Спосіб дифузійного зварювання металевих деталей через прошарок

Реферат: Спосіб дифузійного зварювання металевих деталей через прошарок включає розміщення у зоні з'єднання деталей проміжного прошарку, нагрів цієї зони до температури, що становить частину від температури плавлення матеріалу проміжного прошарку, стиснення деталей з наступною витримкою при заданих умовах. Нагрів зони з'єднання деталей здійснюють за умови, що частина від температури плавлення матеріалу проміжного прошарку становить 0,3-0,5, а як матеріал проміжного прошарку використовують ультрадисперсний порошок металу. UA 88403 U (12) UA 88403 U UA 88403 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Спосіб належить до зварювання, зокрема до технологій виготовлення конструкцій з нероз'ємними з'єднаннями дифузійним зварюванням металів і сплавів через прошарок, і може бути використаний у машинобудівній, приладобудівній галузях, зокрема для устаткування для електрогенерації. Відомо (Диффузионная сварка разнородных материалов: учебное пособие для студ. высш. учебн. заведений / А.В. Люшинский - М.: "Академия", 2006. - 208 с.), що одним з найбільш ефективних способів інтенсифікації процесу дифузійного зварювання є застосування проміжних прошарків, які вносять у стик або створюють на поверхнях перед зварюванням різними способами нанесення покриття, і які при зварюванні можуть виконувати різноманітні функції, в тому числі і прискорення дифузійних процесів, внаслідок чого забезпечується збільшення міцності з'єднань, що має найбільш важливе значення для якості нероз'ємних з'єднань. Відомий спосіб дифузійного зварювання графітових виробів через металічний прошарок (Патент України № 36935, МПК В23K 20/16, опубл. 16.04.2001, Бюл. № 3), який включає нагрів виробів у вакуумі до температури піролізу органічної зв'язки, потім нагрів до температури дифузійного зварювання з наступною ізотермічною витримкою, а як металічний прошарок використовують пасту на основі порошку тугоплавкого металу з лаком. Недоліком відомого способу є низька якість нероз'ємного з'єднання, що спричинене неоднорідністю нанесення металічного прошарку перед дифузійним зварюванням. Найбільш близьким за технічною суттю та результатом, що досягається, до способу, що заявляється, є спосіб дифузійного зварювання металевих деталей через прошарок (Патент України № 60407, МПК В23K 20/16 (2006.01), опубл. 25.06.2011, Бюл. № 12), в якому процес дифузійного зварювання здійснюють через проміжний перфорований прошарок з матеріалу з високим електричним опором у порівнянні зі зварювальними матеріалами при нагріванні зони зварювання імпульсом струму. Недоліком відомого способу є недостатня якість зварювання, що обумовлено використанням прошарку з перфорацією та, відповідно, нерівномірним проникненням елементів прошарку до матеріалу деталі. До того ж, матеріал прошарку повинен обов'язково мати високий електричний опір, що унеможливлює використання широкої номенклатури металів як матеріалу прошарку. В основу корисної моделі поставлена задача розробити спосіб дифузійного зварювання металевих деталей через прошарок шляхом використання як матеріалу проміжного прошарку ультрадисперсного порошку металу та проведення процесу зварювання за більш низьких температур, завдяки чому інтенсифікуються дифузійні процеси у зоні з'єднання деталей та підвищується якість їх зварювання. Поставлена задача вирішується тим, що в способі дифузійного зварювання металевих деталей через прошарок, що включає розміщення у зоні з'єднання деталей проміжного прошарку, нагрів цієї зони до температури, що становить частину від температури плавлення матеріалу проміжного прошарку, стиснення деталей з наступною витримкою при заданих умовах, згідно з корисною моделлю, нагрів зони з'єднання деталей здійснюють за умови, що частина від температури плавлення матеріалу проміжного прошарку становить 0.3-0.5, а як матеріал проміжного прошарку використовують ультрадисперсний порошок металу. Запропонований спосіб реалізується наступним чином. Деталі, наприклад з кристалічного нікелю (99,99 мас. % Ni, розмір зерна 1-2 мкм) встановлювали у зварювальну камеру установки дифузійного зварювання, розміщували між ними ультрадисперсний порошок металу, наприклад нікелю (розмір основної фракції порошку 200-300 нм, пористість 20-25 %), нагрівали їх до температури дифузійного зварювання, наприклад 500 °C, стискували постійним зусиллям, що забезпечувало тиск зварювання на рівні 1 атмосфери, час витримки при цьому становив 10 хвилин. 63 Із застосуванням радіоактивного ізотопу Ni показано, що використання ультрадисперсного порошку нікелю значно інтенсифікує дифузійні процеси в зоні з'єднання деталей. На кресленні 63 показано концентраційний розподіл ізотопу Ni у кристалічному нікелі (деталь) після нагріву до 63 500 °C. З аналізу кривої розподілу Ni можна зазначити такі особливості: дифузія ізотопу в ультрадисперсному нікелі відбувається надзвичайно швидко, що, ймовірно, обумовлено наявністю розгалужених границь та їх міграцією в ньому; відбувається дуже швидкий плин границі розділу між ультрадисперсним (порошок) та кристалічним (деталь) матеріалом, що вельми нагадує ефект Кіркендала за взаємної дифузії. Крім того, невелика кількість ізотопу проникає на сотню мікронів у глибину кристалічного нікелю (деталь), що може бути спричинене наявністю потужного потоку вакансій з ультрадисперсного прошарку в кристалічний нікель. Це пов'язано з тим, що в кристалічному середовищі, на відміну від порошкового, відбувається не розчинення пор та "інжекція" вакансій, а навпаки, ріст пор, які є стоками для вакансій. 1 UA 88403 U Таким чином, запропонований спосіб дифузійного зварювання металевих деталей через прошарок внаслідок проведення процесу зварювання за більш низьких температур та використання як прошарку ультрадисперсного порошку металу дозволяє інтенсифікувати дифузійні процеси у зоні з'єднання деталей та підвищити якість їх зварювання. 5 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 Спосіб дифузійного зварювання металевих деталей через прошарок, що включає розміщення у зоні з'єднання деталей проміжного прошарку, нагрів цієї зони до температури, що становить частину від температури плавлення матеріалу проміжного прошарку, стиснення деталей з наступною витримкою при заданих умовах, який відрізняється тим, що нагрів зони з'єднання деталей здійснюють за умови, що частина від температури плавлення матеріалу проміжного прошарку становить 0,3-0,5, а як матеріал проміжного прошарку використовують ультрадисперсний порошок металу. Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2