Способ диффузионной сварки

(71) Московский авиский институт им. К(57) Изобнием, вбезвольфми, и можства инстдеталей ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗО АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ ОБ ДИФФУЗИОННОИ СВАРКИ ретение относится к сварке давлеастности к диффузионной сварке рамовых твердых сплавов со сталяет быть использовано для производрумента, быстроизнашивающихся ипа волок, фильер, торцовых упИзобретение относится к сварке давлением, в. частности к диффузионной сварке безвольфрамовых твердых сплавов со сталями, и может быть использовано для производства инструмента, быстроизнашивающихся деталей типа фильер, волок, торцовых уплотнений и др,Известен способ диффузионной сварки (ДС) через промежуточную пористую прокладку, спеченную из ультрадисперсного порошка.Недостатками известного способа являются сложная технология изготовления прокладки и недостаточная прочность соединения.Наиболее близким к предлагаемому способу является способ ДС через промежуточную прослойку в виде пасты из ультрадисперсного(УД) металлического порошка и органического связующего,лотнении и др, Цель изобретения - интенсификация процесса диффузионной сварки и повышение прочности диффузионного соединения, Между свариваемыми поверхностями размещают промежуточную прокладку, состоящую из ультрадисперсного порошка, например никелевого, и связки, причем используют ультрадисперсный порошок с температурой плавления на 120 - 130 С ниже температуры плавления компактного аналогичного материала. в качестве связки берут каучук, а процесс ведут на -ой стадии при Т 1 = 700 С, на -ой стадии при Т 2 =1050 С с выдержкой по 15 мин при каждой температуре. В процессе сварки происходит термическое разложение органической связки с образованием твердой фазы в виде активного углерода. Ф 3 юНедостатком известного решенияявляется сложность нанесения прокладки на свариваемые поверхности и ф обеспечение равномерного распределения ос УД порошка по поверхности детали, а также с) большая длительность процесса и недоста- р) точная прочность соединения,Цель изобретения - интенсификацияааааЪ процесса ДС и повышение прочности диффузионного соединения безвольфрамовых твердых сплавов со сталями.Поставленная цель достигается тем, что при ДС безвольфрамовых твердых сплавов а со сталями используют прокладку, состоящую иэ УД металлического порошка, например никелевого, с температурой плавления на 120 - 130 С ниже температуры плавления компактного аналогичного материала, в качестве связки берут каучук, а процесс ведут настадии при 700 С, настадии при5 10 15 20 25 30 35 1050"С с выдержкой при каждой температуре по 15 мин.Предлагаемый способ осуществляют следующим образом,Между свариваемыми поверхностями деталей размещают промежуточную прокладку из УД металлического порошка с ;температурой плавления на 20 - 130 С ниже температуры плавления компактного аналогичного материала, например никелевого, и органической связки в виде раствора каучука в ацетоне. Собранную деталь устанавливают о оакуумную камеру, нагревают ,цо Т 1 = 700 С, выдерживаю 1 о течение 15 мин, прикладывают давление, затем повышают температуру до Т 2 =- 1050 С и выдерживают 15 мин. После образования соединения нагрев прекращают, снимают сварочное давление и детали охлаждают в сварочной камере до 1 ОО - 120" С.Технология получения промежуточной прокладки из УД порошка и органической связки заключается в смешивании раствора каучука в ацетоне и УД парашка, полученного термическим разложением муравьинакислых солей при 200 - 240 С о защитной атмосфере оргона, Твердым продуктом разложения является УД порошок никеля, имеющий высокую удельную поверхность 16 - 25 м /г,2 характеризующийся высокой плотностью искажений кристаллической решетки и дефектов в ней и обладающий повышенным запасом свободной энергии, Температура плавления этого ультрадисперсного порошка на 120 - 130 С ниже температурь 1 плавления компактного аналогичного материала. При спекании такого парашка в процессе сварки активно протекают релаксационные процессы при более низких температурах, Эти особенности предлагаемой прокладки обеспечивают высокие скорости диффузии компонентов, снижение энергии активациипроцесса и таким образом интенсифицируют процесс сварки. Физическая сущность предлагаемого технического решения ДС с прослойкой с органическим связующим в виде каучука заключается в следующем, В процессе нагрева прокладки до Тс =7000 С и роисходит термическое раэлокение органической связки с образаванием твердой фазы о виде активного углерода, который восстанавливая оксиды на соединяемых поверхностяхцополнительно интенсифицируетпроцесс ДС,Проведение процесса сварки при температуре ниже 7000 С не обеспечивает эффекта очистки соединяемых поверхностей от оксидов, так как не реализуется реакция их восстановления углеродом. Единавременный нагрев до Т 2 =- 1050 С увеличивает скорости разложения органической связки и снижает качество соединения вследствие образования несплошностей за счет выделения газообразных продуктов разложения органической связки. Ведение процесса ДС при температуре выше 1050 С обеспечивает интенсивные диффузионные процессы компонентов, но приводит к повышенной деформации стальной части детали и неоправданным затратами энергии,П р и м е р 1, Производили ДС инструмента (пуансона) из безвольфрамового твердого сплава ТСЗОХН со сталью 45 по известному и предлагаемому спЬсобам.По известному способу использовали прокладку в ви,це пасты иэ формиата никеля и органической связки в виде глицерина. Произвели ДС, затем испытания на срез. Прочность соединения 190 МПа.По предлагаемому способу применили прокладку в виде ленты толщиной 10 мкм, изготовленной из УД никелевоголорошка с температурой плавления на 120 - 130 С ниже температуры плавления компактного никеля и органической связки в виде раствора каучука в ацетоне. Ленту вырезали по профилю свариваемой детали, помещали между соариваемыми поверхностями и производили сварку в П стадии: и ри Т 1 = 700 С, р = 20 МПа, С= 15 мин; Т 2 = 1050 С; р = 20 МПа; с = 15 мин. Прочность соединения на срез 353 МПа.П р и м е р 2, Производили ДС пуансона из сплава ТСЗОХН со сталью 45 по предлагаемому способу, используя указанную прокладку, назапредельныхэначениях предлагаемых технологических параметров.ДС производили по режиму; Т 1 = 600 С; р = 20 МПа; с= 15 мин; Т 2 = 1050 С; р = 20 МПа; с = 15 мин, Прочность при испытании на срез 210 МПа,ДС производили по режиму: Т 2 1050 С; р = 20 МПа; с = 15 мин. Прочность при испытании на срез 235 МПа,ДС производили по режиму: Т 1= 700 С; р = 20 МПа; с = 15 мин; Т 2 = 1100 С; р = 20 МПа; с = 15 мин, Прочность на срез 395 МПа при относительной деформации стальной участи детали 6 %.Таким образом, по предлагаемому способу получены сварные соединения безвольфрамового твердого сплава ТСЗОХН са сталью 45 с прочностью на 40 - 60% выше прочности соединений, сваренных по известному способу, при сокращении длительности процесса в 1,5 - 2 раза.Расчет экономической эффективности, Для рассмотренных в примере 1 деталей по известному способу расчетная себестои-,.1698019 Составитель В,Петросян Редактор С,Лисина Тех ред М.Моргентал Корректор Н.Король, Заказ 4354 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 мость узла составляет С 1 = 6 руб., выход годных й 1- 60 Ж.По предлагаемому способу прогнозный расчет стоимости одной детали дает С 2 = 6,9 руб., выход годных й 2 = 90. При годовой программе выпуска й = 10000 шт., условный годовой экономический эффект равен: Эу,г, Ь 1/Ь 2 (С 2-С 1)й = 21 000 руб.Формула изобретения Способ диффузионной сварки разнородных материалов, при котором между свариваемыми поверхностями размещают промежуточную прослойку в виде пасты из ультрадисперсного металлического порошка й связующего вещества, детали нагревают, сдавливают и осуществляют изотермическую выдержку, о т л и ч а ю щи й с я тем, что, с целью повышения качества сварного 5 соединения и интенсификации процессапри сварке безвольфрамовых твердых сплавов со сталями, берут ультрадиснерсный порошок с температурой плавления на 120 - 130 С ниже температуры плавления компактного 10 аналогичного материала, в качестве связующего вещества берут каучук, а изотермическую выдержку осуществля ют и ри температурах 700 и 1050 С в течение 15 мин при каждой температуре,уг