Сварка в машиностроении.Том 2 (1041437), страница 110
Текст из файла (страница 110)
4. Применение при получении паяных металлокерамических узлов промежуточных металлов (металлизационных покрытий, припоев, технологических прокладок и т. п.) снижает их работоспособность в некоторых агрессивных средах. Это связано с тем, что промежуточный и основной металлы обладают разными электрохимическими потенциалами. Поэтому при работе паяных соединений в ряде агрессивных сред создаются условия для возникновения процессов электро- химической коррозии, которая с течением времени приводит к нарушению их герметичности. Многие недостатки, свойственные паяным металлокерамическим узлам можно устранить, используя для соединения керамики и металла метод диффузионной сварки. Диффузионная сварка керамических материалов с металлами.
При пайке металлокерамических узлов с использованием припоев образуется жидкая фаза. При сварке под давлением прочная связь керамики с металлами возникает в результате взаимодействия металла и керамики„ находящихся в твердом состоянии. Механизм процесса и оборудование для диффузионной сварки подробно рассмотрены в томе 1 справочника. Диффузионную сварку керамики с металлом применяют в основном для торцовых спаев, Процесс диффузионной сварки керамики с металлами осуществляется следующим образом. Свариваемые детали в местах спарки подвергают механической обработке. Металлическую деталь обрабатывают с получением параметра шероховатости гса =- 1,6 мкм.
После этого детали отжигают для снятия напряжений и дегазации ()' Ь, Т1, Та отжигают в вакууме 1 ° 10 4 мм рт. ст.; Сп, ковар Н29К18, фени Н42 — в сухом водороде). Для очистки поверхности металлокерамические детали подвергают травлению, а во время сборки обезжиривают ацетоном или спиртом. Поверхности керамических деталей в местах сварки обязателыю шлифуют. После подготовки свариваемых поверхностей собранные металлокерамические узлы помешают в рабочую камеру, где их нагревают до 750— 1300'С. По достижении заданной температуры свариваемый металлокерамический узел подвергают сжатию так, чтобы удельная нагрузка была 0,5 — 2 кгс/мма.
Время выдержки под нагрузкой в зависимости от соединяемых материалов изменяется в пределах 2 — 60 мин, после чего температура снижается, и при 200 — 250' С нагрузка снимается. Параметрами (табл. 10), определяющими процесс сварки, является температура нагрева изделий, удельная нагрузка, время сварки и среда, в которой производят сварку (вакуум, водород, формиргаз). На качество соединения влияет состав атмосферы, в которой производят сварку, Большинство высокоглиноземистых керамик образуют с медью в водороде и формиргазе вакуумно-плотные соединения; в вакууме таких соединений получить не удается. Хорошие результаты при диффузионной сварке наблюдаются при соединении керамики с пластичными металлами (медью, никелем и др.).
Получень: также соединения с титаном, ниобием, коваром, сталью 12Х18Н10Т, нихромом и др. При сварке с тугоплавкими металлами вакуумно-плотные соединения получить не удалось, поэтому сварку их производят через прокладки из меди, никеля или титана или по предварительно металлизированной поверхности.
Метод диффузионной сварки применяют в основном для торцовых соединений; к штырьковым конструкциям он неприменим. Э!от недостаток ограничивает применение диффузионной сварки ряда узлов. Соединения керамики с металлом, выполненные методом диффузионной сварки, обладают некоторыаги преимуществами по сравнению с соединениями, выполненньгми пайкои: повышается рабочая температура металлокерамических узлов; соединения способны выдерживать многократные нагревы в вакууме без потери вакуумной плотности и способны выдерживать более 15 термоударов в цикле 20 — 600 — 20' С без потери вакуумной плотности; прочность соединений примерно в 1,5 раза выше прочности паяных соединений; узлы обладают более высокими изоляциснными свойствами. 10.
Режимы диффузионной сварки керамики с металлами Режнм сварки Меканн- Температура о~ Среда 2000 22ХС+ л!едь 22ХС+ ковар 102 + 12Х18НОТ 102 + ковар 10 1000 !180 1,8 1200 !000 !02 + медь Мн+ медь 1О 1000 1200 1,2 22ХС+ титан Вакуум 1 10-4 мм рт. ст. Электронно-лучевая сварка керамики с металлами. Используя установки для электронно-лучевой сварки, ьюжно производить сварку керамики с металлами, получая при этом вакуумно-плотные соединения (табл.
11). Сварные соединения 11. Режимы электронно-лучевой сварки керамики со сталью 12Х!8Н10Т р, б», днса ' мсгйы ' амса аа гга аа гав к!а га 1а! а а а ма ааа ааа гаа ааа иаа иаа "с П р н м е ч а н н е. Диаметр пятна нагрева 0,6 мм, рабочий вакуум в камере !К!0!а мм. Рт.
ст., ускоряющее напряжение 12 кВ, скорость сварки 00 м!ч. Рис. 4, Термический цикл электронно-лучевой сварки керамики со сгалью 12Х18Н10Т керамики на основе окиси алюминия могут быть получены расплавлением преимушественно металлической части узла или керамики. Первый способ образования сварного соединения используют, если температура плавления металла ниже темпера.ур плавления керамики. Второй способ используют, когда температура плавления керамики ниже температуры плавления металла, т. е.
при сварке керамики с тугоплавкими металлами (ннобием, молибденом, вольфрамом). При электронно-лучевой сварке нет необходимости в предварительном шлифовании и металлизации, отсутствуют промежуточные прокладки, дорогостоящие серебряные припои и др. Перед сваркой металлокераыическис узлы нагревают до 900 †14' С со скоростью 30 в 50" Сгмин. После сварки скорость охлаждения 10 — 50' С/мин. Изделия нагревают в нагревателе, имеющем молибденов,ю спираль, вмонтированную Пайка и сварка керамики с металлами 426 427 Рис.
5. Схема электронно-лучевой сварки керамики с металлом: а — по кромке; б — проплавлением металла а) ю) 12. Термостойкость сварных соединений Число Никлов б'з наруше- ния вакуум нзй плотности Цикл термоудара Материалы Среда ЦМ 332 — 12Х18Н10Т ГМ вЂ” 12 Х 18Н !ОТ М-7 — 12Х18Н10Т 22ХС вЂ” 12Х!8Н10Т т.с гоо зоо т;с оао ЦМ 332 — 12Х18Н10Т !О М-7 — титан ГМ вЂ” цирконий ЦМ 332 — ниобий оао Вакуум ооа 22 ХС вЂ” вольфрам Люкор — ниобий 10 го газаоооаоо Пайка и сварка неметаллииеских материалов в керамическую оболочку. Керамическая оболочка размещена внутри металлических экранов. Отверстия в нагревателе используют для наблюдения за процессом сварки.
Питание нагревателя происходит выпрямленным током, который выключается в момент сварки. Сварку стали 12Х18Н10Т с керамикой ЦМ 322 при изготовлении проходных изоляторов с размерами керамической втулки 1= 15 мм, й = 10 мм производят по следующему циклу: в течение 30 мин (рис.
4) изделие нагревают до 1200' С со скоростью 40" С/мин. При !200' С следует выдержка в течение нескольких минут для выравнивания температуры. Выбор температуры нагрева при ЗЛС керамики с металлами обусловлен необходимостью обеспечения прохождения электрического тока через керамическую деталь и увеличения пластичности керамики. При 1200" С достигается достаточная проводимость и пластичность керамики. После сварки происходит контролируемое охлаждение со скоьпостью 15 — 20' С/мин. Скорость охлаждения регулируется до 500' С. После 500 С при свободном охлаждении нагревателя скорость охлаждения в среднем 15' С/мип; при этом необходимость в корректировке скорости охлаждения отпадает.
Электронно-лучевой сваркой могут быть выполнены охватывающие соединения металла с керамикой, как это показано на рис. 5, а и б. Сварные соединения, выполненные электронно-лучевой сваркой, обладают высокими механическими свойствами — они вакуумно-плотны и достаточно термостойки. Термостойкость сварных соединений различных керамик с коррозионностойкой сталью и некоторыми металлами приведена в табл. 12. Штырьковое соединение можно получить путем расплавления керамики (рис.
6). Сварка различных керамических материалов. Для соединения различных керамических материалов используют те же методы, что и при соединении керамики с металлами (склеивание, пайку, диффузионную сварку и др.). Для этих методов необходимо применять металлы, что усложняет подготовку детали под сварку и спи!кает температуру эксплуатации изделий из керамических материалов.
Соединение керамических материалов с помощью различных клеев не может быть использовано, если изделие предназначено для работы при высоких температурах. Соединение, выполненное пайкой и диффузионной сваркой, получают с помощью металлических прокладок. При этом работоспособность сварного соединения будет определяться свойствами металла прокладки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
