Способ диффузионной сварки

 

Изобретение относится к получению неразъемных соединений деталей из порошковых метариалов на основе железа диффузионной сваркой и может быть использовано в машиностроительных отраслях промышленности. Цель изобретения - повышение качества сварного соединения. Способ осуществляют следующим образом. Между свариваемыми поверхностями деталей из порошковых материалов, полученных прессованием, размещают трехслойную прослойку со средним слоем из никеля, детали нагревают, сдавливают и осуществляют изотермическую выдержку с последующим охлаждением. В качестве наружных слоев прослойки берут смесь порошков меди , оора и железа при следующем соотношении , мас.%: бор 0,03-0,5; медь 55-70; железо остальное. Указанную смесь наносят на свариваемые поверхности деталей при их прессовании,сдавливание в процессе сварки осуществляют усилием 0.01-0,03 МПа при температуре спекания свариваемых материалов. В процессе нагрева происходит образование жидкой фазы, которая заполняет зазор между соединяемыми поверхностями . Ё

СОЮЗ COBETCKÕX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (Il) (я)э В 23 К 20/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4650836/27 (22) 16.02.89 (46) 07.02.91. Бюл. М 5 (71) Московский авиационный технологический институт им. К.Э.Циолковского (72) А.П.Сысоев, А.В.Сергеев, В.И,Беляков, С.П.Гладкий, С.В.Колганов и Н.Н.Горькое (53) 621.791.66(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1194630, кл. В 23 К 20/16, 1985. (54) СПОСОБ ДИФФУЗИОННОЙ СВАРКИ (57) Изобретение относится к получению неразьемных соединений деталей иэ порошковых метариалов на основе железа диффузионной сваркой и может быть использовано в машиностроительных отраслях промышленности. Цель изобретения— повышение качества сварного соединения.

Способ осуществляют следующим образом.

Изобретение относится к области получения нерэзъемных соединений деталей из порошковых материалов на основе железа диффузионной сваркой и может быть использовано в машиностроительных отраслях промышленности.

Целью изобретения является повышение качества сварного соединения.

Способ осуществляют следующим образом.

В процессе прессования деталей из порошковых материалов на их соединяемые поверхности наносят смесь порошков со следующим соотношением компонентов, мас. : мерь 55-70; бор 0,03-0,5; железо остальное. и производят совместное прессование. По окончании прессования соедиМежду свариваемыми поверхностями деталей из порошковых материалов. полученных прессованием, размещают трехслойную прослойку со средним слоем из никеля, детали нагревают, сдавливают и осуществляют изотермическую выдержку с последующим охлаждением. В качестве наружных слоев прослойки берут смесь порошков меди, бора и железа при следующем соотношении, мас.g: бор 0,03-0,5; медь 55 — 70; железо остальное. Указаннук смесь наносят на свариваемые поверхности деталеи при их прессовании, сдавливание в процессе сварки осуществляют усилием 0.01-0 03

МПа при температуре спекания свариваемых материалов. В процессе нагрева происходит образование жидкой фазы, которая заполняет зазор между соединяемыми поверхностями. няемые поверхности обезжиривают ацетоном, размещают между ними фольгу иэ никеля и устанавливают их в камере вакуумной печи или установки диффузионной сварки.

Сварку-спекание осуществляют при температуре спекания свариваемых материалов под давлением 0,01-0,03 МПа.

В процессе нагрева деталей с прослойкой из смеси порошков железа, бора и меди выше происходит образование жидкой фазы, которая облегчает образование соединения между сопрягаемыми поверхностями путем заполнения зазора между соединяемыми поверхностям, величина которого зависит от шероховатости торцовых пуансонов, величины упругого воздействия после снятия давления прессования и дру1625625 гих факторов, что способствует повышению качества сварного соединения.

При содержании меди в материале подслоя менее 55 мас. основой при жидкофаэном спекании будет являться твердая фаза из частиц порошка железа, так как до

10;(жидкой меди при 1423 К растворяется в у-железе, кроме того, значительное количество жидкой фазы поглощается границами зерен частиц порошка железа, хотя этому и препятствует введение до 0,5 мас. ь бора. Поэтому образующейся жидкой фазы при наличии неравномерного зазора между соединяемыми поверхностями спекаемых прессовок и незначительного сжимающего усилия недостаточно для получения качественного соединения.

Увеличение содержания меди в материале прослойки выше 70 мас. проводит к тому, что основой при температуре, превышающей температуру плавления меди, становится жидкая фаза, в результате чего она вытекает из зоны контакта, увлекая с собой частицы порошка железа. При последующей кристаллизации в процессе охлаждения образуются наплывы, и требуется дополнительная механическая обработка для их удаления, Кроме того, в случае неравномерного нанесения материала подслоя по толщине возможно образование перекоса в процессе осадки под прижимающими усилием, что также требует дополнительной механической обработки.

Размещение между прослойками из меди бора и железа фольги никеля поиводит к дополнительному легированию как ее медной, так и железной составляющими.

В процессе изотермической выдержки при температуре спекания происходит полное растворение промежуточной никелевой прокладки, что увеличивает прочность сварного соединения.

При увеличении содержания бора более

0,5 мас. происходит образование боридов железа по границам зерен исходных частиц порошка железа, который снижает пластические характеристики прослойки и приводит к ее охрупчиванию. При содержании бора менее 0,03 мас. происходит увеличение пористости материала прослойки, что приводит к снижению ее механической прочности и, следовательно, к уменьшению прочности соединения в целом.

Наличие 30-45 мас.$ частиц порошка железа в прослойке обеспечивает в процес10

55 се незначительной деформации материала промежуточной прокладки при сварке-спекании образование твердофаэной прослойки. Иэотермическая выдержка при температурах спекания свариваемых материалов, превышающих температуру плавления меди, обеспечивает протекание процесса сплавообраэования по механизму растворение — осаждение.

Пример, На соединяемые поверхности железографитового сплава в процессе прессования при давлении 600 МПа наносили слой толщиной 1 мм смеси из порошка электролитической меди ПМС-1 (65 мас.$), порошка аморфного бора (0,3 мас.$) и порошка железа ПЖ-4М. Полученные детали после прессования обезжиривали ацетоном, размещали между ними фольгу никеля толщиной 50 мкм и производили их сборку. Собранные детали размещали сварочной камере, сдавливали усилием 0,03 МПа, Камеру вакуумировали до разрежения 2 . 10 Па и осуществляли нагрев деталей со скоростью 50 К/мин до

1473 К, что соответствует температуре спекания свариваемых материалов, а затем проводили изотермическую выдержку при этой температуре. По окончании сваркиспекания проводили охлаждение сваренных изделий до температуры 313 К. разгерметизировали камеру и удаляли готовые изделия. Испытания показали повышение прочности соединения на 8 — 12 .

Формула изобретения

Способ диффузионной сварки, при котором между свариваемыми поверхностями деталей из порошковых материалов, полученных прессованием, размещают трехслойную прослойку со средним слоем из никеля и наружными слоями иэ меди, детали сдавливают, нагревают и осуществляют иэотермическую выдержку с последующим охлаждением, отличающийся тем, что с целью повышения качества сварного соединения, в наружные слои прослойки дополнительно вводят бор и железо при следующем соотношении, мас. :

Бор 0,03 — 0,6

Медь 55-70

Железо Остальное и наносят их на свариваемые поверхности деталей при их прессовании, сдавливание осуществляют усилием 0,01 — 0.03 МПа, а нагрев — до температуры спекания свариваемых материалов.