Состав для безокислительного нагрева металлических заготовок

О П И С А Н И Е ои 901 З 01ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскииСоциалистическиеРеспубликпо делам изабретеиий и открытийДата опубликования описания 30,01,82(54 ) СОСТАВ ДЛЯ БЕЗОКИСЛИТЕЛЬНОГО НАГРЕВА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЗАГОТОВОК 10 15 Изобретение относится к безокислительному нагреву заготовок при осуществлении термической и механо-термической обработки, в частности к стеклянным расплавам и может быть использовано в процессе нагрева и тдрмоднФузионной сварки биметаллических заготовок в камерах высокого давления при 800-10 МфС.При осуществлении контактной диф. фузионной сварки металлов путем нагрева плотно сочлененных биметаллических пар основным и неотъемлемым требованием является недопущение высокотемпературного окисления и образования окалины на контактных поверхностях.Известно грименение при диффузионной сварке металлов солевых расплавов на основе солей хлористого бария, натрия, калия 11 .Однако вязкость расплавленных солей крайне мала, поэтому расплав легко затекает в заздпы между контактными парами и препятствует сварке. Особенно это наблюдается в случае сочленения коаксильных цилиндров,когда исключается возможность дополнительного механического сдавливанияповерхностей. Кроме того, хлористыесоли легко возгоняются и вьщеляютв атмосферу ядовитый хлор.Известно применение расплавовстекол Ю , содержащих,Е; ЙО 4045; Ма 017-22; СаО 9-15; ВаО 5-12;В О 9-2; АФ О 1.-2; Р 2,5-5,Однако известные стекла эффективны в интервале температур 1100 о1300 С, а при температурах нижео1100 С не используются из-за высокойвязкости.Известно стекло 31 состава,7:51 0 20-50; 3 Оз 20-501 Мс 1 0 20-30В 1-1,5; КСЕ 3-10.Недостатком известного стеклаявляется наличие металлического бора и хлористого калия. Они насыщаютповерхность нагреваемых изделий бо 901301ром и хлором, что недопустимо придиффузионной сварке, Кроме того,выделение хлора ухудшает условиятруда обслуживающего персонала.Наиболее близким по составу ин"гредиентов к предлагаемому является стекло Ы состава,%: ЯО 25-48;ВО 10-32; йь О+ КО 10-45; СаО,ВаО, МО 3-17, И 05 до 31 05.до 0,7Недостатком известного стеклаявляется низкое качество диффузионной сварки, что обусловлено высокойвязкостью 1 до 105 ь П) и, следовательно, недостаточной защитой контактных поверхностей от окисления.1По вышеуказанным причинам ограниченавозможность применения его в качестве расплава притемпературах ниже1000 ОС, Кроме того, в состав входит пятиокись ванадия Ч 05 , являющаяся сильным окислителем сталей,что неблагоприятно для диффузионнойсварки в расплавах металлических пар,Пятиокись ванадия существенным образом повышает.адгезию расплава,что также затрудняет последующиеоперации удаления расплава с заготовок после диффузионной сварки.Цель изобретения - повышение качества поверхности в результате повышения вязкости расплава и защитыот окисления,Указанная цель достигается тем,что состав для безокислительногонагрева металлических заготовок, содержащий окиси кремния, бора и натрия, дополнительно содержит окисьмеди и магнетит при следующем соотношении компонентов, вес,%:Окись кремния 10-30Окись бора 46-60Окись натрия 21-26,6Окись меди 1 ф 5 1 эМагнетит 1,5-1,Предлагаемое сочетание компонентов и их количественное соотношениепозволяет получить состав стеклас вязкостью в интервале от 1,020 Па"с 00-20 Н) в диапазоне температур 800-1000 ОС.Величина вязкости регулируетсясоотношением компонентов. Нижнийпредел вязкости стекла ограниченвеличиной 1,0 Па с с тем, чтобы предотвратить затекание расплава в зазормежду сочленяемыми парами. Верхнийпредел вязкости ограничен величиной20 Па с с тем, чтобы обеспечить без 5 10 15 окислительный нагрев сочлепяемыхпар, т. е. еще возможную дегазациюрасплава от воздуха, увлекаемого погружаемыми в расплав заготовками.Следует отметить, что с повышениемвязкости расплава и, следовательно,ухудшением способности расплава смыкаться над погрукаемыми заготовками,количество увлекаемого с заготовкойвоздуха увеличивается, и при вязкости более 20 Па с воздух из расплава практически не уходит, чтоспособствует окислению контактныхпар,Качество диффузионной сварки биметаллических заготовок в большойстепени зависит также и от наличия окислительных газов, находящихся взоне соединения, Для поглощения их гО в состав стекла вводят окись медии магнетит. Окись меди при варкестекла в нейтральной или восстановительной атмосфере выделяет вобъеме стекла атомы меди, способные 25 поглощать в дальнейшем при нагревезаготовок растворенный кислород.идругие газы.Магнетит при нагреве заготовокпоглощает кислород и переходит в ЗО более богатые кислородом соединения, например пегматит,Кроме того, заблаговременное введение этих окислов предопределяетинертность состава по отношению к З 5 углеродистым и цветным металлам иповышает стабильность технологических свойств расплава при возможномЪвведении в дальнейшем подобныхокислов с нагреваемыми заготовками.40 Готовят стекла для безокислитель "ного нагрева стальных заготовок сиспользованием веществ по следующимГОСТам: окись кремния - кварцевыйпесок по ГОСТ 2134-74,окись бора-борнаякислота или бура по ГОСТ 18704-73 и ГОСТ8429-69, окись натрия - бура и кальцинированная сода по ГОСТ 84-29-69и ГОСТ,5100-73, окись меди по ГОСТ16539-71, магнетит - окалина или 50колошниковая пыль по ТУ 14-233-153-77.;Сырьевые материалы измельчают доФракции 0,5 мм, затем тщательно перемешивают.Стекло варят в тигельных печахпериодического действия при 1200- 55 о1250 С, расплав тщательно дегазцруюти гранулируют сухим способом.Сухой гранулят затем используютдля получения расплава в установке90 35 нала. для диффузионной сварки биметаллических пар. С этой целью гранулят загружают в подогреваемую камеру, оплавляют, дегазируют при температуре выше 1000 С, а затем снижают температуру до требуемой и в расплав помещают сочленяемые пары, нагревают их в течение времени, необходимого для осуществления диффузионной сварки.Готовят и опробуют составы стекол.Химический состав и вязкостные параметры стекол. приведены в табл,1.Для исследований вязкостных свойств изготовленных стекол используют вискозиметр, работающий по принципу вращающихся коаксиальных цилиндров.Испытания стекол проводят при нагреве и сварке цилиндрических биметаллических заготовок ст.10-медь при 940-9600 СВ процессе испытаний контролируют способность заготовок погружаться в расплав, условия попадания с заготовками воздуха и последующий выход его из расплава, условия извлечения заготовок иэ расплава, реакционную и защитную способности расплава и качество сварки биметаллических пар.Результаты испытаний приведены в табл,2.Из данных табл,2 видно, что предлагаемые составы расплава инертны по отношению к нагреваемым заготов- кам, защищают от окисления, не затекают в зазоры свариваемых пар, в результате чего обеспечивают высокое качество сварки биметаллических заготовок. Качество сварки определя 1 З 01 6ют визуально по результатам плющения цилиндрических темплетов. Кроме того, процесс извлечения заготовок иэ расплава предлагаемого состава не 5 затруднен.Из-за высокой вязкости и худшей способности дегазироваться известный состав не обеспечивает удовлетворительной защиты от окис ления и, как результат этого,не дает удовлетворительного качества сварки заготовок. Кроме того, изза высокой вязкости расплава из него трудно извлекать заготовки, процесс 15 извлечения сопровождается большимвыносом стекла. Поэтому требуется систематически пополнять камеру новыми порциями стекла табл.2),Таким образом, использование пред лагаемого состава для беэокислительного нагрева металлических заготовок при термодиффуэионной сварке обеспечивает по сравнению с известным составом успешное осуществление процесг 5 сов диффузионной сварки и улучшениекачества иэделий за счет получения оптимальной вязкости, инертности, стабильности и обеспечение беэокислительного нагрева свариваемых парапри 800-1000 С, что особенно важно при термодиффуэионной сварке биметаллических заготовок,используемых при прокатке, например, волноводных радиорелейных труб. Предлагаемый составне содержит дефицитных и токсичных компонентов и не загрязняет окружающую атмосферу вредными выделениями и, следовательно 40 улучшает условия труда и техникибезопасности. обслуживающего персоХ Е х(бо х х о х Х ох К х о ц(б х х Ф Р 4 х Х о а о ода0ааФ Ц о Рф о М 901301 п 1 аИоЦ Хщобема В Ю Мол Иу йФо Ц Ъ Э х о х 4 Э х Рф о а оо Ц А 1 о Ю901301 4. Патент США У 3110399,кл. 207-10, 1964. Составитель Р,КлыковаРедактор С.Крупенина Техред И. Гайду Корректор А.ференц Заказ 12303/24 Тираж 586 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Формула изобретенияСостав для безокислительного нагрева металлических заготовок, преимущественно при термодиффузионной сварке, содержащий окиси кремния, бора и натрия, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения качества поверхности за счет повышения вязкости расплава и защиты от окисления,.он дополнительно содержит окись меди и магнетит при спедующем соотношении компонентов вес.%:Окись кремния 10-30 Окись бора 46-60 Окись натрия 21-26,6Окись меди 1,5-1,7Магнетит 1 ю 5-1 ф 7Источники информации,принятые во внимание при экспертизь1. Авторское свидетельство СССРУ 236223, кл. В 23 К 19/00, 1963.2. Авторское свидетельство СССРР 270220, кл, С 03 С 3/08, 1970.03. Авторское свидетельство СССРВ 511302, кл. С 03 С 3/08, 1976,