Спосіб визначення зварюваності різнорідних металів

УКРАЇНА (19) UA (11,9352 (із, U (51)7В23К31/00 МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ДЕРЖАВНИЙ ДЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ ОПИС ДО ДЕКЛАРАЦІЙНОГО ПАТЕНТУ НА КОРИСНУ МОДЕЛЬ видається під відповідальність власника патенту (54, СПОСІБ ВИЗНАЧЕННЯ ЗВАРЮВАНОСТІ РІЗНОРІДНИХ МЕТАЛІВ 1 (21) U200502738 (22) 25.03 2005 (24) 15.09.2005 (46, 15.09.2005, Бюл. № 9, 2005 р. (72) Гавриш Павло Анатолійович, Турчанін Михайло Анатолійович, Кассов Валерій Дмитрович (73) ДОНБАСЬКА ДЕРЖАВНА МАШИНОБУДІВНА АКАДЕМІЯ (57, Спосіб визначення зварюваності різнорідних металів графічним методом, який відрізняється тим, що калориметричним методом вивчають теплоти утворення рідких сплавів різнорідних металів при середньомасовій температурі металу у зварювальній ванні, визначають мольні ентальпії нагріву металів, потім визначають ентальпії змішування металів, будують графік парціальних ентальпій змішування різнорідних металів, та з графіка визначають можливість зварювання різнорідних металів. Корисна модель відноситься до галузі машинобудування, зокрема до зварювання та визначення зварюваності різнорідних металів. Відомий спосіб визначення зварюваності різнорідних металів, при якому оцінку зварюваності проводять шляхом зварювання зразків заданої конструкції. Найбільше розповсюдження знаходять зразки, що імітують реальні зварні з'єднання (таврові, стикові) [1]. Недоліки способу-аналогу - цей спосіб потребує значних виробничих витрат (виготовлення зразків, застосування зварювальних матеріалів, значна собівартість зварювання та випробування зразків, необхідність застосування спеціального випробувального обладнання та ін.), - для матеріалів, які зварюються вперше потребує розробка нового технологічного процесу зварювання, - у процесі визначення зварюваності різнорідних металів по способу аналогу неможливо оперативно змінювати хімічний склад металів, які зварюються та їх концентрацію, - визначення зварюваності різнорідних металів проводиться тільки для даної конструкції зразків та типу зварних швів. Відомий спосіб визначення зварюваності різнорідних металів [2], коли зварюваність визначають графічним методом, при якому взаємна розчинність елементів визначається подібністю кристалічних ґрат розчинника і елементу, що розчиняється, різницею у атомних радіусах компонентів та електронегативності, що притаманна енергії зв'язку між двома елементами. По осі абсцис відкладають атомні радіуси елементів а на осі ординат - електро негативність Для визначення меж розчинності будують допоміжні еліпси: внутрішній з більшою віссю розміром +0,2 одиниці електронегативності, та малою віссю ±0,2% різниці у атомних радіусах; зовнішній - з більшою віссю розміром ±0,4 одиниці електроне гати в н ості, та малою віссю ±15% різниці у атомних радіусах В межах малого еліпсу знаходяться метали які створюють необмежені тверді розчини з даним металом розчинником. Між малим і більшими еліпсами розташовуються метали з обмеженою розчинністю у металіматриці. За межами більшого еліпсу валентний та розмірний фактори несприятливі для створення твердих розчинів. Наприклад мідь та залізо знаходяться у межах малого еліпсу - тому вони створюють необмежені тверді розчини Однак у цій теорії" є виключення. Так, наприклад між залізом та ніобієм немає передумов для створення твердих розчинів з причини того, що ніобій знаходиться за межами великого еліпсу. Натомість існують з'єднання ніобію зі сталлю [3] зварені електроннопроменевим способом. Таким чином цей спосіб визначення зварюваності різнорідних металів має певні недоліки: - у процесі визначення зварюваності різнорідних металів по способу аналогу неможливо оперативно змінювати хімічний склад металів, які зварюються та їх концентрацію, - Існують виключення з цього способу, - існує значна похибка у визначенні меж зварюваності. CM ю со 9352 У основу корисної моделі покладений спосіб визначення зварюваності різнорідних металів графічним методом, при якому спираючись на фізикохімічний розгляд міжчасткової взаємодії металів в розплаві, визначення характеру стабільних і метастабільних перетворень з їх участю, робиться основний висновок про зварюваність з графіку парціальних ентальпіи змішення різнорідних металів. Поставлена задача вирішується наступним чином: калориметричим способом вивчають теплоти утворення рідких сплавів металів при температурах 1673 і 1873К [4, 5]. Цей температурний інтервал відповідає середиьомасової температурі металу у зварювальній ванні. Визначаються мольні ентальпії нагріву металів, потім визначаються ентальпії змішування металів. Будують графік парціальних ентальпіи зміщення різнорідних металів, та з графіка визначають можливість зварювання цих металів, та оптимальні концентрації металу розчинника та металу що розчиняється. Запропонований спосіб вільний від недоліків аналога та прототипа. Цей спосіб дозволяє оперативно змінювати склад металів, що вивчаються, висока точність дослідів, завдяки тому, що досліди проводяться в Інтервалі міжчасткової взаємодії. Наприклад: досліджували зварюваність заліза та міді Експеримент полягав в послідовному введенні в розплав компонентів, зварюваність яких треба вивчити та побудові графіку відповідних кривих теплообміну. Так, при дослідженні зварюваності залізі та міді отримано графічну залежність парціальної ентальпії зміщення міді та заліза приведену на (Фіг. 1) Аналізуючи її визначено зварюваність міді зі сталлю Найбільша вірогідність протікання зварювання міді та заліза буде при максимальних ентальпіях змішення. Джерела інформації: 1 Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением. Под ред. акад. Б Е. Патона. М., "Машиностроение", 1974, 768с. 2 Найдич Ю.В. Контактные явления в металлических расплавах. Киев.: Наукова думка, 1972. -196с. 3 Lison R Zur Problematic der Schweissverbindungen zwishnen іnterchiedlichen Wercstoffen unter besonderer Berucksichtigung des Schmeizschweissens. Schweissen+Schneiden, 1976, N.3, S 89-92. 4. Николаенко И В , Турчанин М.А , Баталии Г.И., Белобородова ЕА. Высокотемпературный калориметр для исследования энтальпий образования металлических расплавов // УХЖ-1987, - Т. 53, №8.-с.795-799. 5. А.с. 1783899 СССР. Высокотемпературная калориметрическая ячейка / М А. Турчанин, и др. №4198281, Заявл. 22.12.86, Опубл. 22.08.92. 70 о 60 50 40 30 20 10 1 U,2 1 І 0,4 1 0,6 Fe Фіг. 1 Комп'ютерна верстка М Мацело Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ - 42, 01601