Способ диффузионной сварки телескопических соединений и установка для его осуществления

(72) Авторы изобретения

Ю. Я. Гордеев и В. М. Деев (71) Заявитель (54) СПОСОБ ДИФФУЗИОННОЙ СВАРКИ ТЕЛЕСКОПИЧЕСКИХ

СОЕДИНЕНИЙ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

1О

Изобретение относится к диффузионной сварке, в частности к технологии сварки те. лескопических соединений и оборудованию для ее осуществления.

Известен способ диффузионной сварки,при котором телескопически собранные детали устанавливают в обойму с натягом, изготовленную из материала с коэффициентом термического расширения меньшим, чем у внутренней детали, и нагревают (1)

Недостатком способа является невысокое качество соединения из-за неравномерного контактирования деталей по цилиндрической поверхности.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ диффузионной сварки телеско- . пических соединений, при котором собранные под сварку детали устанавливают в обойме с расположенной в ней втулкой из пластично20 го материала, нагревают в вакууме, прикладывают давление путем осадки втулки и деталей, и охлаждают (2).

Известна также установка для диффузионной сварки телескопических соединений, содержащая рабочую камеру с размещенными в ней нагревательными элементамн, вакуумную систему и систему давления (3(.

Недостатком способа и установки для его осуществления является невысокое качество ., соединения и невозможность интенсификации процесса сварки.

Целью изобретения является повышение качества соединения и интенсификации процесса.

Цель достигается благодаря тому, что в способе диффузионной сварки телескопических соединений, при котором собранные под сварку детали устанавливают в обойме с расположенной в ней втулкой из пластичного материала, нагревают в вакууме, прикладывают давление путем осадки втулки и деталей и охлаждают, нагрев и охлаждение осуществляют многократно со скоростью 5 — 10 С/с в интервале температур (0,15 — 1) температуры сварки, а давление прикльщвают при минимальной температуре или в течение всего цикла сварки, причем процесс ведут до степени деформации

94 втулки, равной 1-3k, а установка для диффузионной сварки телескопических соединений, содержащая рабочую камору с размещенными в ней нагревательными элементами, вакуумную систему и систему давления, снабжена подставкой для закрепления свариваемых деталей, охлаждающим кожухом со штуцером и гибкими элементами, в подставке по периметру на равных расстояниях выполнены отверстия, нагревательные элементы установлены в этих отверстиях, охлаждающий кожух закреплен на наружной поверхности подставки, а его штуцеры соединены с рабочей камерой через гибкие элемен гы.

На фиг. 1 изображена схема осуществления способа; на фиг, 2 — схема установки для его осуществления, Детали 1 и 2 собирают под диффузионную сварку, устанавливают их в обойму 3, в кото рой расположена втулка 4 из пластччного материала, нагревают в вакууме, прикладывают давление путем осадки втулки 4 и деталей 1 и 2 и охлаждают (фиг. 1). Нагрев и охлаждение осуществляют многократно со скоростью

5 — 10 С/с в интервале температур (0,15 — 1) температуры. сварки. Давление прикладывают при минимальной температуре или в течение всего цикла сварки, причем процесс ведут до степени деформации втулки 4, равной 1 — 3%.

Максимальное значение температуры ограничивают температурой сварки, а минимальное значение — оптимальной величиной длительности остывания втулки 4 и деталей 1 и 2, позволяющей повысить суммарную степень деформации втулки 4 за заданное время свар ки.

Минимальное значение скорости определяют из условия проведения наибольшего числа циклов за заданное время сварки, а максимальное значением температурных градиентов, возникающих между деталями 1 и 2 и втулкой

4 при их нагреве и охлаждении.

Минимальное значение деформации выбирают из условия возможности косвенного ее измерения по перемещению штока 5 системы давления (фиг. 2). Максимальное — минимальной скоростью пластической деформации втулки 4 при температуре сварки.

Проведение термоциклирования в интервале температур (0,15-1) температуры сварки со скоростью 5 — 10 С/с при деформации втулки, равной 1-3 o, позволяет повысить качество соединения и интенсифицировать процесс сварки за счет более эффективного протекания диффузионных процессов.

Установка для диффузионной сварки телескопических соединений содержит рабочую камеру, состоящую иэ корпуса 6 с размещенными в ней нагревательными элементами 7, 8585 4 вакуумную систему и систему давления (не показаны). Установка снабжена также подставкой 8 для закрепления свариваемых деталей

1 и 2, охлаждающим кожухом 9 со штуцерами 10 и гибкими элементами 11. В подставке 8 по периметру на равных расстояниях выполнены отверстия 12, нагревательные элементы 7 установлены в отверстиях 12.

Охлаждающий кожух 9 закреплен на наружной поверхности подставки 8, а его штуцера 10 соединены с корпусом б рабочей каме- . ры через гибкие элементы 11.

Установка работает следуюшим образом.

Свариваемые детали 1 и 2 вставляют во втулку 4, которую помещают в обойму 3, устанавливаемую в подставку 8..

Рабочую камеру установки закрывают. С помощью штока 5 системы давления создают натяг втулки 4 в обойме 3. Воздух из рабочей камеры откачивают при помощи ваку20 умной системы, включают нагрев, а в охлаждающий кожух 9 подают газовый поток. Затем производят нагрев до температуры сварки и термоцнклирование в интервале от

0,15 Т сварки до температуры сварки.

При остывании для создания необходимой скорости охлаждения втулки 4 и деталей 1 и

2, в охлаждающий кожух 9 подают воду. Давление прикладывают при минимальной температуре термоцикла или поддерживают его постоянным в течение всего цикла сварки. При охлаждении давление снимают, что позволяет свободно вынимать из обоймы 3 свариваемые детали 1. и 2, обжатые втулкой 4. После сварки втулку 4 удаляют, например, токарной

И обработкой.

Таким образом, выполнение в установке подставки для закрепления. свариваемых дета лей с расположенными в ней нагревательными элементами и охлаждаюшего кожуха со

40 штуцерами, соединенными с рабочей камерой через гибкие элементы, позволяет увеличить скорость нагрева и охлаждения деталей, т.е. обеспечить возможность увеличения давления в интервале температур от 0,15 Т сварки до

4S температуры сварки, что повышает качество сварного соединения, а также интенсифицировать протекание диффузионных процессов.

По данному способу были изготовлены образцы, в которых к молибденовому стержню диаметром 10 мм и длиной 50 мм приваривали фольгу, т.е. в один, два или более слоев из разнородных материалов — никеля, платины, платино-бариевого сплава и других.

Образец вставляли с минимальным зазором в стальную втулку, внутренняя поверхность которой была покрыта окисью алюминия или кальция. Средняя толшина втулки со-ставляла 6 — 8 мм. Втулку с образцом встав5 9485 ляли в обойму. Давлением 1000 кгс созда I вали начальный натяг втулки в обойме. За. тем проводили нагрев до 1100 С в вакууме и трех- четырехразовое термоциклирование в интервале 150 — 1100 С. При минимальной температуре цикла 150 С создавали упругий натяг втулки s обойме. Давление сохраняли при нагреве и проводили пятиминутную. изотермическую выдержку при

1100 С. Суммарную степень деформации сталь- о ной втулки доводили до значения 1 — 3%.

Прочность телескопического соединения пары молибден-платина составила 16 — 18 кгс/мм, что соответствовало оптимальной прочности такого соединения, сваренного по плоскости.

Использование способа позволяет получать телескопические соединения разнородных материалов, равнопрочные соединениям, сваренным по плоскости.

Формула изобретения

85 - 6

5 — 10 С/с в интервале температур (0,15 — 1) температуры сварки, а давление прикладывают при минимальной температуре, причем процесс ведут до степени деформации втулки, равной

1 — 3%.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что давление прикладывают в течение всего цикла сварки.

3. Установка для диффузионной сварки телескопических соединений, содержащая рабочую камеру, с размещенными в ней нагревательными элементами. вакуумную систему и систему давления, отличающаяся тем, что она снабжена подставкой для закреп-, ления свариваемых деталей, охлаждающим кожухом со штуцерами и гибкими элементами, в подставке по периметру на равных расстояниях выполнены отверстия, нагревательные элементы установлены в этих отверстиях, охлаждающий кожух закреплен на наружной поверхности подставки, а его штуцера соединены с рабочей камерой через гибкие элементы.

1. Способ диффузионной сварки телескопи,ческих соединений, при котором собранные под сварку детали устанавливают в обойме с расположенной в ней втулкой из пластичного материала, нагревают в вакууме, прикладывают давление путем осадки втулки и деталей и охлаждают, отличающийся тем, что, с целью повышения качества соединения .и интенсификации процесса, нагрев и охлаждение осуществляют многократно со скоростью

Источники информации, принятые .во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР И 610638, кл. В 23 К 19 00, 27.06.77.

2. Конюшков Г. В., Копылов Ю. Н. Диффузионная сварка в электронике . М., ".Энергия", 1974, с. 75 — 76 (прототип).

3. Сборник научных трудов 1Ч-й Межвузов(.ской научно-технической конференция, 1966, М., ПНИЛДСВ, 1968, с. 216-:-(прототип).