СПОСОБ СВАРКИ ДАВЛЕНИЕМ С ПОДОГРЕВОМ
METHOD OF PRESSURE WELDING WITH HEATING

Изобретение относится к сварке давлением с подогревом и может быть использовано в различных областях машиностроения.
Известен способ сварки давлением с подогревом, при котором в конце сварки проводят изотермическую выдержку [Каракозов Э.С. и др. Диффузионная сварка титана. - М.: Металлургия, 1977. - С. 77-79].
Недостатком этого способа сварки является длительность процесса.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ сварки давлением [а.с. СССР №1151404, кл. B23K 20/00, Бюл. №15, 1985 г.], при котором детали нагревают до температуры ниже температуры рекристаллизации материала свариваемых деталей, сжимают, осуществляют изотермическую выдержку, превышающую порог рекристаллизации, при этом нагрев под изотермическую выдержку осуществляют по одну сторону зоны контакта, обеспечивая перемещение температурного поля и фронта рекристаллизации через зону контакта. Недостатком этого способа является длительность процесса сварки, вызванная затрудненностью смятия поверхностных микронеровностей, формирования сплошного физического контакта и активации контактных поверхностей свариваемых деталей на стадии сжатия деталей в условиях действия нормальных напряжений деформирования.
Задача изобретения - сокращение продолжительности процесса сварки за счет интенсификации смятия поверхностных микронеровностей, формирования сплошного физического контакта и активации контактных поверхностей свариваемых деталей.
Поставленная задача достигается тем, что согласно способу сварки давлением металлических деталей, при котором осуществляют нагрев зоны сварки до температуры ниже температуры рекристаллизации материала свариваемых деталей, сжатие свариваемых деталей с последующим нагревом под изотермическую выдержку по одну сторону зоны контакта, обеспечивая перемещение температурного поля и фронта рекристаллизации через зону контакта, перед нагревом зоны сварки до температуры ниже температуры рекристаллизации материала свариваемых деталей осуществляют сжатие деталей, нагрев зоны сварки до температуры ниже температуры рекристаллизации материала свариваемых деталей, причем нагрев зоны сварки до температуры ниже температуры рекристаллизации материала свариваемых деталей осуществляют по одну сторону контакта, перемещая температурное поле через зону контакта.
Способ осуществляют следующим образом. Свариваемые металлические детали сжимают и нагревают зону сварки до температуры ниже температуры рекристаллизации материала свариваемых деталей, причем нагрев осуществляют по одну сторону контакта, перемещая температурное поле через зону контакта. Вследствие разупрочнения металла при нагреве происходит пластическое деформирование поверхностных микронеровностей в зоне контакта, формирование сплошного физического контакта между поверхностями соединяемых деталей, активация контактных поверхностей и сварка. После сварки осуществляют изотермическую выдержку при температуре, превышающей порог рекристаллизации. Нагрев под изотермическую выдержку осуществляют по одну сторону зоны контакта и по достижении расчетной температуры температурное поле и фронт рекристаллизации перемещают через зону контакта.
Благодаря тому что перемещение температурного поля через зону контакта при нагреве деталей до температуры ниже температуры рекристаллизации приводит к возникновению в зоне контакта градиента температур и неравномерному тепловому расширению свариваемых деталей, в поверхностных слоях соприкасающихся поверхностей свариваемых деталей возникают напряжения сдвига, локализующие пластическое деформирование металлов в зоне контакта, интенсифицирующие смятие поверхностных микронеровностей, формирование сплошного физического контакта между свариваемыми деталями и активацию контактных поверхностей.
Пример
Сваривают металлические детали из дисперсно-упрочненного сплава на основе никеля. Свариваемые детали сдавливают усилием 136 МПа. Нагрев металлических деталей осуществляют на расстоянии 20-25 мм от зоны контакта до температуры 1000°C, после чего температурное поле перемещают в течение 20 минут со скоростью 100 мм/ч, переходя зону контакта. Затем осуществляют изотермическую выдержку. На расстоянии 20-25 мм от зоны контакта температуру повышают до 1260°C, после чего температурное поле перемещают в течение 15 минут со скоростью 100 мм/ч, переходя через зону контакта. Металлографический анализ показывает отсутствие границы соединения.
Использование предлагаемого изобретения по сравнению с известным, позволит сократить продолжительность процесса сварки за счет протекания стадий формирования физического контакта и активации контактных поверхностей в условиях действия сдвиговых напряжений.