ОСНОВИ ВИКОРИСТАННЯ ПОВЕРХНЕВИХ ФІЗИКО-ХІМІЧНИХ ПРОЦЕСІВ ДЛЯ ПРЕЦИЗІЙНОГО ЗВАРЮВАННЯ ТИСКОМ

Юрій В’ячеславович Фальченко; Олег Олександрович Новомлинець; Вячеславівна Лідія Петрушинець; Ірина В'ячеславівна Нагорна

Автор(и)

Юрій В’ячеславович Фальченко Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України, Україна
Олег Олександрович Новомлинець Чернігівський національний технологічний університет, Україна https://orcid.org/0000-0002-0774-434X
Вячеславівна Лідія Петрушинець Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України, Україна https://orcid.org/0000-0001-7946-3056
Ірина В'ячеславівна Нагорна Чернігівський національний технологічний університет, Україна https://orcid.org/0000-0002-5075-8712

Ключові слова:

дифузійне зварювання у вакуумі, поверхневі фізико-хімічні процеси, сублімовані прошарки, прецизійні нероз’ємні з’єднання

Анотація

Актуальність теми дослідження. Використання поверхневих фізико-хімічних процесів є перспективним засобом активації для прецизійного з'єднання металевих матеріалів.

Постановка проблеми. Сучасна теорія твердофазного з’єднання стосовно використання поверхневих процесів не може повною мірою визначати безпосередні критерії технології зварювання з мінімальним рівнем пластичної деформації.

Аналіз останніх досліджень і публікацій. При зварюванні у твердій фазі різних металів і сплавів використання попереднього підігріву деталей, що зварюються, у розведеному стані, може прискорити процес відновлення оксидних плівок та сублімації одного з матеріалів з наступною конденсацією на поверхню іншого.

Виділення не вирішених раніше частин загальної проблеми. Застосування сублімованих прошарків при зварюванні різнорідних матеріалів дозволяє отримати міцність на 15...20 % більше міцності з'єднань, зварених безпосередньо напряму. Однак у роботах не досліджено можливість використання таких прошарків для прецизійного зварювання тиском.

Постановка завдання. Дослідження впливу поверхневих фізико-хімічних процесів (самоочищення від оксидних плівок, сублімація та конденсація) на здатність до прецизійного зварювання тиском у вакуумі різнорідних металів.

Викладення основного матеріалу. Досліджено здатність до прецизійного зварювання тиском міді з молібденом та хромом через мідний сублімований прошарок та міді з титаном через сублімований прошарок з титану.

Висновки. Встановлено, що деформація основних матеріалів при зварюванні не перевищує 1 %, а міцність зварних з’єднань міді з молібденом та хромом становить 85…90 % від міцності основного матеріалу (міді), міцність з’єднань міді з титаном – 73…77 % міцності міді.

Запропоновано новий спосіб дифузійного зварювання у вакуумі через тонкі сублімовані активні прошарки. Розроблено новий технологічний процес ДЗВ міді з тугоплавкими металами та титаном з використанням спеціалізованої оснастки, яка дозволяє здійснювати дифузійне зварювання через сублімовані прошарки за один цикл в одній робочій камері.

Запропоновано модель формування нероз’ємних з’єднань при зварюванні тиском у твердій фазі з використанням поверхневих фізико-хімічних процесів.

Посилання

Кочергин К. А. Сварка давлением / К. А. Кочергин. – Л. : Машиностроение, 1972. – 216 с.

Окисление металлов / под ред. Ж. Бенара ; пер. с французского. – М. : Металлургия, 1967. – Т. 1. – 499 с.

Стычинский В. Б. Предупреждение образования окалины и методы очистки деталей / В. Б. Стычинский, С. Д. Бешелев. – М. : Машиностроение, 1964. – 132 с.

Савицкий Е. М. Металловедение сплавов тугоплавких металлов / Е. М. Савицкий, Г. С. Бурханов. – М. : Наука, 1971. – 356 с.

Гуляев Б. Б. Литье из тугоплавких металлов / Б. Б. Гуляев, О. Н. Магницкий, А. А. Демидов. – М.-Л. : Машиностроение, 1964. – 192 с.

Квасницкий В. Ф. О возгонке поверхностных пленок при соединении жаропрочных сплавов в твердом состоянии в вакууме / В. Ф. Квасницкий // Труды НКИ им. С. О. Макарова. – 1971. – Вып. 45. Технология судостроения и сварочного производства в судостроении.

Шмыков А. А. Закономерности взаимодействия контролируемых атмосфер с металлами / А. А. Шмыков // Металловедение и термическая обработка металлов. – 1967. – № 5. – С. 54–65.

Шмыков А. А. Термодинамика и кинетика процессов взаимодействия контролируемых атмосфер с поверхностью стали / А. А. Шмыков, В. Г. Хорошайлов, Е. Л. Гюлиханданов. – М. : Металлургия, 1991. –160 с.

Взаимодействие марганца, хрома и титана с воздухом в условиях автовакуумного нагрева при пайке / В. И. Рымарь, С. Н. Лоцманов, В. М. Радзиевский, В. Ю. Чернов // Сварочное производство. – 1973. – № 11. – С. 6–8.

Слепуха В. Т. Образование поверхностей, свободных от оксидных пленок при диффузной сварке в вакууме / В. Т. Слепуха // Сварочное производство. – 1965. – № 5. – С. 30–40.

Соколова Г. В. Взаимодействие ниобия с газами при высоких температурах и низких давлениях (обзор литературы) / Г. В. Соколова, С. Ф. Юрьев // Металловедение. – 1970. – № 14.

Куликов И. С. Термическая диссоциация соединений / И. С. Куликов. – М. : Металлургия, 1966. – 250 с.

Испарение и металлические свойства металлических материалов в вакууме (обзор литературы) / Н. Н. Грибов, Ю. И. Звездин, А. И. Мелькер, С. С. Шураков, В. А. Яковлев // Металловедение. – 1964. – № 8.

Дэшман С. Научные основы вакуумной техники : пер. с англ. / С. Дэшман. – М. : Мир, 1964. – 715 с.

Масс-спектрометрический анализ газов при прокате в вакууме / Н. А. Аникеев, Я. Б. Гуревич и др. // Известия Вузов. Черная металлургия. – 1969. – № 7. – С. 61–67.

Коллинз Д. Термическое обезгаживание электровакуумных материалов / Д. Коллинз, К. Тернбалл // Техника электронных ламп : материалы V Национальной конференции по технике электронных ламп. – М. : Изд-во иностр. лит., 1963. – С. 178–183.

Гельман А. C. О взаимодействии сталей с газами в условиях автовакуумного нагрева при сварке / А. C. Гельман, М. С. Барышев // Сварочное производство. – 1971. – № 5. – С. 9–11.

О кинетике выделения газов при прокатке в вакуум / Н. А. Аникеев, Я. Б. Гуревич и др. // Физика и химия обработки материалов. – 1970. – № 12. – С. 52–61.

Скибина Г. В. Исследование газоотделения нержавеющих сталей в динамическом высоком вакууме : автореф. дис. ... канд. техн. наук / Г. В. Скибина ; МВТУ им. Н. Е. Баумана. – М., 1970.

Норман С. Усовершенствования в области сварки металлов. Английский Патент, кл. 83(ч). В23к, № 919031 (РЖМЕТ, № 11, 1963, 11Е327П).

Семенов А. П. Схватывание металлов / А. П. Семенов. – М. : Машгиз, 1958. –280 с.

Вадило П. С. Кристаллизация металлов / П. С. Вадило. – М. : Металлургия, 1964. – 183 с.

Борисов А. Я. Исследование испаряемости нержавеющих сталей и никелевых жаропрочных сплавов в вакууме при высоких температурах / А. Я. Борисов, Г. В. Ильина, Ю. В. Соломко // Металловедение. – 1965. – № 9. – С. 124–131.

Methods for diffusion welding the superalloy Udimet 700 / Duvall D. S., Owszarski W. A., Paulonis D. F., King W. H. // Welding Journal». – 1972. – Issue 51, № 2. – Pp. 41–49.

Самоочистка от оксидов стыкуемых поверхностей при сварке в твердой фазе с нагревом / С. И. Кучук-Яценко, Г. К. Харченко, Ю. В. Фальченко и др. // Автоматическая сварка. – 1998. – № 2. – С. 16–23.

Гельман А. С. Основы сварки давлением / А. С. Гельман. – М. : Машиностроение, 1970. – 312 с.

Дослідження впливу сублімаційних процесів в стику на якість зварних хром-мідних з’єднань / Г. К. Харченко, О. О. Новомлинець, Д. М. Демиденко, Ю. В. Фальченко // Вісник ЧДТУ. – 2005. – № 22. – С. 91–93.

Falchenko Y. Diffusion welding of titanium with copper using surface physical and chemical processes / Falchenko Y., Novomlynets O. // Collection of Scientific Papers: Information, Technologies, Management and Society. – Riga, Latvia, 2015. – № 4 (12). – Pр. 184–191.