Сварка в машиностроении.Том 2 (1041437), страница 111
Текст из файла (страница 111)
Диффузионная сварка происходит с приложением значительных давлений, что может оказаться препятствием при соединении деталей сложной конфигурации и с малой толщиной стенок. Рнс. 6. Схема сварки штырькового соединения: а — при горизонтально расположенном изоляторе; б — ири вертикально распо- ложенном изоляторе; ( — электронный луги 2 — керамика; 3 — вольфрам Для соединения керамических деталей используют способ электронно-лучевой сварки, разработанный в МЭИ, Особенностью этого способа является наличие в сварочной цепи диэлектрика, вследствие чего на поверхности керамики накапливается электрический заряд и наблюдается расфокусировка луча.
Для сварки необходим подогрев керамики до температуры, при которой керамика становится электропроводной. При сварке деталей с малой толщиной стенки подогрев осуществляют электронным лучом. При сварке керамических деталей с большой толщиной стенки необходим подогрев с использованием посторонних источников тепла — например, печей сопротивления. Исследования свариваемости керамики 22ХС показали, что характер проплавления и форма зоны проплавления аналогичны проплавлению при сварке металлов.
При сварке керамики для достижения одинаковой глубины проплавлсния требуется меньшая мощность луча по сравнению со сваркой металлов, что объясняется малой теплопронодностью керамики. При электронно-лучевой сварке керамики необходимо соблюдать определенный цикл нагрева керамики, который нужен для обеспечения электропроводности керамики и некоторой пластичности, Темпера!ура нагрева керамики 22ХС 1550 †16 К. На качество сгарпого соединения влияет скорость охлажпения соединения после окончания процесса сварки. Скорость охлаждения керамики в интервале 428 429 Пайка и сварка графита Пайка и сварка неметаллических материалов 2200 — 1700 К высока (рис.
7). Однако охлаждение с такими скоростями в этом интервале температур не представляет опасности, так как стеклофаза керамики при этой температуре находится в пластичном состоянии. При 1600 — 1700 К стеклофаза твердеет, и поэтому скорость охлаждения необходимо контролировать, с тем чтобы напряжения, возникшие в керамике, не привели к образованию трешин. Скорость охлаждения керамики должна быть около 50' С/мин. Некоторое увеличение скорости охлаждения при температуре ниже 1000 К не влияет на свойства и прочность сварного соединения: Температура, К .........
2200 — 1700 1?00 — 1000 1000 — ЗОО Скорость охлаждения 'С/мин . 100 ЬО 1ОО вес лп 10Ю за таз 5 заа ваа 1500 1ваа гзаа т,к т — температура при сварке; р — электрическое сопротнвлекие керамики; он — прочность при изгибе керамики во время нагрева; 1 — нагрев в печи сопротивления; 11 — нагрев электронным лучом; 111 — сварка; 117— охлаждение после сварки; 1т — контролируемое охлаждение в печи; г'1 — свободное охлаждение с печью; г11 — охлаждение на воздухе Петрографические исследования сварных соединений показали, что в результате сварки происходит хорошее сплавление основного и расплавленного материалов. Деталь из керамики 22ХС в виде трубки длиной 380 мм, диамет- Р, В, 1,мин РВ ром 12 мм и с толщиной стенки алел аа у; 3 мм сваривают электронным лу1ам 55 чом.
Трубку приваривают к мас. сивному колоколу длиной 60 мм, с за е диаметром 50 мм с толшиной стен- 25 ки 4 мм. Сварку производят на р ве режиме: и, = 18 кВ; /л = 25 мА; 177 и„= 20 м/ч. 15 — В электротехнической, метали 10 т.т/е/ лургическои и других отраслях промышленности широкое применение находят различные тигли, термопарные чехлы и т.
и. Рабочая температура материалов 2100— Рис. 7. Термический цикл сварки кера- 2200 К. Этим требованиям удовлемики 22ХС: творяет алунд, в котором содержится около 98% окиси алюминия. В качестве добавок применяют окись титана и окись железа, которые придают этой керамике повышенную огнеупорность. Керамика ЦМ 322 относится к керамическим материалам, состоящим из чистой окиси алюминия и не имеюшим примесей, и содержит свыше 99ото окиси алюминия. Электронно-лучевую сварку этих керамик производят также с подогревом, Температура подогрева 1800 — 1850 К. Режим сварки трубок из керамики ЦМ 322 диаметром 18 мм с толщиной стенки 5 мм следующий: и, = 18 кВ; 1л = 30 мА; о„= 15 м/ч.
На получение высококачественных соединений влияет скорость охлаждения деталей после сварки. При больших скоростях сварки (40 — 50' С/мин) наблюдается образование трещин. Оптимальная скорость охлаждения 20— 25' С,'мин. При сварке алунда с содержанием окиси алюминия около 75оч температура подогрева 1400 †14 К. Прочность сварных соединений при испытании на растяжение 85 — 90% прочности основного материала. Сварные соединения, полученные электронным лучом, являются герметичными. Результаты их испытания на термостойкость при нагреве до 1100 К и охлаждении с различными скоростями на воздухе до 300 К представлены на рис, 8.
При охлаждении сварного соединения со скоростями 50 К1мин и менее такие соединения вполне работоспособны. Особенностью электронно-лучевой сварки керамики является нозможность соединения керамики различных марок. ПАЙКА И СВАРКА ГРАФИТА Пайка графита. Графит обладает рядом свойств, позволяющих применять его в ответственных конструкциях (табл. !3). Обладая наиболее высокой температурой плавления, графит легок, относительно прочен, имеет достаточно высокую теплопроводность и низкий коэффициент линейного расширения, благодаря чему он весьма стоек против теплового удара и удобен для создания конструкций, требующих сохранения формы и хороших механических свойств при высоких б~, к ее/сне 50б 450 504 557 270 100 00 00 70 00 50 кака,/Г/ температурах. Особенно ценное свойство графита как материала, работающего при высоких температурах, — увеличение его прочности и электропроводности с повышением температуры (рис.
9). Прочность графита при 2500 — 2700' С почти в 2 раза выше, чем при 20' С. В этом интервале температур прочность графита больше, чем прочность наиболее тугоплавкого металла — вольфрама. Область применения графитовых материалов достаточно широка; это детали и узлы энерго- машиностроения, авиационной, химической промышленности и т.
д. Свойства Вольфрам Графит Плотность, г/см' Температура плавления, 'С Коэффициент теплопроводно Коэффициент линейного расш Удельное электросопротивле Модуль упругости 1О' кгст 1!рочность при растяжении, Изделия из угольных и графитовых материалов выполняют преимущественно прессованием в формы с последуюшим обжигом и термической обработкой. Однако этот способ, пригодный для изготовления сравнительно малогабаритных деталей простой конфигурации, пе годится для создания ответственных конструкций сложной конфигурации и больших размеров. Один из основных недостатков, препятствующих широкому применению графитовых деталей, заключается в том, что считали невозможным создать соединение из графита с получением в месте соединения материала, не отличавшегося по свойствам от свойств графита Соединения графитовых деталей пытаются получить с помощью методов пайки и сварки с применением промежуточного карбидообразующего металла, Такие , 55 м ~ $25 м 15 5 Рис.
8. Влияние скорости охлаждения на термостойкость сварных соединений керамики Рис, 9, Изменение прочности графита в зависимости от температуры 13. Сравнительные свойства графита и вольфрама 225 1бв 112 5б 0 550 1100 1550 220027б07 С Пайка и сварка графита 431 430 Пайка и сварка нетиеталлических лгатериалов г кгс/сггг 10000 5000 !000 500 1 ОО 50 10 5 01 5500 4000 4500 5000 5500 ОООО Т, К 14. Состав припоев для пайки графита Темпера- тура пайки, 'С Состав припоя Пайка Атмосфера п; йкн !ЫОО- !ЕОО Вакуум 1 1О.
'— 5 10'-г мм рт. ст. Титан, цирконий Дстален, работающих при гемперягуре, 'С: до 1ооо !3оо Кобальт, никель Водород 700 1440 †14 Кремний Вакуум 1 !О г— 5 !О-з мм рк ст до 700 Платина 1ЫОО а 1600 Инертный газ 1200- 1606 10 — 40% Сг, остальное железо; 10 — 50% !Ч 1, остальное железо Вакуум Тиглей и о1 неупорной футеровки в исокпсляющей атмо- сфере 35% Лп 35о; !Ч1 и 30% Мо 1300 Деталей, работающих в контакте с расплавленными фторнстыми солями Инертный газ 62о/ Ап !6% М! 677 13% 51, остальное алю- мвкйй 16% 51, остальное медь Вакуум Деталей.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
