Спосіб дифузійного зварювання тришарових стільникових панелей

Реферат: Спосіб дифузійного зварювання трьохшарових стільникових панелей виконують з використанням активуючого пористого прошарку. Прошарок попередньо наносять на поверхні, що підлягають зварюванню, за допомогою електронно-променевого випаровування та конденсації в вакуумі. UA 114804 U (12) UA 114804 U UA 114804 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до дифузійного зварювання через прошарок і може бути використана в машинобудуванні та приладобудуванні. Для виготовлення стільникових панелей широко використовуються жаростійкі сплави. Сплави на основі нікелю, наприклад, системи Ni-Cr при нагріванні внаслідок утворення на їх поверхні стійкої оксидної плівки мають підвищену жаростійкість. Але наявність на поверхнях, що підлягають зварюванню термічно-стійкого шару оксиду та низька пластичність даної групи матеріалів значною мірою ускладнюють процес їх дифузійного зварювання. Для одержання з цих матеріалів з'єднань необхідно застосування підвищених режимів зварювання (температури до 1150-1200 °C та тиску до 40-60 МПа). Але використання таких параметрів процесу при зварюванні стільникових панелей не забезпечує дисоціацію та сублімацію оксидних плівок, а також призводить до перегламентованої деформації заповнювача. Для активації поверхонь та локалізації пластичної деформації в зоні контакту рекомендується застосування проміжних прошарків. Можливе використання проміжних прошарків як на основі чистих металів, так і на основі сплавів. Застосування "м'яких" проміжних прошарків при зварюванні твердих матеріалів забезпечує реалізацію дифузійного зварювання при відносно низьких температурно-силових параметрах процесу та сприяє встановленню фізичного контакту між поверхнями і активації в них дифузійних процесів. Такий вплив проміжних прошарків обумовлено тим, що їх підвищена пластичність в порівнянні із матеріалом, що зварюється, призводить до пластичної деформації при більш низьких навантаженнях. В результаті взаємодії з матеріалом прошарку на поверхні твердого сплаву відбувається заповнення несуцільностей та пластична деформація його приповерхневих шарів. Інтенсифікувати пластичну деформацію в стику можливо за рахунок використання прошарків з структурою, що відрізняється від структури металу, що зварюється, наприклад, прошарків не суцільних перфорованих або пористих [Применение перфорируемых прокладок при диффузионной сварке / Р.А.Мусин, Я.В.Лямин // Сварочное производство. - 1991. - № 2. - С. 2-4]. Отриманню зварних з'єднань в процесі дифузійного зварювання через проміжний прошарок може сприяти і подрібнення зерна, так як зі збільшенням щільності границь зерен дифузійні процеси значно пришвидшуються, оскільки коефіцієнт дифузії по границях зерен на кілька порядків більше, ніж за обсягом зерна. Ефективність застосування пористих високодисперсних матеріалів як проміжних прошарків показана в роботі [Люшинский А.В. Диффузионная сварка разнородных металлов. - М.: Академия, 2006. - 208 с] на прикладі ультрадисперсних порошкових прошарків, отриманих шляхом відновлення форміатів нікелю, міді, кобальту. В патенті [ЕР 1238741, МПК В23К 1/00, В23К 35/02, В23К 35/32, В23К 35/00, Titanium aluminide honeycomb panel structures and fabrication method for the same, 2002], при отриманні стільникових панелей способом паяння використовують проміжні прошарки у вигляді фольги, що дозволяє рівномірно розподілити активуючий шар припою поміж стільниковим заповнювачем і кришками. Але хімічна взаємодія припою з матеріалом стільникового заповнювача призводить до його корозії [Selecting Materials for Brazing a Honeycomb in Turbine Engines / D.Sporer, D. Fortuna // Welding Jornal-Vol. 93, №2. ~ P. 44-49], що є причиною деградації поверхні стільникового заповнювача та негативно впливає на якість з'єднання. Відомим аналогом є спосіб отримання стільникових панелей [RU 2364481, МПК В23К 20/14, В23К 101/02, Способ изготовления диффузионной сваркой сотовых конструкций с тонкостенным заполнителем, 2009], який передбачає для збільшення якості зварного з'єднання та отримання в стику дрібнозернистої структури проводити попередню термообробку стільникової стрічки з наступною її деформацією. Термообробку стрічки для стільникового заповнювача здійснюють шляхом нагрівання до температури на 20-50 °C вище від температури поліморфного перетворення протягом 5-40 с, після чого кромки стрічки на ширину, що в 2-4 перевищує її товщину, піддають деформації паралельно площині стрічки з формуванням крайової області осадки, що має дрібнозернисту мікроструктуру, а потім перпендикулярно площині стрічки для відновлення геометричних параметрів стрічки. Недоліком цієї технології є її складність. Найближчим аналогом до корисної моделі є спосіб дифузійного зварювання через пористу фольгу [UA №94079, МПК В23К 20/00, В23К 20/02, В23К 20/16, В23К 35/00, Спосіб дифузійного зварювання через пористу фольгу, 2014]. Згідно з цією корисною моделлю пористу фольгу для зварювання металевих матеріалів виготовляють окремо і перед зварюванням розміщують між стільниковим заповнювачем і кришками. Використання такого прошарку у вигляді фольги дозволяє локалізувати деформацію у вузькій приконтактній зоні та активувати зварні поверхні. 1 UA 114804 U 5 10 15 Однак при зварюванні Ni-Cr сплавів використання прошарків у вигляді фольги не захищає їх поверхні від окислення. В основу корисної моделі поставлена задача розробити технологію дифузійного зварювання тришарових стільникових панелей, в якій застосування активуючого пористого прошарку в період нагрівання до температури зварювання дозволило б захистити контактні поверхні від окислення та локалізувати пластичну деформацію переважно на прошарку. Поставлена задача вирішується тим, що використовують при дифузійному зварюванні тришарових стільникових панелей активуючих прошарків у вигляді покриття з пористою структурою. Покриття наносять на попередньо шліфовані контактні поверхні стільникового заповнювача і лицьових кришок методом електронно-променевого випаровування і конденсації в вакуумі. Загальна товщина покриття складає 5…10 мкм, а пористість задається на рівні 1530 %. Використання такої технології дифузійного зварювання тришарових стільникових панелей дозволяє захистити поверхні Ni-Cr в процесі нагрівання від окислення та локалізувати в процесі зварювання мікропластичну деформацію безпосередньо на прошарку, що забезпечує отримання якісних з'єднань при знижених відносно рекомендованих режимів зварювання. Так при зварюванні сплаву ніхрому Сr – 80 %Ni застосування покриття з нікелю дозволяє отримати якісні зварні з'єднання при зниженні температури зварювання з 1200 °C до 800 °C, а тиску з 60 МПа до 10-20 МПа. 20 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 Спосіб дифузійного зварювання тришарових стільникових панелей, який відрізняється тим, що виконують з використанням активуючого пористого прошарку, який попередньо наносять на поверхні, що підлягають зварюванню, за допомогою електронно-променевого випаровування та конденсації в вакуумі. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2