ON THE EFFECT OF DILUTION IN THE CONTACT GAP ON THE KINETICS OF AUTOVACUUMING DURING DIFFUSION WELDING OF TITANIUM
Authors: Булков А.Б. , Пешков В.В. , Корчагин И.Б. , Селиванов Г.В. 
Published: October 2022

Целью данной работы являлось исследование влияния разрежения воздуха в сварочной камере на развитие процесса автовакуумирования зазора между контактными поверхностями при диффузионной сварке. Исследования проводились на цилиндрических образцах диаметром 16 мм из титанового сплава ОТ4 и армко-железа, собранных с зазором 0,1 мм. На поверхности образцов из армко-железа путем отжига предварительно формировались оксидные пленки толщиной 70 мкм. Отжиг образцов осуществлялся в вакууме от 10 до 2,6 Па в интервале температур от 525 до 600 °С. По результатам изменения интерференционной окрашенности образцов из армко-железа и эллипсометрических измерений после вакуумного отжига определяли уменьшение толщины оксидной пленки. Установлено, что процессу растворения оксидного слоя на поверхности армко-железа предшествует некоторый период времени, названный инкубационным, в течение которого давление в контактном зазоре падает до давления упругости диссоциации оксидов железа. Длительность инкубационного периода растет с увеличением давления в вакуумной камере и существенно снижается с повышением температуры. Обработка экспериментальных данных показывает, что процесс автовакуумирования контактного зазора контролировался диффузией кислорода в титане. По результатам проведенных исследований получены зависимости, позволяющие оценивать время автовакуумирования контактного зазора в зависимости от степени разрежения воздуха и температуры нагрева

The purpose of this work is to study the effect of air vacuum in the welding chamber on the development of the process of auto-vacuuming the gap between the contact surfaces during diffusion welding. The studies were carried out on cylindrical samples with a diameter of 16 mm made of titanium alloy OT4 and armco-iron, assembled with a gap of 0.1 mm. Oxide films with a thickness of 70 microns were previously formed on the surface of armco-iron samples by annealing. Annealing of the samples was carried out in a vacuum from 10-2 to 2.6 Pa in the temperature range from 525 to 600 °C. According to the results of changes in the interference coloration of armco-iron samples and ellipsometric measurements after vacuum annealing, we determined a decrease in the thickness of the oxide film. We established that the process of dissolution of the oxide layer on the surface of armco-iron is preceded by a certain period of time, called incubation, during which the pressure in the contact gap drops to the pressure of the elasticity of the dissociation of iron oxides. The duration of the incubation period increases with increasing pressure in the vacuum chamber and decreases significantly with increasing temperature. The processing of experimental data shows that the process of autovacuuming of the contact gap was controlled by the diffusion of oxygen in titanium. According to the results of the conducted studies, we obtained dependences that allow estimating the time of autovacuuming of the contact gap depending on the degree of air dilution and heating temperature