, л

.,(T).i(T)

где б - зазор между поверхност ми заготовок;

Ri, RZ - радиусы срединных поверхностей наружной и внутренней заготовок соответственно;

ai(T), 0,2(7)-текущие значени  коэффициентов линейного расширени  материалов наружной и внутренней заготовок.

Дл  заданной программы нагрева во времени Т (t) кинетику давлени  в контакте (t) с учетом кратковременной ползучести материалов заготовок определ ют решением следуюшего уравнени :

Pir(() )- f,(t)P(t)dtо

-{ f,(())d(,

где

гу .и j,a,(y)..(-)-b

RlRl

+

, (7-) hi E, (T) Й, Ri Y ( KI , 1

B,R,

A, ; E,(T)fii B,(T)h, I

exp

RT )

,2 -l

« /

R

,

У Ei(T)h, E,(T)h

ехр

RT)

где E, EZ - модули упругости материалов наружной и внутренней заготовок;

f/i, - значени  энергий активации процессов, контролирующих ползучесть в материалах наружной и внутренней заготовок;

S, h и В, /12 - контакты степенных

законов ползучести материалов наружной и внутренней заготовок;

R - газова  посто нна . Затем определ ют зависимости несуших способностей заготовок от температуры по формулам

Rs,(T) ,(T) RI

s,(T) ,(T)

R

где ), OsJiT) -зависимости пределов текучести материалов внешней и внутренней заготовок от температуры.

Менее прочной из заготовок соответствуют меньшие из двух значений Р PS дл  любой температуры.

Температуру, соответствующую потере

несущей способности менее прочной из

трубных заготовок, наход т как абсциссу

точки пересечени  графиков (t) и

Р ЛПример . Дл  соединени  трубных заготовок из меди МБ (. мм, мм) и технически чистого молибдена с боросилицидным покрытием ( мм, hi 0 мм) минимальна  температура смыкани  зазора составл ет 7о 736°С.

На чертеже приведена кинетика изменени  давлени  в контакте (t) (крива  1), функци  ( (крива  2) дл  данного соединени  при нагреве с посто нной скоростью 0,5 град-с- и зависимость Ps{T)

дл  менее прочной медной заготовки представлена . Абсцисса точки пересечени  кривых 2 и 3 определ ет дл  данного соединени  температуру, соответствующую потере несущей способности медной заготовки

822°С. Процесс нагрева при диффузионной сварке в вакууме дл  данного соединени  был в соответствии с расчетом ограничен температурой 810-815°С. В интервалетемператур 700-815°С нагрев проводитс  со

средней, скоростью 0,5 град-с Ч Сваренные соединени  проход т испытани  на срез при выдавливании внутренней заготовки из внешней и показывают среднее значение сопротивлени  срезу в зоне соединени ,

равное 0,83 предела прочности на сдвиг дл  меди.

Дл  образцов, разогретых до температур 860-870°С с той же скоростью нагрева 0,5 град-с, испытани  показывают, что

среднее значение сопротивлени  срезу в

зоне соединени  снижаетс  на 19% и составл ет 0,67 предела прочности на сдвиг дл  меди.

Технико-экономический эффект изобретени  заключаетс  в повышении качества сварного соединени  трубных заготовок, увеличении прочности и плотности зоны соединени . Ограничение температуры сварки температурой, при которой менее прочна  из заготовок тер ет несущую способность , позвол ет исключить излишние энергозатраты, св занные с превышением этой температуры.

Claims (2)

1.Патент США № 3918623, кл. В 23К 19/00, 1975.

2.Казаков Н. Ф. Диффузионна  сварка в вакууме металлов, сплавов и неметаллов. М., ПНИЛДСВ, 1962, с. 30.

73G