Биметаллические материалы и изделия, изготовляемые способом высокотемпературной некапиллярной пайки

Впервые дано четкое определение способа некапилярной пайки. Некапиллярные способы пайки позволяют получать равнопрочные соединения и не ограничивают размеров соединяемых деталей. Приведены примеры разработанных в Институте электросварки им. Е. О. Патона и успешно применяемых в производстве технологи...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2011
Hauptverfasser:	Григоренко, Г.М., Пузрин, Л.Г., Полещук, М.А., Пузрин, А.Л.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України 2011
Schriftenreihe:	Современная электрометаллургия
Schlagworte:	Новые материалы
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/96272
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Биметаллические материалы и изделия, изготовляемые способом высокотемпературной некапиллярной пайки / Г.М. Григоренко, Л.Г. Пузрин, М.А. Полещук, А.Л. Пузрин // Современная электрометаллургия. — 2011. — № 3 (104). — С. 51-57. — Бібліогр.: 17 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-96272
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-962722016-03-14T03:02:13Z Биметаллические материалы и изделия, изготовляемые способом высокотемпературной некапиллярной пайки Григоренко, Г.М. Пузрин, Л.Г. Полещук, М.А. Пузрин, А.Л. Новые материалы Впервые дано четкое определение способа некапилярной пайки. Некапиллярные способы пайки позволяют получать равнопрочные соединения и не ограничивают размеров соединяемых деталей. Приведены примеры разработанных в Институте электросварки им. Е. О. Патона и успешно применяемых в производстве технологических процессов и оборудования для высокотемпературной некапиллярной пайки ответственных биметаллических изделий. For the first time a clear definition of method of non-capillary brazing was given. The non-capillary methods of brazing allow producing full strength joints and do not limit the sizes of parts being joined. Examples of technological processes and equipment for high-temperature non-capillary brazing of critical bimetal products, developed at the E.O.Paton Electric Welding Institute and used successfully in industry, are given. 2011 Article Биметаллические материалы и изделия, изготовляемые способом высокотемпературной некапиллярной пайки / Г.М. Григоренко, Л.Г. Пузрин, М.А. Полещук, А.Л. Пузрин // Современная электрометаллургия. — 2011. — № 3 (104). — С. 51-57. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. 0233-7681 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/96272 669.187.2 ru Современная электрометаллургия Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Новые материалы Новые материалы
spellingShingle	Новые материалы Новые материалы Григоренко, Г.М. Пузрин, Л.Г. Полещук, М.А. Пузрин, А.Л. Биметаллические материалы и изделия, изготовляемые способом высокотемпературной некапиллярной пайки Современная электрометаллургия
description	Впервые дано четкое определение способа некапилярной пайки. Некапиллярные способы пайки позволяют получать равнопрочные соединения и не ограничивают размеров соединяемых деталей. Приведены примеры разработанных в Институте электросварки им. Е. О. Патона и успешно применяемых в производстве технологических процессов и оборудования для высокотемпературной некапиллярной пайки ответственных биметаллических изделий.
format	Article
author	Григоренко, Г.М. Пузрин, Л.Г. Полещук, М.А. Пузрин, А.Л.
author_facet	Григоренко, Г.М. Пузрин, Л.Г. Полещук, М.А. Пузрин, А.Л.
author_sort	Григоренко, Г.М.
title	Биметаллические материалы и изделия, изготовляемые способом высокотемпературной некапиллярной пайки
title_short	Биметаллические материалы и изделия, изготовляемые способом высокотемпературной некапиллярной пайки
title_full	Биметаллические материалы и изделия, изготовляемые способом высокотемпературной некапиллярной пайки
title_fullStr	Биметаллические материалы и изделия, изготовляемые способом высокотемпературной некапиллярной пайки
title_full_unstemmed	Биметаллические материалы и изделия, изготовляемые способом высокотемпературной некапиллярной пайки
title_sort	биметаллические материалы и изделия, изготовляемые способом высокотемпературной некапиллярной пайки
publisher	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
publishDate	2011
topic_facet	Новые материалы
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/96272
citation_txt	Биметаллические материалы и изделия, изготовляемые способом высокотемпературной некапиллярной пайки / Г.М. Григоренко, Л.Г. Пузрин, М.А. Полещук, А.Л. Пузрин // Современная электрометаллургия. — 2011. — № 3 (104). — С. 51-57. — Бібліогр.: 17 назв. — рос.
series	Современная электрометаллургия
work_keys_str_mv	AT grigorenkogm bimetalličeskiematerialyiizdeliâizgotovlâemyesposobomvysokotemperaturnojnekapillârnojpajki AT puzrinlg bimetalličeskiematerialyiizdeliâizgotovlâemyesposobomvysokotemperaturnojnekapillârnojpajki AT poleŝukma bimetalličeskiematerialyiizdeliâizgotovlâemyesposobomvysokotemperaturnojnekapillârnojpajki AT puzrinal bimetalličeskiematerialyiizdeliâizgotovlâemyesposobomvysokotemperaturnojnekapillârnojpajki
first_indexed	2025-07-07T03:28:13Z
last_indexed	2025-07-07T03:28:13Z
_version_	1836957192221097984
fulltext	УДК 669.187.2 БИМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ, ИЗГОТОВЛЯЕМЫЕ СПОСОБОМ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ НЕКАПИЛЛЯРНОЙ ПАЙКИ Г. М. Григоренко, Л. Г. Пузрин, М. А. Полещук, А. Л. Пузрин Впервые дано четкое определение способа некапилярной пайки. Некапиллярные способы пайки позволяют получать равнопрочные соединения и не ограничивают размеров соединяемых деталей. Приведены примеры разработанных в Институте электросварки им. Е. О. Патона и успешно применяемых в производстве технологических процессов и оборудования для высокотемпературной некапиллярной пайки ответственных биметаллических изделий. For the first time a clear definition of method of non-capillary brazing was given. The non-capillary methods of brazing allow producing full strength joints and do not limit the sizes of parts being joined. Examples of technological processes and equipment for high-temperature non-capillary brazing of critical bimetal products, developed at the E.O.Paton Electric Welding Institute and used successfully in industry, are given. Ключ е вы е с л о в а : биметаллические изделия; способы капиллярной, некапиллярной пайки; капиллярная сила; раст- ворение оксидов; внутреннее окисление Биметаллические изделия и материалы изготовля- ют путем соединения разнородных металлов с по- мощью многочисленных способов горячей прокат- ки, прессования, наплавки, сварки, лужения, на- пыления, химического, гальванического покрытия и пр. Это позволяет получать необходимые свойства изделий, которых данные металлы порознь не имеют. Применение пайки для производства биметал- лических изделий имеет ряд преимуществ, посколь- ку она обеспечивает надежное соединение, дает воз- можность сохранить в готовом изделии форму, раз- меры, свойства и структуру металла паяемых заго- товок. Этого достигают в результате того, что пайку производят с общим нагревом при температуре, не вызывающей необратимого изменения свойств ма- териала и формы заготовок, так как не требуется расплавления одного из соединяемых материалов. При изготовлении биметаллических изделий из раз- нородных металлов широко применяют капилляр- ную пайку [1]. Возможность осуществлять соединение при раз- личных значениях температуры позволяет приме- нять пайку для материалов самого широкого круга. В частности, способом высокотемпературной пайки успешно соединяют детали из литейных жаропрочных никелевых сплавов, не поддающихся сварке плавле- нием из-за массового появления трещин [2]. Капиллярную пайку выполняют с помощью са- мопроизвольного заполнения припоем зазора меж- ду соединяемыми деталями. Течение припоя и его удержание в зазоре осуществляется под действием капиллярной силы. При высокотемпературной пай- ке из-за растворения припоем паяемого металла ут- рачивается его способность растекаться и заполнять зазоры глубиной свыше 40…50 мм. Кроме того, в более глубоких зазорах припой не удерживается капиллярной силой и вытекает. Поэтому капилляр- ную пайку можно использовать для изготовления би- металлических изделий лишь небольшого размера. Прочность стыковых соединений, полученных способом капиллярной пайки, как правило, оказы- вается ниже таковой паяных деталей. Уменьшение ширины зазора способствует повышению прочнос- ти. Однако при слишком малых зазорах прочность при капиллярной пайке ухудшается и становится нестабильной из-за появления непропаев даже у не- больших паяных образцов, применяемых лишь для механических испытаний [3—5]. Это также подтвер- ждает ограниченность при капиллярной пайке глу- бины проникания припоя в узкие зазоры из-за рас- творения в нем паяемого металла. С целью значительного увеличения размеров и прочности паяных соединений создали некапилляр- ные способы пайки, не использующие капиллярное течение для заполнения зазора припоем. Их еще с начала 1960-х гг. начали разрабатывать в Институте электросварки им. Е. О. Патона. © Г. М. ГРИГОРЕНКО, Л. Г. ПУЗРИН, М. А. ПОЛЕЩУК, А. Л. ПУЗРИН, 2011 51 Одним из способов некапиллярной пайки, поз- волившим получать равнопрочные соединения, яв- ляется пайка под давлением (прессовая сварка—пай- ка [2]). Он позволяет без непропаев выполнять осо- бо тонкие паяные швы. Припой при этом способе заранее размещают между деталями в виде фольги или покрытия на подлежащих соединению поверх- ностях. В процессе пайки детали сдавливают, вы- тесняя наружу излишек расплавленного припоя. В отличие от капиллярной пайки, при этом способе смачивание соединяемых поверхностей и взаимо- действие с паяемым металлом происходит уже после надежного заполнения зазора припоем. Минимальная толщина припоя способствует его более полному взаимодействию с паяемым метал- лом, развитию процесса изотермической кристал- лизации и получению равнопрочных соединений [2, 6]. Помимо повышения прочности, этот способ, в от- личие от капиллярной пайки, не регламентирует размеры соединяемых поверхностей, которые огра- ничиваются лишь возможностями оборудования для нагрева и сдавливания деталей. При другом способе некапиллярной пайки ис- пользуют более широкие зазоры, чем капиллярные. Припой размещают над зазором, он затекает в него после расплавления под действием собственного веса. Смачивание стенок и взаимодействие припоя с основным металлом в данном случае также про- исходит после заполнения зазора. Для удержания припоя зазор предварительно герметизируют свар- кой по всему наружному периметру, что позволяет соединять детали по большой площади. Этот способ не требует сдавливания, и размер соединяемых де- талей зависит лишь от возможностей оборудования для нагрева. Для осуществления процесса пайки требуется создать условия, обеспечивающие удаление оксид- ных пленок с поверхности припоя и стенок соеди- нительного зазора. При капиллярной пайке на воз- духе для этого на место соединения наносят флюсы, расплавляющиеся до начала плавления припоя. После расплавления припой смачивает под слоем флюса паяемые поверхности и вытесняет флюс из соединительного зазора. При очень малых зазорах этот процесс не всегда завершается, что приводит к непропаям. Высокотемпературную пайку успешно выполня- ют в печах с защитной восстановительной или нейт- ральной газовой атмосферой, а также в вакууме. До настоящего времени механизм удаления оксид- ных пленок в газовых атмосферах и вакууме недос- таточно изучен, и публикации по этому поводу со- держат различные неубедительные гипотезы. Так, утверждение о том, что в вакууме удаление оксидов происходит из-за их диссоциации вследс- твие низкого парциального давления кислорода, не подтверждается опытом. Необходимое для диссо- циации оксидов давление кислорода должно быть значительно ниже того, при котором успешно про- изводят пайку [6]. Вызывает сомнение и информация о том, что при пайке в восстановительной атмосфере газ про- никает в капиллярные зазоры шириной, например 0,05…0,10 мм, в количестве, необходимом для пол- ного восстановления оксидов на его стенках. Отно- сительно же причин о возможности ведения пайки в нейтральной газовой среде со значительно более высоким, чем в вакууме, парциальным давлением кислорода вообще никаких предположений не вы- сказывается. В 1960-е гг. в Институте электросварки им. Е. О. Па- тона обнаружили явление, объясняющее механизм устранения оксидных пленок при высокотемпера- турной пайке сталей. Установлено, что при нагреве стальных деталей до 1000…1300 °С в условиях, ис- ключающих доступ воздуха, их поверхность само- произвольно очищается от оксидов [7, 8]. Это про- исходит из-за растворения стальными деталями кис- лорода, содержащегося в оксидах, по-видимому, в результате естественного стремления к уменьшению свободной энергии. Обнаруженное явление объясняет факт устране- ния оксидных пленок не только при высокотемпе- ратурной пайке, но и сварке без расплавления, а также при получении биметаллов способом горячей прокатки и прессования. Есть все основания утвер- ждать, что устранение оксидной пленки с поверх- ности деталей из углеродистых, легированных и вы- соколегированных сталей происходит при их высо- котемпературной пайке в активной или нейтральной газовой среде, а также в вакууме не за счет воздейс- твия среды, которая лишь предотвращает доступ атмосферных газов к паяемым деталям, а самопро- извольно, очевидно, путем так называемого внут- реннего окисления металла [9]. С использованием явления самопроизвольной очистки соединяемых поверхностей от оксидных пленок в Институте электросварки им. Е. О. Патона разработали способ некапиллярной автовакуумной пайки (АВП) [10], которую осуществляют путем создания автономного вакуума только в соедини- тельном зазоре. Для АВП зазор герметизируют по периметру с помощью дуговой сварки, предвари- тельно разместив в нем припой. При АВП под давлением припой располагают между соединяемыми поверхностями, а при пайке с затеканием припоя – над зазором в питателе, сое- диненном с зазором в его верхней части (рис. 1). Способ АВП не требует специального оборудо- вания и используется прежде всего для пайки круп- ных стальных изделий массой, например, 20 т путем их нагрева в печах с обычной воздушной атмосферой. Вот некоторые примеры успешного применения Институтом электросварки им. Е. О. Патона нека- пиллярных способов пайки. Пайку под давлением использовали для весьма ответственных изделий – биметаллических роторов турбонасосных агрегатов жидкостных ракетных двигателей (роторов ТНА ЖРД). Этим способом соединяли газотурбинные лопатки из литейных жаропрочных сплавов с де- 52 формируемыми сталями дисков роторов. Лопатки и диски из высоколегированных хромоникелевых сталей и сплавов проявляют большую склонность к трещинам в металле шва и околошовной зоны при сварке плавлением. В этом случае в металле шва возникают также специфические трещины от зазо- ров между лопатками. Применение пайки под дав- лением полностью исключило образование трещин. Процесс пайки осуществляют в вакуумных ус- тановках. Наружный край диска и комли лопаток нагревают индуктором. Давление для прижатия комлей лопаток к диску через тонкий слой припоя создают с помощью стального технологического кольца, надеваемого на полки лопаток горячей по- садкой (рис. 2). Технологическое кольцо, оставаясь при пайке холодным, препятствует тепловому расширению диска с лопатками и создает необходимое для пайки давление. Микроструктура места соединения лопаток с диском одного из типов роторов приведена на рис. 3. Растворение припоя в паяемом металле способству- ет образованию в соединении общих зерен. На ряде предприятий изготовлены опытные партии паяных роторов, которые успешно прошли ресурсные испытания на рабочих режимах, а также Рис. 1. Схема АВП с широкими зазорами: 1 – основной металл; 2 – герметизирующие сварные швы; 3 – герметичный питатель; 4 – припой Рис. 2. Диск с лопатками, собранный технологическим кольцом для пайки под давлением Рис. 3. Микроструктура ( 200) металла шва в роторе, получен- ном пайкой под давлением (вверху лопатка, сплав ВЛ 7-20, внизу диск, сталь ЭИ 481) Рис. 4. Диск с лопатками после пайки (а) и горячих испытаний с трехкратной перегрузкой по максимальным оборотам (б) 53 со значительной перегрузкой по оборотам для до- ведения роторов до разрушения. На рис. 4 показан один из таких роторов после пайки (рис. 4, а) и испытаний с трехкратной перег- рузкой по оборотам (рис. 4, б). В результате де- формации диска и вслед за этим изгиба вала прои- зошло истирание лопаток о статор. Однако при этом ни разу не зафиксировано разрушений по месту со- единения лопаток с диском. Пайку под давлением также успешно применяли на МНПО «Союз» (г. Москва) для создания сос- тавных охлаждаемых газотурбинных авиационных лопаток из литейных жаропрочных никелевых сплавов, которые, в отличие от охлаждаемых воз- духом цельнолитых, характеризуются более высокой эффективностью охлаждения и повышенными газо- динамическими характеристиками (рис. 5) [11]. Высокая эффективность охлаждения обеспечи- вается применением более совершенной формы дефлектора, припаиваемого отдельно к спинке и ко- рытцу лопатки до их пайки вместе. Их применение в цельнолитой лопатке невозможно. Для пайки под давлением таких биметалличес- ких лопаток создали специализированную высоко- производительную вакуумную печь карусельного типа У925 (рис. 6) [12]. Ускоренное охлаждение паяемых деталей обеспечивается путем их переме- щения в вакуумные камеры с холодными стенками. Из-за интенсивного охлаждения во входной кромке даже у цельнолитых лопаток могут возни- кать термические трещины, для предотвращения которых в металле паяного шва на входной кромке отработан технологический процесс получения рав- нопрочного паяного соединения (рис. 7). Одновре- менно с некоторым конструктивным усовершенс- твованием профиля лопаток [13] это позволило обеспечить надежную работу лопаток. Изготовлен- ные пайкой под давлением два типа составных ох- лаждаемых лопаток прошли испытания на макси- Рис. 5. Составная охлаждаемая газотурбинная авиационная ло- патка: а – схема охлаждения; б – заготовка спинки и дефлек- тора; в – заготовка корытца и дефлектора Рис. 6. Высокопроизводительная установка У925 для пайки под давлением в вакууме составных охлаждаемых газотурбинных авиационных лопаток Рис. 7. Микроструктура ( 150) паяного шва на входной кромке лопатки из сплава ВЖЛ12у Рис. 8. Заготовка диаметром 86 13 мм, длиной 300 мм для про- катки тонкостенной биметаллической трубы диаметром 21,6 0,4 мм из стали ЭИ 847 и железа армко, полученная с использованием пайки под давлением 54 мальном рабочем режиме в течение двойного ресур- са без каких-либо разрушений. Пайку под давлением применили также для по- лучения заготовок жаропрочных биметаллических труб. Из них с применением холодной прокатки получали трубы с особо тонкой стенкой для транс- портировки жидкометаллического теплоносителя. Такие трубы должны иметь внутри покрытие из чис- того железа, предотвращающее коррозионное раз- рушение расплавленным теплоносителем основного слоя из жаропрочной хромоникелевой стали. Пайку трубных заготовок (120 300 мм) произ- водили в созданной для этого вакуумной печи с индукционным нагревом. Наружную заготовку из жаропрочной стали нагревали в индукторе до тем- пературы пайки. Затем внутрь нагретой вводили холодную заготовку из железа с нанесенным галь- ваническим способом на ее наружную поверхность припоем. По мере разогрева внутренняя заготовка прижимается к наружной, в результате чего обеспе- чивается необходимое для пайки давление [14]. На Никопольском Южнотрубном заводе, где внедрены в производство вакуумная печь и уста- новка для нанесения припоя, производили паяные заготовки (рис. 8). Из них путем холодной прокат- ки изготовляли жаропрочные биметаллические тру- бы с особо тонкой стенкой (21,6 0,4 мм). Способом некапиллярной АВП под давлением получали биметаллические переходные элементы для ручной сварки на монтаже толстостенных тру- бопроводов из легированных теплоустойчивых и высоколегированных хромоникелевых сталей [15]. Эти элементы, качественно сваренные в цеховых условиях, дают возможность производить на мон- таже сварку только однородных сталей взамен го- раздо более сложной сварки разнородных, что зна- чительно повышает надежность соединений в тру- бопроводах высокого давления. С использованием АВП под давлением получали биметаллические переходники для сварки труб ди- аметром 350 мм со стенкой 50 мм из сталей 12ХМФ и 10Х18Н10Т. Соединение выполняли по конусной поверхности, расположенной под углом в 45° к оси трубы. На эту поверхность укладывали припой в виде фольги. После сборки место соединения гер- метизировали двумя кольцевыми дуговыми швами. Заготовки сдавливали на прессе и нагревали на воз- духе индукционным способом. Полученные пере- ходники (рис. 9) после термической обработки от- личались равнопрочностью соединения. Способ АВП с широкими зазорами успешно при- менили на ПО «Ждановтяжмаш» для изготовления биметаллических сосудов. Его использовали для плакирования нержавеющей сталью обечаек толс- тостенных сосудов различного назначения [16]. Для этого к внутренней поверхности цилиндричес- кой заготовки сосуда припаивали за один нагрев свернутый в обечайку нержавеющий лист пло- щадью в несколько квадратных метров (рис. 10). Нержавеющий лист характеризуется стабильны- ми толщиной и составом, а пайка при температуре Рис. 9. Переходный элемент (диаметр 350 50 мм) для сварки трубы из стали 12ХМФ с трубой из стали 10Х18Н10Т, изготов- ленный АВП под давлением Рис. 10. Обечайка толстостенного сосуда с плакировкой из нер- жавеющего листа, припаянного АВП Рис. 11. Электрошлаковая сварка корпуса транспортного кон- тейнера ТК10 из толстостенных обечаек с припаянной нержаве- ющей футеровкой 55 его закалки способствует получению высокой кор- розионной стойкости. Перед пайкой, согласно тех- нологическому процессу, производят контроль вакуумной плотности облицовки, что гарантирует ее непроницаемость в условиях агрессивной среды и дает основание считать плакирование нержавею- щей сталью массивных изделий способом АВП на- иболее качественным. В процессе работы установлено, что после вы- сокотемпературной пайки с последующей нормали- зацией и отпуском прочностные свойства металла корпуса не ухудшаются, а показатели его пластич- ности и вязкости повышаются. Наряду с этим по- казано, что последующая термообработка не сни- жает стойкости нержавеющей облицовки против межкристаллитной коррозии. Способ АВП с широкими зазорами успешно при- менили для изготовления толстостенных биметал- лических контейнеров различных типоразмеров, предназначенных для перевозки отработанного ядер- ного топлива [17]. Наиболее крупные из них (ТК10 для перевозки топлива реакторов ВВЭР 1000) сва- ривали с применением электрошлаковой сварки из пяти заготовок массой около 20 т каждая (рис. 11). Заготовки имели внутренний диаметр примерно 1 м, толщину стенки 400 мм и высоту приблизительно 1200 мм. Площадь паяного шва на одной заготовке составляла около 4 м2 и более 20 м2 на всем кон- тейнере. Поверхность металла в зоне электрошла- ковых швов наплавляли нержавеющей сталью с по- мощью дуговой сварки. Масса готового контейнера составляла 100 т (рис. 12). Это самые массивные паяные изделия. В ходе плакирования нержавеющей сталью ци- линдрических обечаек сосудов отработан техноло- гический процесс получения способом АВП толсто- листового биметалла, предусматривающий пайку листов нужного размера, собранных по схеме сим- метричного пакета, используемого для получения листового биметалла способом горячей прокатки. Паяный пакет не требует последующей прокатки и обеспечивает надежное соединение листов в про- цессе пайки (рис. 13). Аналогичным путем можно изготовлять паяные заготовки для биметаллического сортового проката, получаемого последующими прессованием или про- каткой, которые гарантируют сцепление слоев вне зависимости от степени обжатия. Прочность сцеп- ления слоев металла, обеспечиваемая пайкой, в два раза превышает требования ГОСТ 10885—75 «Сталь горячекатаная толстолистовая двухслойная». Примеры успешного применения некапилляр- ной пайки подтверждают значительное расширение ее возможностей, по сравнению с капиллярной. Не- капиллярная пайка позволяет получать равнопроч- ные соединения и практически снимает ограничения на размеры изделий. Для более широкого применения технологии вы- сокотемпературной некапиллярной пайки следует продолжить исследование особенностей данного Рис. 12. Готовый контейнер ТК10 во время погрузки в вагон для транспортировки Рис. 13. Макрошлиф толстолистового биметалла, полученного способом АВП симметричного пакета 56 процесса. Это позволит значительно расширить сферу ее эффективного использования. Выводы 1. Показано, что пайка характеризуется рядом пре- имуществ при соединении разнородных материа- лов. Основным ее видом является капиллярная, ко- торая из-за специфики процесса позволяет получать биметаллические изделия лишь небольшого разме- ра и, как правило, неравнопрочные. 2. Установлено, что созданные в Институте элек- тросварки им. Е. О. Патона технологические про- цессы некапиллярной пайки позволяют получать биметаллические материалы и изделия практически неограниченных размеров. Кроме того, некапил- лярная пайка под давлением дает возможность осу- ществлять равнопрочные соединения. 3. Примеры успешного применения Институтом электросварки им. Е. О. Патона различных техно- логических процессов некапиллярной пайки убеди- тельно доказывают ее преимущества перед пайкой капиллярной. 4. Необходимо дальнейшее исследование осо- бенностей процессов, протекающих при некапил- лярной пайке, с целью расширения областей ее при- менения. 1. Лашко С. В., Лашко Н. Ф. Пайка металлов. – М.: Ма- шиностроение, 1988. – 376 с. 2. Медовар Б. И. Сварка жаропрочных аустенитных сталей и сплавов. – М.: Машиностроение, 1966. – 432 с. 3. Петрунин И. Е., Лоцманов С. Н., Николаев Г. А. Пайка металлов. – М.: Металлургия, 1973. – 282 с. 4. Справочник по пайке / Под ред. И. Е. Петрунина. – М.: Машиностроение, 1984. – 400 с. 5. Брукер Х. Р., Битсон Е. В. Пайка в промышленности. – М.: Оборонгиз, 1957. – 296 с. 6. Об изотермической кристаллизации при прессовой свар- ке-пайке (ПСП) жаропрочных никелевых сплавов / Б. И. Медовар, Л. Г. Пузрин, Г. А. Бойко и др. // Ис- следования по жаропрочным сплавам: Сб. науч. ст. – М.: Изд-во АН СССР. – 1967. – С. 161—165. 7. Самопроизвольная очистка металла от окисных пленок / Б. Е. Патон, Б. И. Медовар, И. В. Кирдо и др. // Докл. АН СССР. – 1964. – 159, № 1. – С. 72—73. 8. О растворении газов воздуха в твердом металле в процес- се самопроизвольной очистки его поверхности / Б. Е. Па- тон, Б. И. Медовар, Л. Г. Пузрин и др. // Там же. – 1968. – 181, № 1. – С. 70. 9. Окисление металлов и сплавов. – М.: Металлургия, 1965. – 428 с. 10. Пузрин Л. Г., Бойко Г. А., Атрошенко М. Г. Автоваку- умная высокотемпературная пайка. – Киев: О-во «Зна- ние» Украинской ССР, 1975. – 18 с. 11. Фаворский О. Н., Копелев С. З. Охлаждаемые воздухом лопатки газовых турбин // Теплоэнергетика. – 1981. – № 8. – С. 7—11. 12. Пузрин Л. Г., Пещерин Е. И., Чесноков Л. В. Высоко- производительная вакуумная печь У925 // Надежность и качество паяных изделий. – М.: НТО «Машпром», 1982. – С. 108—109. 13. К надежности паяного шва входной кромки составной ох- лаждаемой лопатки высокотемпературной турбины / Е. А. Великоиваненко, В. В. Кравченко, В. И. Махненко и др. // Теплоэнергетика. – 1990. – № 4. – С. 52—54. 14. Бойко Г. А., Пузрин Л. Г. Новая технология сварки биме- таллических трубных заготовок, основанная на приме- нении прессовой сварки-пайки и автовакуумной сварки давлением // Тр. конф. молодых инженеров трубной пром-сти. – М.: – Металлургия, 1968. – С. 98—101. 15. Новые способы изготовления переходных элементов для сварки разнородных сталей / Б. И. Медовар, Л. В. Че- котило, В. Л. Артамонов и др. // Автомат. сварка. – 1967. – № 10. – С. 58—62. 16. Пузрин Л. Г., Атрошенко М. Г., Алексеенко В. И. Авто- вакуумная пайка плакирующего слоя обечаек сосудов вы- сокого давления // Проектирование технологического процесса пайки – основа повышения качества изделий и эффективности производства: Сб. науч. ст. – М.: ЦП НТО «Машпром», 1978. – С. 193—195. 17. Автовакуумная пайка особотолстостенных сосудов массой до 100 т на ПО «Ждановтяжмаш» / Л. Г. Пузрин, М. Г. Атро- шенко, И. Г. Пещерин и др. // Проблемы сварки и спе- циальной электрометаллургии. – Киев: ИЭС им. Е. О. Патона, 1984. – С. 76—77. Ин-т электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины, Киев Поступила 10.06.2011 Разработано в ИЭС им. Е. О. Патона Отделом защитных покрытий института ведутся работы в области газотермического напыления покрытий с псевдосплавной структурой, которые характеризуются высоким уровнем износостойких и антифрикционных свойств. С целью защиты от абразивного износа поверхности медных изделий разработана серия покрытий, наносимых способом электродуговой металлизации, структура которых состоит из смеси частиц меди со вторым компонентом, обеспечивающим стойкость покрытия против абразивного износа (например, NiCr, Mo, Ti и др.). Одним из объектов применения этих покрытий служат плиты кристаллизаторов МНЛЗ. Наличие меди в структуре покрытий (примерно 50 мас. %) обеспечивает сохранение довольно высокой теплопроводности покрытия (до 200...300 Вт/м⋅град), что является важным фактором в условиях работы МНЛЗ. Толщина покрытий, наносимых для этой цели, достигает 2 мм. Исследования свойств покрытий показали, что горячая твердость покрытия Cu—NiCr (при 20...400 °С) превышает твердость меди в 3 раза, прочность на разрыв составляет 240 МПа. Стойкость псевдосплавных покрытий против абразивного изнашивания при 300...350 °С превышает износостойкость чистой меди в 5...100 раз в зависимости от состава покрытия. Ведутся работы по испытанию указанных покрытий в реальных условиях эксплуатации МНЛЗ. На псев- досплавные покрытия на основе меди и способ их нанесения получены патенты Украины № 55585 и 58852. 57

Биметаллические материалы и изделия, изготовляемые способом высокотемпературной некапиллярной пайки

Institution

Ähnliche Einträge