Сварка в машиностроении.Том 1 (1041435), страница 100
Текст из файла (страница 100)
ние разрыву, угол изгиба, ударная вязкость, вакуумная плотность и т. п. Колебания значений показателей не превышают 2 — 5М. Это объясняется возможностью точно выдержать основные параметры процесса (температуру, давление и время сварки), а также тем, что свойства сварного соединения практически не зависят от таких факторов, как колебания напряжения в питающей сети, качество вспомогательных материалов, квалификация и степень утомляемости сварщика и т. п., которые имеют существенное значение при других видах сварки, Производственный опыт показал, что диффузионная сварка позволила создавать прочные соединения не только однородных, но и разнородных металлов и сплавов, в том числе и таких, теплофизические характеристики которых резко различны. Это, по-видимому, единственный надежный способ соединения материалов, малопластичных, тугоплавких, нерастворимых друг в друге или образующих между собой при сварке плавлением хрупкие интерметаллические соединения, С помощью диффузионной сварки получены соединения таких пар металлов н сплавов, выполнить которые другими видами сварки невозможно (например, титан с коррозионно-стойкой сталью, титан с алюминием, сталь с чугуном, медь с молибденом, вольфрам с ниобием и др.).
Стало возможным получение изделий таких форм, которые не могли быть получены ранее или стоимость производства которых обычными методами была слишком высокой. Допуски на размеры деталей, полученных диффузионной сваркой, в большинстве случаев не превышают допуски при механической обработке. Диффузионная сварка позволила получить детали очень сложной конструкции— пустотелые с несимметричной формой, со сложной кривизной — без использования крепежных элементов и сверления отверстий для их установки.
Исключение большей части крепежных элементов уменьшает склонность конструкции к коррозии под напряжением для изделий с большим сроком службы. 3. Поскольку диффузионная сварка происходит при температуре 0,5 — 0,7 от температуры плавления металла в течение малого промежутка времени (1— 5 мин), расход энергии и мощность, потребляемая на сварку в 4 — 6 раз меньше, чем, например, при контактной сварке. 4, Диффузионная сварка гигиенична; отсутствуют ультрафиолетовое излучение, вредные газовые выделения, горячие брызги металла, мелкодисперсная пыль, что весьма важно для охраны здоровья работающих.
5. Основные параметры диффузионной сварки (температура, давление, вакуум и время сварки) легко программируются. Как правило, оборудование для диффузионной сварки, применяемое в промышленности, представляет собой либо полуавтоматы с минимальным использованием ручного труда, либо автоматы, работа которых протекает практически без участия человека. С целью повышения коэффициента использования рабочего объема камеры периодического действия разработаны установки для сварки изделий — много- камерные (роторного типа), непрерывного действия с шлюзованием изделий, со специальными загрузочными бункерами. Разработаны установки с программным устройством, с камерами, устанавливаемыми непосредственно на изделии, и др.
Диффузионной сваркой производится соединение сложных и точных конструкций аппаратов, плакированных серебром, для химической промышленности (высота 3 м, диаметр 1 8 м), металлокерамических гермовводов, узлов из феррита и металлокерамики, высокостойких штампов, упругих элементов датчиков, вольфрамовых сопл, многослойных панелей, модулей пневмоники, колес турбин радиального типа, лопаток турбин двигателей, пористых труб для химической и газовой промышленности, клапанов, гильз цилиндров двигателей и т, п. Широкое применение нашла диффузионная сварка в электронной промышленности при изготовлении и сборке замедляющих систем, катодных ножек и других деталей и узлов электронных приборов.
Технология обеспечила получение вакуумно-плотных, термостойких, вибропрочных сварных соединений при сохранении высокой точности геометрических размеров и форм изделий. На ряде предприятий Минэлектротехпрома внедрены высокостойкие штампы для вырубки магнитопроводов электродвигателей, изготовленных диффузионной сваркой.
Этот же способ позволяет успешно сваривать фольгу из никеля толщиной 3 мкм с массивной деталью, алюминиевую фольгу толщиной 8 мкм с решеткой из меди, т. е. толщины соединяемых материалов могут находиться в широких пределах — от микрометров (фольга) до нескольких метров, Диффузионная сварка позволила в 10 — 12 раз повысить срок службы, качество и надежность ряда изделий„разработать принципиально новые конструкции машин и приборов, упростить технологию и заменить дефицитные и дорогостоящие материалы. Эти и другие преимущества данного способа сварки выдвигают его в число перспективных способов соединения металлических и неметаллических материалов.
Однако, как и всем существующим способам соединения, диффузионной сварке свойственны недостатки: дополнительные, но неизбежные затраты времени на операцию для откачки — вакуумирования рабочего объема камеры и необ)ходимость в хорошей подгонке и тщательной очистке соединяемых поверхностей, Специальные виды сварка 406 Диффузионная сварка 407 Другая серия экспериментов состояла в определении прочности соединения в зависимости от способов удаления с поверхности металлов окисных и адсорбированных пленок (масел, жиров, пыли, грязи, краски и т. п.), мешающих сварке. бе, кгс/мме ВО бе, кгсгм /г 80 бд гд ддд 000 1000 1100 Т;С 0 б 7 2 В р, кгс/ммл Жировые пленки удаляли различными способами: протиркой спиртом, ацетоном, бензином (калоша), четыреххлористым углеродом н нагревом в вакууме, травлением в кислотах. Обезжнривание поверхности позволяет получить более высокую прочность, при обезжиривании четыреххлористым углеродом по сравнению с протиркой ацетоном прочность повышается на 14% (рис.
54); установлено, что при днффу- а„,кгс м1см' 74 72 В 0 800 300 1000 1100 Т, 'С ВОО ВОО 7000 т, 'С Рис. 58. Зависимость относительного удлинения соединения сплава ВТ5-1 от температуры сварки Рис. 57. Зависимость ударной вязкости соединения сплава ВТ5-1 от температуры сварки зионной сварке наблюдается очистка сварнваемых поверхностей под действием нагрева в вакууме, Температура и давление и р и сварке.
Влияние темпе- ратуры в диапазоне 800 †11' С на прочность соединения выяснялось при раз- личных давлениях ~0,5; 1; 2 н 5 кгс/ммс) и продолжительности сварки 5 мин при разрежении 1О ' мм рт. ст. Из кривых, приведенных на рис. 55, следует, что прочность соединения при всех давлениях зависит от температуры. Прн давлении 2 и 5 кгс/мм' прочность соединения увеличивается лишь для температуры 1000' С, Прн 1!00" С наблюдается даже некоторое уменьшение прочности соединения, Рис. 55. Зависимость прочности сварного соединения от температуры сварки (т = 5 мин) при давлениях в процессе сварки: / — 0,5 кгс/мм'1 2 — 1 кгс/мм'1 а— 2 кгс/мм~; 4 — 5 кгс/ммз Рис. 56.
Зависимость прочности соединения от давления и температуры сварки (т = 5 мин): /) Т= 500'С; 2) Т = 000'С; 3) Т = = 1000' С; 4) Т = 1100' С о е, кгс,мм г 80 Рис. 59. Зависимость прочности образцов из конструкционной стали от времени сварки При увеличении давления (рис. 56) от 0,5 до 2 кгс/ммл прочность соединения значительно растет для температур 800, 900, 1000, 1100' С. Увеличение давления от 2 до 5 кгсlммл сказывается незначительно на прочности соединения. Изменение прочности соединения при увеличении давления до 2 кгс/ммз можно объяснить увеличением площади истинного контакта между соединяемыми поверх- 7000'С ностя ми. На рис. 57 приведены Ядд 'С кривые зависимости ударной вязкости сварного соединення от температуры, а на рис.
58 зависимости относи- о тельного удлинения от температуры сварки. Зависи- 20 мость прочности соединения от температуры и давления на примере конструкцион- 1 2 В 4 б б 7 В г ми// ных сталей иллюстрируется рис. 59. Температура 800 — 900' С и давление 0,5 и 1 кгс/мм' не обеспечивают равнопрочного основному металлу соединения (разрушение происходит по месту соединения), пластичность сварного образца низкая. Температура соединения 1000 и 1100' С при давлениях 1,2 и 5 кгс/ммл обеспечивает соединение, равнопрочное основному металлу; при этом фактически исчезают границы раздела двух заготовок, образцы разрушаются по основному металлу, Некоторое снижение пластичности наблюдается при давлении 5 кгс/ммз.
Величина относительной осадки для давления 5 кгс/мм' при 1000 и 1100' С д;% бе, /ггстмм2 составляет 4,5 и 16%, а для тех же 78 температур при давлении 2 кгс/ммл— 70 1,5 — 2%. 78 Аналогичные зависимости проч- 17 б ности соединения от температуры, Я бд давления, разрежения и других фак- 40 торов получены и для других мате- 7 риалов.
В зависимости от условий Х Вд работы сварных соединений прочность 20 оценивали испытаниями на растяже- В ние, кручение, ударную вязкость, угол 70 изгиба и сдвиг. При этом были полу- чены удовлетворительные результаты. 7000 800 600 400 200 Т'С Продолжительность свар- ки и охлажден ия. Установлена Рис. 60.
Зависимость прочности и пла- зависимость прочности сварного соеди. стичности соединения из конструкциониой стали от температуры охлаждения е кото ого прочность сварйого сонием которого прочность сва ного соединения растет до предела прочности основного металла (рнс. 60). Дальнейшее увеличение продолжительности сварки иа прочность сварного соединения не влияет. Однако чрезмерное увеличение выдержки снижает прочность сварного соединения. Аналогичным образом влияет продолжительность процесса на относительное удлинение н ударную вязкость. Влияние температуры охлаждения сваренных в вакууме образцов на прочность и пластичность изучали при Т = 1000' С, р = 2 кгс/ммл, т = 5 мин, На рис. 61 приведены кривые прочности соединения образцов, охлаждаемых до разных температур в вакуумной камере.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
