×
27.04.2015
216.013.476a

СПОСОБ ДИФФУЗИОННОЙ СВАРКИ В ВАКУУМЕ БЕЗ ПРИЛОЖЕНИЯ ВНЕШНЕГО ДАВЛЕНИЯ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к способу диффузионной сварки изделий из разнородных материалов и может быть использовано для бронзирования внутренних, глубоких отверстий корпусов плунжерных гидронасосов, работающих в условиях трения-скольжения. Охватываемую деталь в виде втулки устанавливают в охватывающую деталь с зазором 0,02-0,05 мм. При этом охватываемую деталь выполняют из металла с коэффициентом термического расширения, большим, чем коэффициент термического расширения металла охватывающей детали. Охватываемую деталь, установленную в охватывающую деталь, подвергают дорнованию с натягом 0,25-0,75 мм. Затем осуществляют нагрев деталей в вакууме не ниже 1-10 мм р.ст. до температуры 0,5-0,7 Т, где Т - температура плавления менее тугоплавкого металла. 1 з.п. ф- лы, 2 ил., 2 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для бронзирования внутренних отверстий малого диаметра, например плунжерных гидронасосов высокого давления, корпусов подшипников скольжения.

Широко известна технология соединения металлов, сплавов путем диффузионной сварки в вакууме (Диффузионная сварка металлов: Справочник / Под редакцией Н.Ф. Казакова. М.: Машиностроение, 1981. 271 С.).

Известен также способ «диффузионной сварки труб внахлестку» (Патент РФ №2164198, опубликован 20.03.2001), при котором раскатка свариваемых труб осуществляется в вакуумной камере, что усложняет данный технологический процесс.

Наиболее близким по технической сущности является способ соединения однородных по химическому составу сталей путем теплового натяга (Патент РФ №2271914, МПК B23P 11/02, опубликовано 20.03.2006. Бюл. №8). Сущность этого способа заключается в том, что охлажденный стержень устанавливается в отверстие нагретой детали, последующее выравнивание температуры обеспечивает неподвижность элементов соединения.

Далее полученное соединение нагревают до температуры рекристаллизации, при которой происходит диффузионная сварка.

Способ предназначен для заварки литейных технологических отверстий.

Недостатками данного способа являются:

- способ не предназначен для сварки разнородных металлов;

- не предусмотрено использование вакуумного нагрева, что не позволяет исключить наличие окислов в зоне сварки, а тепловой натяг, т.е. напряжения в зоне соединения релаксируют уже в процессе нагрева и диффузионная сварка не может быть реализована;

- нет оценки адгезионной прочности, по-видимому, для заварки литейных технологических отверстий высокая адгезионная прочность и не требуется.

Отмеченные недостатки не позволяют использовать данный способ для получения прочного диффузионного соединения разнородных металлов, сплавов и изделий из них.

Техническая задача изобретения - создание простой, воспроизводимой технологии, например бронзирования небольших по диаметру и глубоких отверстий в стальном корпусе, без приложения внешнего давления механическим способом.

Поставленная задача достигается тем, что способ диффузионной сварки металлических изделий включает установку охватываемой детали в охватывающую деталь с последующим их нагревом, причем охватываемая деталь, выполненная в виде втулки, металл которой имеет коэффициент термического расширения больше, чем металл охватывающей детали, в которую она устанавливается с зазором 0,02…0,05 мм (больший зазор снижает эффективность дорнования), подвергается дорнованию с натягом 0,25…0,75 мм, а далее осуществляется нагрев в вакууме не ниже 1·10-5 мм р.ст. при температуре 0,5…0,7 Тпл менее тугоплавкого металла. Относительно высокий вакуум не только исключает окисление свариваемых поверхностей, но и имеющиеся окислы при температуре 750°C и выдержке при ней испаряются (сублимируют), что обеспечивает качественную диффузионную сварку. Выбранная температура 750°C соответствует 0,61 Тпл меди, то есть находится в рекомендованном теорией интервале.

Сравнение заявляемого изобретения с прототипом показывает, что оно отличается следующими признаками:

- охватываемая деталь, выполненная в виде втулки, металл которой имеет коэффициент термического расширения больше, чем металл охватывающей детали;

- втулка устанавливается в охватывающую деталь с зазором 0,02…0,05 мм и подвергается дорнованию с натягом 0,25…0,75 мм;

- затем осуществляется нагрев в вакууме не ниже 1·10-5 мм р.ст. при температуре 0,5…0,7 Тпл менее тугоплавкого металла.

Поэтому можно предположить, что заявляемое техническое решение соответствует критерию «новизна».

Изобретение осуществляется с применением известных технологических процессов, поэтому оно соответствует критерию «промышленная применимость».

В изобретении вместо «внешнего давления», необходимого для диффузионной сварки, предлагается использовать различие коэффициентов термического расширения свариваемых разнородных металлов, сплавов, что при нагревании соответствующих узлов, конструкций обеспечивает достаточное давление в зоне сварки в вакууме. Свойства металлов с различными коэффициентами термического расширения известны. Однако при проведении патентно-информационных исследований не была выявлена заявляемая совокупность признаков, которая обеспечивала достигнутую прочность соединения, при сварке разнородных металлов, в частности бронзирования стальных изделий. Поэтому заявляемое изобретение соответствует критерию «изобретательский уровень».

Фиг.1 - Схема дорнования бронзовой втулки (а), как показано на позиции (б): 1 - втулка; 2 - корпус из стали 18ХГТ; 3 - основание; 4 - дорн. И схема определения адгезионной прочности сварного соединения (в), где 5 - бронзовая втулка; 6 - основание из стали 20; 7 - корпус из стали 18ХГТ; 8 - пуансон.

Фиг.2 - Зависимость «волнистости» зоны контакта сварного соединения от величины натяга: а) 0,25 мм; б) 0,50 мм; в) 0,75 мм. Эта «волнистость» обусловлена различиями в твердости структурных составляющих перлита и феррита стали 18ХГТ.

ПРИМЕР КОНКРЕТНОГО ВЫПОЛНЕНИЯ

Бронзовая (БрО10) втулка (фиг.1a, DH=23,8-0,2 мм, d=16-0,1 мм, h=50+1,0) устанавливается в корпус из стали 18ХГТ на основание из стали 20 (фиг.1б). Далее на прессе осуществляется дорнование с натягом, в данном случае - 0,5 мм ((Dдорн.-d)/2), в результате дорнования втулка плотно прилегает к корпусу. Полученное соединение помещается в вакуумную печь СШВЭ-1,25/25И2 и при вакууме не ниже 1·10-5 мм р.ст. нагревается до температуры 750°C и выдерживается при этой температуре 15 минут. В процессе нагрева бронзовая втулка, коэффициент термического расширения которой (α=18,5·10-6), расширяется больше, чем стальной корпус (α=13,6·10-6), что обеспечивает в зоне сварки давление более 40 МПа - это и обусловливает качественную диффузионную сварку.

Далее производилось определение адгезионной прочности соединения бронза БрО10 - сталь 18ХГТ путем «выпрессовки» втулки из стального корпуса (схема представлена на фиг.1в). Адгезионная прочность оценивалась величиной напряжения сдвига бронзовой втулки относительно корпуса

где SCB=πDHh, мм2

Таким образом, в процессе дорнования бронзовая втулка запрессовывается в стальной корпус.

Внутренняя поверхность стального корпуса перед дорнованием может иметь разную шероховатость Ra, мкм или резьбу разного шага и глубины. Впадины этой резьбы в процессе дорнования «заполняются» бронзой, а после диффузионного отжига получается соединение с высокой адгезионной прочностью.

В табл.1, 2 показано влияние способов подготовки поверхностей стального корпуса (шероховатость, параметры резьбы) и величины натяга при дорновании на адгезионную прочность соединений после диффузионной сварки. При этом установлено, что чем больше шероховатость поверхности втулки, тем выше адгезионная прочность соединения после диффузионной сварки (см. табл.1), а параметры резьбы на корпусе перед дорнованием влияют по-разному, показано в табл.1 и 2.

Таблица 1
Влияние шероховатости и шага резьбы на поверхности корпуса из стали 18ХГТ, перед установкой в него дорнуемой втулки из бронзы БрО10, на адгезионную прочность соединения
Ra, мкм Шаг резьбы, мм при ее глубине 0,5 мм
2,2 3,5 5,5 1 2 4
τсдв, МПа
12,1 26,1 30,6 88,5 51,7 29,3
Примечание: Дорнование осуществлялось с постоянным натягом 0,5 мм.

Таблица 2
Влияние высоты резьбы на поверхности корпуса и натяга при дорновании на адгезионную прочность соединения
Параметры резьбы на стальной втулке Натяг при дорновании, мм
0,25 0,50 0,75
τсдв, МПа
М24×1,5 hвыступов=0,5 мм неполная резьба 92,2 142,1 156,0
М24×1,5 hвыступов=1,2 мм 166,0 188,4 188,3

Таким образом, предлагаемый способ бронзирования внутренних отверстий обеспечивает прочное соединение деталей без приложения внешнего давления.


СПОСОБ ДИФФУЗИОННОЙ СВАРКИ В ВАКУУМЕ БЕЗ ПРИЛОЖЕНИЯ ВНЕШНЕГО ДАВЛЕНИЯ
СПОСОБ ДИФФУЗИОННОЙ СВАРКИ В ВАКУУМЕ БЕЗ ПРИЛОЖЕНИЯ ВНЕШНЕГО ДАВЛЕНИЯ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 10.
20.09.2014
№216.012.f4f5

Порошковый антифрикционный материал

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к антифрикционным материалам для газотермического напыления. Может использоваться в машиностроении при производстве, модернизации и ремонте подшипников скольжения. Порошковый антифрикционный материал содержит 65-80 мас.% порошка...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002528542
Дата охранного документа: 20.09.2014
27.09.2014
№216.012.f83c

Способ получения декоративного рельефного изображения на поверхности плоского изделия из древесины

Изобретение относится к области деревообработки и может быть использовано в мебельной промышленности при изготовлении декоративных рельефных изображений на поверхностях деревянных фасадных элементов мебели. Способ получения декоративного рельефного изображения включает прессование заготовки до...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529385
Дата охранного документа: 27.09.2014
20.03.2015
№216.013.3385

Состав для удаления минеральных отложений

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для химической очистки технологического оборудования от отложений малорастворимых солей. Состав для удаления минеральных отложений содержит нитрилтриметиленфосфоновую (НТФ), метилиминодиметиленфосфоновую (МНДФ), соляную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544664
Дата охранного документа: 20.03.2015
20.07.2015
№216.013.64d7

Способ определения объемной твердости древесины

Изобретение относится к области древесиноведения и деревообрабатывающей промышленности и касается оценки механических свойств натуральной и модифицированной древесины. Сущность: осуществляют вдавливание пуансона в массив образца древесины и формирование углубления. Углубление формируют в виде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002557362
Дата охранного документа: 20.07.2015
20.07.2015
№216.013.64dc

Способ оценки водостойкости защитно-декоративного покрытия

Изобретение относится к области деревообработки и может быть использовано в мебельной промышленности при оценке эксплуатационных свойств (водостойкости) защитно-декоративного покрытия на деталях изделий из древесины и древесных материалов. Испытуемый образец предварительно взвешивают,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002557367
Дата охранного документа: 20.07.2015
27.10.2015
№216.013.8818

Способ внесения арборицидов при валке деревьев мягколиственных пород

Изобретение относится к лесному хозяйству и может быть использовано для подавления корнеотпрысковой и порослевой способности мягколиственных древесных пород. Спиливание деревьев производят бензопилой, предварительно залив масляно-арборицидную смесь в емкость для масла, предназначенную для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002566443
Дата охранного документа: 27.10.2015
13.01.2017
№217.015.6748

Способ предотвращения минеральных отложений и коррозии

Изобретение относится к способам предотвращения отложений минеральных солей, коррозии и может быть использовано в системах водоподготовки, где вода используется в качестве хладагента, теплоносителя, гидротранспорта. Способ предотвращения минеральных отложений и коррозии ведут путем введения в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002591975
Дата охранного документа: 20.07.2016
25.08.2017
№217.015.c239

Способ снятия внутренних напряжений в полимерных покрытиях

Изобретение относится к лакокрасочным покрытиям на металлических поверхностях и может быть использовано при формировании лакокрасочного покрытия на изделиях из древесины и древесных материалах. Описывается способ снятия внутренних напряжений лакокрасочных покрытий на металлических поверхностях,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002617780
Дата охранного документа: 26.04.2017
29.12.2017
№217.015.fbe9

Способ сушки пиломатериалов

Изобретение относится к способам сушки древесины и может быть использовано в лесной и деревообрабатывающей промышленности. В изобретении измерение температуры для открытия заслонки канала производят на поверхности и в центральной части одной из досок, находящейся в середине штабеля, а открытие...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002638229
Дата охранного документа: 12.12.2017
10.05.2018
№218.016.40d7

Сбрасыватель круглых лесоматериалов с продольного конвейера

Изобретение предназначено для сбрасывания круглых лесоматериалов с продольного конвейера в лесонакопитель. На раме (3) установлены наклонный неподвижный борт (4) с отверстиями (5) и образующий с ним лоток поворотный борт (6). В нижней части поворотного борта (6) жестко закреплен L-образный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002649113
Дата охранного документа: 29.03.2018
Показаны записи 1-10 из 10.
20.09.2013
№216.012.6a68

Система обнаружения лесного пожара

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано при обнаружении пожаров в лесных массивах. Технический результат - раннее локальное обнаружение возникновения лесного пожара и оперативное бесконтактное оповещение о его возникновении принимаемыми операторами. Система...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492891
Дата охранного документа: 20.09.2013
27.09.2014
№216.012.f83c

Способ получения декоративного рельефного изображения на поверхности плоского изделия из древесины

Изобретение относится к области деревообработки и может быть использовано в мебельной промышленности при изготовлении декоративных рельефных изображений на поверхностях деревянных фасадных элементов мебели. Способ получения декоративного рельефного изображения включает прессование заготовки до...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529385
Дата охранного документа: 27.09.2014
20.03.2015
№216.013.3385

Состав для удаления минеральных отложений

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для химической очистки технологического оборудования от отложений малорастворимых солей. Состав для удаления минеральных отложений содержит нитрилтриметиленфосфоновую (НТФ), метилиминодиметиленфосфоновую (МНДФ), соляную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544664
Дата охранного документа: 20.03.2015
20.07.2015
№216.013.64d7

Способ определения объемной твердости древесины

Изобретение относится к области древесиноведения и деревообрабатывающей промышленности и касается оценки механических свойств натуральной и модифицированной древесины. Сущность: осуществляют вдавливание пуансона в массив образца древесины и формирование углубления. Углубление формируют в виде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002557362
Дата охранного документа: 20.07.2015
20.07.2015
№216.013.64dc

Способ оценки водостойкости защитно-декоративного покрытия

Изобретение относится к области деревообработки и может быть использовано в мебельной промышленности при оценке эксплуатационных свойств (водостойкости) защитно-декоративного покрытия на деталях изделий из древесины и древесных материалов. Испытуемый образец предварительно взвешивают,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002557367
Дата охранного документа: 20.07.2015
27.10.2015
№216.013.8818

Способ внесения арборицидов при валке деревьев мягколиственных пород

Изобретение относится к лесному хозяйству и может быть использовано для подавления корнеотпрысковой и порослевой способности мягколиственных древесных пород. Спиливание деревьев производят бензопилой, предварительно залив масляно-арборицидную смесь в емкость для масла, предназначенную для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002566443
Дата охранного документа: 27.10.2015
13.01.2017
№217.015.6748

Способ предотвращения минеральных отложений и коррозии

Изобретение относится к способам предотвращения отложений минеральных солей, коррозии и может быть использовано в системах водоподготовки, где вода используется в качестве хладагента, теплоносителя, гидротранспорта. Способ предотвращения минеральных отложений и коррозии ведут путем введения в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002591975
Дата охранного документа: 20.07.2016
25.08.2017
№217.015.c239

Способ снятия внутренних напряжений в полимерных покрытиях

Изобретение относится к лакокрасочным покрытиям на металлических поверхностях и может быть использовано при формировании лакокрасочного покрытия на изделиях из древесины и древесных материалах. Описывается способ снятия внутренних напряжений лакокрасочных покрытий на металлических поверхностях,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002617780
Дата охранного документа: 26.04.2017
29.12.2017
№217.015.fbe9

Способ сушки пиломатериалов

Изобретение относится к способам сушки древесины и может быть использовано в лесной и деревообрабатывающей промышленности. В изобретении измерение температуры для открытия заслонки канала производят на поверхности и в центральной части одной из досок, находящейся в середине штабеля, а открытие...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002638229
Дата охранного документа: 12.12.2017
15.06.2023
№223.018.79a7

Способ изготовления подшипников скольжения

Изобретение может быть использовано для изготовления подшипников скольжения с бронзированной рабочей поверхностью. Бронзовую втулку из бронзы БрЖНА устанавливают в корпус, коэффициент термического расширения которого ниже, чем у втулки, с зазором 0,02-0,05 мм. Проводят дорнование втулки с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002797869
Дата охранного документа: 09.06.2023
+ добавить свой РИД