RU2666818C1 - Способ изготовления диффузионной сваркой трубчатых переходников титан - нержавеющая сталь - Google Patents
Способ изготовления диффузионной сваркой трубчатых переходников титан - нержавеющая сталь Download PDFInfo
- Publication number
- RU2666818C1 RU2666818C1 RU2017132744A RU2017132744A RU2666818C1 RU 2666818 C1 RU2666818 C1 RU 2666818C1 RU 2017132744 A RU2017132744 A RU 2017132744A RU 2017132744 A RU2017132744 A RU 2017132744A RU 2666818 C1 RU2666818 C1 RU 2666818C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- titanium
- stainless steel
- welding
- temperature
- adapter
- Prior art date
Links
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 title claims abstract description 21
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 21
- 239000010936 titanium Substances 0.000 title claims abstract description 17
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 16
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 16
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 9
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229920002037 poly(vinyl butyral) polymer Polymers 0.000 claims abstract description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 102220504526 Dolichyl-diphosphooligosaccharide-protein glycosyltransferase subunit 4_V23K_mutation Human genes 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- ZTQSAGDEMFDKMZ-UHFFFAOYSA-N Butyraldehyde Chemical compound CCCC=O ZTQSAGDEMFDKMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 1
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000010399 physical interaction Effects 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/16—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating with interposition of special material to facilitate connection of the parts, e.g. material for absorbing or producing gas
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/22—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано для сварки в вакууме трубчатых переходников титан - нержавеющая сталь. Телескопически соединяют, нагревают, деформируют и выдерживают при температуре диффузионной сварки трубчатую деталь переходника из титана и расположенную снаружи нее трубчатую деталь переходника из нержавеющей стали. На внутренней поверхности переходника из нержавеющей стали предварительно выполняют кольцевые канавки глубиной не более 0,5 мм, которые перед сваркой заполняют суспензией из поливинилбутираля и ультрадисперсного порошка никеля с содержанием ультрадисперсного порошка никеля от 61 до 80%. На первом этапе диффузионную сварку проводят при температуре 950-975°С, а на втором - при температуре 765-815°С. Интервал между этапами выбирают равным от 300 до 600 секунд, а время выдержки на втором этапе выбирают в диапазоне 61-158 секунд. Изобретение обеспечивает повышение качества механического сцепления деталей трубчатых переходников титан - нержавеющая сталь.
Description
Изобретение относится к области сварки, а более конкретно к технологии изготовления диффузионной сваркой в вакууме трубчатых переходников титан - нержавеющая сталь.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к изобретению является способ диффузионной сварки трубчатых переходников титан-нержавеющая сталь, заключающийся в том, что телескопически соединяют, нагревают, деформируют и выдерживают при температуре диффузионной сварки трубчатую деталь переходника из титана и расположенную снаружи нее трубчатую деталь переходника из нержавеющей стали, на внутренней поверхности которой выполнены кольцевые канавки с глубиной не более 0,5 мм, которые перед сваркой заполняют суспензией из поливинилбутираля и ультрадисперсного порошка никеля, с содержанием ультрадисперсного порошка никеля от 61% до 80% (Патент РФ №2617807, МПК В23К 20/16, В23К 20/22, В23К 101/06, опубл. 26.04.2017).
Недостатком вышеуказанного способа является то, что в процессе сварки металл трубчатой детали переходника из титана сохраняет высокую твердость и происходит разрушение профиля кольцевых канавок на внутренней поверхности трубчатой детали переходника из нержавеющей стали в процессе сварочной деформации. В результате не происходит удовлетворительного механического сцепления свариваемых трубчатых деталей переходника, снижается их конструкционная прочность.
Помимо этого недостатка при применении известного способа распределение суспензии из поливинилбутираля и ультрадисперсного порошка никеля происходит неравномерно по поверхностям свариваемых деталей и, как следствие, размер диффузионной зоны и механические свойства дифференциальны на различных участках сварного соединения.
Задачей настоящего изобретения является повышение надежности и качества сварного соединения трубчатых переходников титан -нержавеющая сталь.
Технический результат, который достигается при использовании настоящего изобретения, заключается в повышении качества механического сцепления свариваемых деталей трубчатого переходника титан-нержавеющая сталь.
Указанный технический результат достигается благодаря использованию способа изготовления диффузионной сваркой трубчатых переходников титан-нержавеющая сталь, заключающегося в том, что телескопически соединяют, нагревают, деформируют и выдерживают при температуре диффузионной сварки трубчатую деталь переходника из титана и расположенную снаружи нее трубчатую деталь переходника из нержавеющей стали, на внутренней поверхности которой выполнены кольцевые канавки с глубиной не более 0,5 мм, которые перед сваркой заполняют суспензией из поливинилбутираля и ультрадисперсного порошка никеля, с содержанием ультрадисперсного порошка никеля от 61% до 80%, диффузионную сварку проводят в два этапа, на первом этапе диффузионную сварку проводят при температуре 950-975°С, а на заключительном - при температуре 765-815°С, при этом интервал между этапами выбирают равными от 300 до 600 секунд, а время выдержки на заключительном этапе -в диапазоне 61-158 секунд.
Экспериментальным путем было установлено, что для снижения твердости трубчатой детали переходника из титана необходимо диффузионную сварку необходимо проводить в два этапа. Каждый этап подразумевает пластическую деформацию свариваемых деталей переходника путем приложения сварочного давления. Сварка в два этапа необходима для устранения технологических зазоров между свариваемыми деталями переходника и деталями оснастки, а также для заполнения профиля кольцевых канавок металлом трубчатой детали переходника из титана.
На первом этапе следует поднять температуру сварки до 950°С, но при этом следует учесть, что для того, чтобы избежать образование эвтектики между нержавеющей сталью и титановым сплавом при длительном контакте в местах соприкосновения плоских площадок профиля кольцевых канавок и внутренней детали переходника из титана температура сварки не должна превышать 975°С, т.е. диффузионную сварку на первом этапе следует проводить в интервале температур 950-975°С.
На заключительном этапе диффузионную сварку надо проводить в интервале температур от 765 до 815°С, при которых происходит сближение атомов соединяемых материалов на расстояние образования межатомных связей и возникает физическое взаимодействие. Что касается граничных значений температур указанного диапазона, то они обусловлены тем, что при температуре выше 815°С будет образовываться эвтектика между титаном и никелем, а для сохранения высокой пластичности внутренней детали переходника из титана температура диффузионной сварки не должна опускаться ниже 765°С.
Интервалы времени от 300 до 600 секунд между этапами установлены экспериментальным путем.
Для получения качественного надежного сварного соединения трубчатого переходника титан-нержавеющая сталь время выдержки на заключительном этапе должно составлять 61-158 секунд, т.к., как это было установлено экспериментальным путем, за это время обеспечивается полнота протекания диффузионных процессов и не происходит образования равновесной интерметаллидной фазы Ti2Ni, охрупчивающей соединение. Пример осуществления способа.
Для выполнения диффузионной сварки трубчатой детали переходника, например, из сплава титана ПТ-ЗВ, и трубчатой детали переходника из нержавеющей стали, например, из аустенитной стали 08Х18Н10Т, предварительно перед сборкой трубчатых деталей переходника на внутренней поверхности трубчатой детали переходника из нержавеющей стали нарезают кольцевые канавки с глубиной 0,3 мм, которые затем заполняют суспензией, состоящей из поливинилбутираля и ультрадисперсного порошка никеля, масса которого в суспензии равна 75%. Далее осуществляют сборку деталей, состоящую из трубчатой детали переходника из нержавеющей стали, которую располагают снаружи трубчатой детали переходника из титана с образованием телескопического соединения. Диффузионную сварку проводят в 2 этапа. На первом этапе осуществляют индукционный нагрев сборки под сварку в сварочной камере в вакууме до температуры 965°С, в процессе которого поливинилбутираль полностью испаряется с последующей его откачкой вакуумной системой. В кольцевых канавках остается только ультрадисперсный порошок никеля. В процессе сварки трубчатую деталь переходника из титана раздают за счет запрессовки конусного дорна в сборку на заданную глубину. При раздаче трубчатой детали переходника из титана происходит деформация свариваемых поверхностей и уплотнение ультрадисперсного порошка никеля с полным сплошным заполнением им кольцевых канавок. Затем с интервалом 400 секунд температуру сварки снижают до 790°С и проводят второй - заключительный этап сварки - путем окончательной запрессовки дорна. В результате происходит объемное взаимодействие металлов с образованием металлической связи между деталями и между деталями и промежуточным слоем. Переходная диффузионная зона образуется по контактной поверхности, которая окончательно формируется в процессе выдержки на заключительном этапе при температуре 790°С в течение 120 секунд. После охлаждения трубчатого переходника титан-нержавеющая сталь конусный дорн выбивают.
Сваренные по данному способу переходники прошли радиографический, ультразвуковой контроль и испытания на герметичность с положительным результатом. Кроме того, металлографический контроль переходников показал, что помимо сварки произошло и механическое сцепление деталей по всей соединяемой поверхности.
Claims (1)
- Способ изготовления диффузионной сваркой трубчатых переходников титан - нержавеющая сталь, включающий телескопическое соединение, нагрев, деформирование и выдержку при температуре диффузионной сварки трубчатой детали переходника из титана и расположенной снаружи нее трубчатой детали переходника из нержавеющей стали, на внутренней поверхности которой выполнены кольцевые канавки глубиной не более 0,5 мм, которые перед сваркой заполняют суспензией из поливинилбутираля и ультрадисперсного порошка никеля с содержанием ультрадисперсного порошка никеля от 61 до 80%, отличающийся тем, что диффузионную сварку проводят в два этапа, на первом этапе диффузионную сварку проводят при температуре 950-975°С, а на втором - при температуре 765-815°С, при этом интервал между этапами выбирают равным от 300 до 600 секунд, а время выдержки на втором этапе – в диапазоне 61-158 секунды.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017132744A RU2666818C1 (ru) | 2017-09-20 | 2017-09-20 | Способ изготовления диффузионной сваркой трубчатых переходников титан - нержавеющая сталь |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017132744A RU2666818C1 (ru) | 2017-09-20 | 2017-09-20 | Способ изготовления диффузионной сваркой трубчатых переходников титан - нержавеющая сталь |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2666818C1 true RU2666818C1 (ru) | 2018-09-12 |
Family
ID=63580505
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017132744A RU2666818C1 (ru) | 2017-09-20 | 2017-09-20 | Способ изготовления диффузионной сваркой трубчатых переходников титан - нержавеющая сталь |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2666818C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2720267C1 (ru) * | 2018-12-04 | 2020-04-28 | АО "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" | Способ диффузионной сварки |
| RU2802246C1 (ru) * | 2023-01-26 | 2023-08-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет инженерных технологий" (ФГБОУ ВО "ВГУИТ") | Способ изготовления диффузионной сваркой трубчатых переходников "титан - нержавеющая сталь" |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62156088A (ja) * | 1985-12-27 | 1987-07-11 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 異材継手 |
| SU1761411A1 (ru) * | 1989-11-04 | 1992-09-15 | Самарский авиационный институт им.акад.С.П.Королева | Способ соединени титана со сталью |
| RU2205732C1 (ru) * | 2002-06-24 | 2003-06-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники им. Н.А. Доллежаля" | Способ диффузионной сварки трубчатых переходников титан - нержавеющая сталь |
| RU2612332C1 (ru) * | 2015-10-15 | 2017-03-07 | Публичное Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | Способ приготовления шихты для выплавки титановых шлаков в рудно-термической печи |
| RU2617807C1 (ru) * | 2016-01-22 | 2017-04-26 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Способ диффузионной сварки трубчатых переходников титан - нержавеющая сталь |
-
2017
- 2017-09-20 RU RU2017132744A patent/RU2666818C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62156088A (ja) * | 1985-12-27 | 1987-07-11 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 異材継手 |
| SU1761411A1 (ru) * | 1989-11-04 | 1992-09-15 | Самарский авиационный институт им.акад.С.П.Королева | Способ соединени титана со сталью |
| RU2205732C1 (ru) * | 2002-06-24 | 2003-06-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники им. Н.А. Доллежаля" | Способ диффузионной сварки трубчатых переходников титан - нержавеющая сталь |
| RU2612332C1 (ru) * | 2015-10-15 | 2017-03-07 | Публичное Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | Способ приготовления шихты для выплавки титановых шлаков в рудно-термической печи |
| RU2617807C1 (ru) * | 2016-01-22 | 2017-04-26 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Способ диффузионной сварки трубчатых переходников титан - нержавеющая сталь |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2720267C1 (ru) * | 2018-12-04 | 2020-04-28 | АО "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" | Способ диффузионной сварки |
| RU2802246C1 (ru) * | 2023-01-26 | 2023-08-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет инженерных технологий" (ФГБОУ ВО "ВГУИТ") | Способ изготовления диффузионной сваркой трубчатых переходников "титан - нержавеющая сталь" |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105855705B (zh) | 一种不锈钢‑钛合金异种金属激光焊接方法 | |
| RU2666818C1 (ru) | Способ изготовления диффузионной сваркой трубчатых переходников титан - нержавеющая сталь | |
| US3809309A (en) | Diffusion bonding apparatus | |
| US20130121868A1 (en) | Method of manufacturing a weld-free apparatus for connection of dissimilar metals using functionally graded compositionally control powder metallurgy and hot isostatic processing methods | |
| CN107825046A (zh) | 薄壁波纹管薄片的焊接工装及焊接方法 | |
| CN110337507A (zh) | 圆筒型溅射靶及其制造方法 | |
| JPS6045991B2 (ja) | 管状継手部材の製法 | |
| RU2617807C1 (ru) | Способ диффузионной сварки трубчатых переходников титан - нержавеющая сталь | |
| US3766633A (en) | Method of joining metals of different melting points | |
| CN107398625A (zh) | 用于薄壁半边管焊接的内撑散热装置及其使用方法 | |
| RU2301732C1 (ru) | Способ диффузионной сварки труб из разнородных материалов | |
| US3482726A (en) | Pressure weld seal for a composite glass body and method of forming said seal | |
| JP3087006B2 (ja) | 溶接された金属製ダクト組立体の組立て方法 | |
| CN103302414A (zh) | 不锈钢件的真空连接方法 | |
| RU2612331C2 (ru) | Способ изготовления переходника титан-сталь | |
| RU2450197C1 (ru) | Узел соединения трубопровода из нержавеющей стали с сосудом из титанового сплава и способ его изготовления | |
| RU2438842C1 (ru) | Способ изготовления биметаллической трубы | |
| US6478213B1 (en) | Fluxless fabrication of a multi-tubular structure | |
| RU2555735C1 (ru) | Способ диффузионной сварки ситалла с металлами | |
| JPS58141880A (ja) | 超硬合金の接合方法 | |
| CN109396634B (zh) | 一种纯Pb作为中间反应材料层的镁合金超声辅助焊接方法 | |
| JPS6130292A (ja) | 熱間等方圧プレスによる拡散接合法 | |
| US10053244B2 (en) | Pipe, apparatus and method | |
| RU2620402C2 (ru) | Заготовка для диффузионной сварки переходника титан-алюминий | |
| JP6774702B2 (ja) | 円筒形スパッタリングターゲットの製造方法 |