ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ОСНАСТКА УСТАНОВКИ ДЛЯ ДИФФУЗИОННОЙ СВАРКИ ТИТАНОВЫХ ТОНКОСТЕННЫХ СЛОИСТЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Полезная модель относится к оборудованию для диффузионной сварки, а именно, к технологической оснастке установки для диффузионной сварке и может быть использована при изготовлении сварных титановых тонкостенных слоистых конструкций, например, сотопакетов, решеток выпускного окна ускорителя электронов.
Известна технологическая оснастка устройства для диффузионной сварки тонкостенных слоистых конструкций, выполненная в виде устанавливаемых в контейнере стальных листов для размещения между ними свариваемой конструкции (описание к патенту на изобретение RU 2345874, МПК В23К 20/14 (2006.01), В23К 20/26 (2006.01), опубликовано 10.02.2009, прототип).
Одной из проблем известной оснастки является также процесс «схватывания» титановых обшивок со стальными технологическими листами, который периодически происходит при многократных применениях оснастки. В этом случае готовые сотопакеты, как правило, отбраковываются, что ведет к серьезным экономическим издержкам, учитывая высокую стоимость готовой продукции.
Другая проблема связана с газонасыщением поверхностных слоев титана при контакте со стальными листами в условиях диффузионной сварки, что снижает ресурс сварных конструкций.
И, кроме того, в условиях диффузионной сварки при контакте титана со стальной оснасткой из-за наличия трения имеет место сдерживание сталью деформации титана, т.е. происходит так называемое «контактное упрочнение» титана. Поскольку в основе образования диффузионного соединения лежит высокотемпературная деформация свариваемых заготовок под действием сжимающего давления, то развитие «контактного упрочнения» приводит к снижению скорости ползучести титана и ухудщению качества диффузионного соединения.
Задача полезной модели - повышение качества сварного соединения и ресурса титановых сварных конструкций.
Технический результат - снижение контактного трения между стальной оснасткой и титановыми деталями свариваемой конструкции и снижение науглероживания титанового материала.
Технический результат достигается тем, что в технологической оснастке установки для диффузионной сварки титановых тонкостенных слоистых конструкций, выполненной в виде устанавливаемых в контейнере стальных листов для размещения между ними свариваемой конструкции, последние в области их контакта со свариваемой конструкцией снабжены покрытием из порошка карбида или нитрида бора с размером микрочастиц не более 20 мкм. Покрытие получено нанесением суспензии нитрида или карбида бора на основе этанола.
Выбор покрытия из порошка нитрида или карбида бора обусловлен тем, что последние устойчивы к температурам до 2000°С в атмосфере с инертным газом и обладают антифрикционными свойствами при использовании в качестве присадок в смазочных материалах.
Выбранный размер микрочастиц порошка меньше, чем обычная шероховатость поверхности стального листа. Этим обеспечивается беспрепятственное внедрение микрочастиц карбида или нитрида бора в неровности поверхности стального листа. Образуется слой покрытия, препятствующий контакту стали с титаном и развитию «контактного упрочнения» на поверхности свариваемой конструкции в области приложения сжимающего давления. Он защищает также поверхностные слои титановой конструкции от газонасыщения в процессе диффузионной сварки, а также предотвращает налипание титана на стальные листы.
На рисунке изображена установка для диффузионной сварки титановых тонкостенных слоистых конструкций.
Установка для диффузионной сварки слоистых титановых конструкций состоит из термокомпрессионной камеры 1, включающей нагревательные элементы 2, систему обеспечения рабочего вакуума 11 и контейнер 3 в виде герметичной оболочки из пластичного тонколистового металла для размещения в нем между технологическими стальными листами 4, 5 свариваемой конструкции, состоящей из титановой фольги 6 заключенной между титановыми решетками 7, 8. Технологические стальные листы 4, 5 на поверхности, обращенной к свариваемой конструкции, снабжены покрытием 9, 10 из порошка карбида или нитрида бора с размером микрочастиц не более 20 мкм.
Получают покрытие 9, 10 нанесением на стальные листы мелкодисперсной суспензии нитрида или карбида бора на основе этанола, с использованием, например, HeBoCoat20E/21E на основе порошка гексанального нитрида бора и этанола с органическими добавками (производитель HENZE Boron Nitride Products GmbH Германия).
Суспензия/аэрозоль марки HeBoCoat20E/21E при температуре до 200°С обеспечивает высокое сцепление нитридборных частиц со стальной поверхностью технологических листов 4, 5.
Состав наносят путем покраски или распыления тонким покрывающим слоем. Время высыхания короткое и зависит от температуры. Технологические листы готовы к использованию, как только исчезнет запах этанола.