Способ диффузионной сварки пористых материалов через металлическую прослойку

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 1750897 м В 23 К 20/16 ОП ИЕ ИЗОБРЕТЕН ВТОРС КОМУ ЕТЕЛЬ ТВУ технологии ения порильзовано в приборостфита и нитнеразьемтурных маи котором в энную табческого со- . нагружает, температукого соеди. Недостется малаяки после исоединенияния при сва является расширеможностей способа ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Саратовский политехнический институт(56) Авторское свидетельство СССР Ь1071610; кл. С 04 В 07/00, 1983,(54) СПОСОБ ДИФФУЗИОННОЙ СВАРКИПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ ЧЕРЕЗ МЕТАЛЛИЧЕСКУЮ ПРОСЛОЙКУ.(57) Изобретение относится к электроннойтехнике и может быть использовано в других областях производства для соединенияпористых материалов. Цель изобретения -Изобретение относится кполучения неразьемного соединстых изделий и может быть испоэлектронной промышленности ироении при сварке пористого грарида бора.Известен способ полученияного соединения высокотемператериалов, включая пористые, прзоне сварки помещают спрессовлетку из порошка металлоорганиединения, изделия механически(сдавливают) и нагревают вышеры пиролиза металлоорганичеснения,тком известного способа являолщина металлической прослойролиза металлоорганического что снижает качество соединеке пористых материалов,расширение технологических возможностей и снижение трудоемкости процесса. Способ осуществляют следующим образом. Между охлажденными до минусовых температур свариваемыми поверхностями пористых материалов прокачивают газообразное металлоорганическое вещество, в процессе пиролиза которого на свариваемых поверхностях образуется металлическая прослойка, Затем детали на- . гревают с наружнойстороны и после прекращения выхода парогазовой смеси сдавливают и осуществляют иэотермическую выдержку. В процессе сваоки соединение деталей начинается с их периферии к центру. 1 ил,Наиболее близким по технической сущности является способ соединения пористых материалов через металлическую прослойку, включающий формирование прослойки в зоне сварки путем прокачки с тыльной стороны свариваемого материала газообразных продуктов металлоорганического соединения перпендикулярно плоскости сварки, а сварку осуществляют в вакууме при температуре пиролиза этих соединений.Недостатком известного способа являются низкие технологические возможности вследствие трудности сварки длинномерных изделий и сложность процесса получения соединения в результате прецизионностирежимов получения соединения, что является источником снижения качества сваркиЦелью изобретенияниетехнологическихвоз1750897 10 20 40 ления способа. диффузионной сварки пооистых материалов за счет возможности сварки длинномерных материалов и снижение трудоемкости путем устранения прецизионности режимов сварки.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу диффузионной сварки пористых материалов через металлическую прослойку, получаемую путем прокачки перпендикулярно плоскости соединения газообразного металлоорганического вещества, при котором детали сдавливают, нагревают до температуры пиролиза этого вещества и осуществляют изотермическую выдержку, зону сварки герметизируют, детали устанавливают с зазором и охлаждают до минусовой температуры, прокачку металлоорганического вещества осуществляют со стороны свариваемых поверхностей деталей, нагрев - с противоположной стороны, а сдавливание осуществляют после прекращения выхода парогазовой смеси через наружные поверхности деталей,По сравнению с прототипом, в предлагаемом способе прокачку парогазовой смеси осуществляют со "стороны свариваемых поверхностей, что позвОляет исключить прецизионность режймов получения соединения,В известном способе нарушение технологических режимов (повышение температуры) приводило .к прекращению подачи парогазовой смеси в зоне сварки вследствие закрытия пор осевшим металлом, Согласно предлагаемому способу температурный фронт идет с внешней стороны свариваемых изделий, а подача парогазовой смеси - со стороны свариваемых поверхностей, Поэтому зона формируется постепенно с периферии к зоне сварки и покаесть поры в соединяемьа деталях в зоне герметизации подача парогазовой смеси не прекратится, Как только поры соединяемых деталей закрылись, расход парогазовой . смесиавтоматически прекращается (система стала герметичной), что является сигналом к приведению соединяемых иэделий в контакт и изотермической выдержке под давлением,Предварительное охлаждение соединяемых деталей позволяет получить 100;ь выход годных изделий, так как способствует прохождению парогазовой смеси по всему обьему эоны герметизации и препятствуетпреждевременному пиролиэу металлоорганического соединения или карбонила металла и закрытию пор на свариваемой поверхности, что снижает качество соединения, На чертеже показана схема осуществВ вакуумной камере 1 на рабочем столе 2 и подвижном пуансоне 3 закрепляют свариваемые изделия 4 и 5, зону сварки дополнительно герметизируют обечайкой 6 в виде гофры. На внешних сторонах свариваемых деталей (противоположных свариваемым) размещают нагреватели 7,Регулировку расхода парогазовой смеси осуществляют натекателем 8,Способ соединения пористых материалов реаризован следующим образом, В качестве металлоорганического соединения использовали тетракарбонил никеля,П р и м е р 1, В вакуумной камере 1 на рабочем столе 2 и подвижном пуансоне 3 закрепляют свариваемые детали Л и 5 с остаточной открытой пористостью более 7 О, диаметром 45 мм и толщиной 30.мм иэ феррита 30 СЧи спеченного медномолибденового псевдосплава УД.Пуансон 3 отводят в крайнее верхнее положение и зону сварки герметизируют гофрой 6, имеющей фторопластовые прокладки и соединенной через натекатель 8 трубопроводом с обьемом, наполненным жидким тетракарбонилом, После установкисоединяемых деталей вакуумную камеру герметизируют и вакуумируют до давления 1 х 10 Па, а свариваемые детали охлаждают не ниже -35 С. После того, как температура свариваемых деталей стабилизируется, натекатель 8 открывают, а тетракарбонил никеля подогревают 2 до 30 С. В таком режиме (расход И/3-4 х 10 кгl мин) прокачку паро 35 газовой смеси осуществляют в течение 5-6 мин, после чего осуществляют нагрев свариваемых деталей нагревателями 7 со скоростью 0,25 СУс до температуры свариваемой поверхности равной 150 С, По достижении указанной температуры расход парогазовой смеси в течение 0,2 мин прекращается вследствие закрытия пор, натекатель 8 закрывают, а свариваемые материалы приводят в контакт и механически нагружают давлением не менее 3,5 МПа и выдерживают при температуре 150 ОС в течение 2-3 мин, Давление газа СО, С 02, возникающее при разложении остатков тетракарбонила никеля при закрытом натекателе 8 транспортируется в вакуумный обьем через прокладки гофры 6, Контроль окончания получения соединения контролируют по показаниям вакуумметра по понижению давления в вакуумной камере 1 до давления 55 1 х 10 Па, По достижении указанного давления свариваемые материалы охлаждают доо25 С, камеру разгерметизируют и изделиевы гружа ют,Металлографические исследованиясварного соединения при остаточной пористости соединяемых материалов 10-15 показали, что метэллизация проникает на глубину 2-2,5 мм от места сварки, акоэффициент заполнения пор металлом составляет около 70-75%, 5П р и м е р 2, В качестве экспериментальных образцов исполнялись материалы,приведенные в йримере 1. После герметизации зоны сварки свариваемых материалов обечайкой 6 в виде гофры, 10герметиэируют и вакуумируют камеру 1 додавления 1 х 10 Па. Затем свариваемые детали охлаждают до -2 С и открывают натекатель 8, а объем с тетрэкарбонилом никеля(не показан) подогревают до 20 С (так как 15он всегда хранится при минусовой температуре), В таком режиме (расход Я=1-1,2 х 10 Зкг/мин) прокачку парогазовой смеси осуществляют в течение 6-8 мин. После чего осуществляют нагрев свариваемых деталей 20нагревателем 7 со скоростью 0,25 С/с дотемпературы свэриваемой поверхности100 С (градиент температуры в направлении от свариваемой поверхности к нагревателю составляет 10 С/мм), По достижении 25указанной температуры на свариваемой поверхности в течение 2-2,5 мин расход парогазовой смеси прекращается свариваемыематериалы приводят в контакт и механиче.ски нагружают давлением не менее 4,5 МПа 30и выдерживают при температуре 100 ОС втечение 10-15 мин. За указанное время вакуум в камере достигает значения порядка1 х 101 Па, что является объективным параметром, характеризующим окончание процесса сварки,По достижении указанного вакуума вкамере, натекатель 8 закрывают, свариваемые материалы охлаждают до 25 ОС, камеруразгерметизируют, а сваренные материалы 40выгружают, Метэллографические исследования сварного соединения при остаточнойпористости свариваемых материалов 1015 показали. что метэллизэция проникаетна глубину 2-3 мм от места сварки, а коэффициент заполнения пор металлом составляет около 75-78%,П р и м е р 3, При сварке использовалисьследующие режимы: начальная температура сварки -5 С;температура сварки 150 С 50расход тетракарбонила никеля 0,5-0,7 х 10кг/мин; давление сварки 3,5 МПа; времяиэотермической выдержки 10 мин1750897 Со тавитель А,Коб Техред М,Моргентал Лиси едак орректор Т,Па ям при ГКНТ ССС оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужго гарина, 10 Заказ 2649 . Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыт 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5