Способ соединения деталей из жаропрочных никелевых сплавов

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при ремонте изделий, работающих при больших циклических нагрузках и высокой температуре. Способ включает охлаждение в жидком азоте охватываемой детали, введение ее в охватывающую. Охватываемую деталь выполняют из однородного с охватывающей жаропрочного никелевого сплава. После выравнивания температуры соединения производят его нагрев до температуры рекристаллизации и осуществляют изотермическую выдержку. Происходит протекание структурных и фазовых превращений в соединении. В результате повышается качество соединения деталей. 1 табл.

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для заварки отверстий в изделиях из жаропрочных никелевых сплавов, которые работают при больших циклических нагрузках и высокой температуре.

Известен способ соединения деталей с натягом термическим методом путем охлаждения одной из соединяемых деталей, фиксации взаимного расположения и перемещения в осевом направлении. Охватываемая деталь свободно вводится в охватывающую деталь (а.с. СССР №867592, В 23 Р 11/02, 1979).

Недостатком известного способа является низкое качество соединения деталей из жаропрочных никелевых сплавов, которое работает при больших циклических нагрузках и высокой температуре.

Наиболее близким по технической сущности является способ соединения деталей с натягом и тепловым воздействием. Охватываемую деталь охлаждают в жидком азоте и вводят в охватывающую деталь. Уменьшение диаметра (в мкм) посадочной поверхности определяют по формуле

Δd =δ+i,

где δ - наибольший натяг для данного соединения,

i - минимальный зазор, обеспечивающий свободную посадку при сборке

(Справочник технолога-машиностроителя, под ред. А.Г.Косиловой, Р.К.Мещерякова, М.: Машиностроение, том 1, с 646-649).

Недостатком известного способа является низкое качество соединения деталей из жаропрочных никелевых сплавов, которое работает при больших циклических нагрузках и высокой температуре.

Цель - повышение качества соединения деталей из жаропрочных никелевых сплавов, которое работает при больших циклических нагрузках и высокой температуре.

Поставленная цель достигается тем, что предложен способ соединения деталей из жаропрочных никелевых сплавов, включающий охлаждение охватываемой детали в жидком азоте, введении ее в охватывающую, выполненную из однородного с охватываемой деталью жаропрочного никелевого сплава, выравнивание температуры полученного соединения, последующий нагрев полученного соединения до температуры рекристаллизации и протекания структурных и фазовых превращений и изотермическую выдержку.

Техническое решение разработано для заварки отверстий в турбинных лопатках из жаропрочных никелевых сплавов, которые работают при больших циклических нагрузках и высокой температуре. Обычно дефектные места в жаропрочных никелевых сплавах разделывают и заваривают аргонодуговой сваркой металлом одного класса с основным металлом. Недостатком данного способа является изменение поверхностного слоя основного металла, возникают термические напряжения.

В предлагаемом техническом решении в процессе диффузионной сварки отсутствует внешнее давление на свариваемые детали. Давление возникает за счет структурных и фазовых превращений в свариваемых деталях.

Способ реализуют следующим образом.

Из однородного с охватывающей деталью материала изготавливают охватываемую деталь. Охватываемую деталь охлаждают в жидком азоте до размера, обеспечивающего свободную посадку при сборке. Охватываемую деталь вводят в охватывающую деталь. После выравнивания температуры соединения соединение нагревают до температуры рекристаллизации и осуществляют изотермическую выдержку. За счет протекания процессов растворения γ'-фазы в сплаве охватываемая деталь расширяется и обеспечивает давление, необходимое для диффузионной сварки соединения.

Пример конкретного выполнения

Для заварки литейных технологических отверстий в лопатке из сплава ЖС36ВИ изготовлены вставки 03 мм из сплава ЖС36ВИ (охватываемая деталь). Подготовили внутреннюю поверхность литейного технологического отверстия, охладили вставку в жидком азоте и ввели в технологическое отверстие. Выровняли температуру соединения. Лопатку установили в вакуумную печь, нагрели до 1050°С, осуществили выдержку при этой температуре в течение 4 часов. Одновременно убрали литейное технологическое отверстие по существующей технологии пайки: лопатка из сплава ЖС36ВИ, вставка из сплава ВЖ98, припой ВПр 36, нагрев до температуры пайки 1290°С в течение 20 мин. После охлаждения лопатки разрезали по месту вставки и провели металлографический контроль.

В таблице приведены средние результаты контроля.

Метод	Глубина измененного слоя в месте сварки, мкм	Наличие пор	Микротрещины на границе сварки
Существующий	300	есть	есть
Предлагаемый	10	нет	нет

Нагрев сварного соединения в область растворения γ'-фазы обеспечивает диффузионную сварку вставок и высокое качество границы сварного соединения.

Предлагаемый способ соединения деталей повышает качество соединения деталей из жаропрочных никелевых сплавов, которое работает при больших циклических нагрузках и высокой температуре.

Способ соединения деталей из жаропрочных никелевых сплавов, отличающийся тем, что он включает охлаждение охватываемой детали в жидком азоте, введение ее в охватывающую деталь, выполненную из однородного с охватываемой деталью жаропрочного никелевого сплава, выравнивание температуры полученного соединения, последующий нагрев полученного соединения до температуры рекристаллизации и протекания структурных и фазовых превращений и изотермическую выдержку.