ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения технологической разработки.

Сущность способа заключается в том, что для сварки тонкостенных изделий применяли медную подкладку, изготовленную по специально разработанной технологии, а именно: поверхность медной подкладки, соприкасающуюся со свариваемым изделием, покрывают гальваническим методом никелем толщиной 7 - 12 мкм. Затем на слой никеля наносят также гальваническим методом хром толщиной 20 - 25 мкм и осуществляют диффузионный отжиг подкладки при 980 - 1000 °С в течение 3,5 - 4 ч.

Нанесение покрытия из никеля менее 7 мкм нецелесообразно по следующим причинам. При толщине никеля менее 7 мкм (толщина хрома 20-25 мкм) появляются трещины в сварном шве и происходит изменение химического состава сварного шва. Объясняется это тем, что часть хрома с поверхности остается в свободном, т.е. химически несвязанном состоянии с никелем. При толщине никеля более 12 мкм (толщина хрома 20-25 мкм) в промежутке между твердым раствором медь-никель и соединением эвтектического состава никель-хром появляется никелевая тонкая прослойка. Образование ее связано с определенным соотношением содержания никеля и хрома для образования на их основе соединения эвтектического состава.

Наличие тонкой высокопластичной никелевой прослойки приводит к локальному выдавливанию соединения эвтектического состава никель-хром при поджатии изделия к подкладке и, следовательно, к появлению оголенных участков на медной подкладке, что влечет за собой образование трещин в шве при сварке за счет попадания в сварной шов меди. При толщине хрома менее 20 мкм (толщина никеля 7-12 мкм) образуется тонкий слой соединения эвтектического состава, что уменьшает вероятность получения качественного сварного соединения. Объясняется это тем, что при зажигании дуги возможно попадание паров меди через тонкий слой эвтектики в сварной шов и, соответственно, появление трещин.

Увеличение содержания хрома свыше 25 мкм при толщине никеля 7-12 мкм нецелесообразно, так как появляются трещины в сварном шве и наблюдается изменение химического состава сварного шва в сторону увеличения в нем содержания хрома. Появление дефектов объясняется тем, что на поверхности подкладки остается часть хрома, химически не связанного с никелем, т.е. находящегося в свободном состоянии, что влечет к появлению сколов в локальных участках оправки и, соответственно, попаданию меди в сварной шов.

Изменение химического состава сварного шва объясняется испарением хрома при сварке, находящегося на поверхности оправки в химически несвязанном состоянии.

Сварку с использованием подкладки осуществляют на автомате УСА-500С неплавящимся электродом без присадочной проволоки в импульсном режиме. Источник питания - ВСВУ-315.

При выполнении первого прохода сварки дугу смещают от центра стыка на фланец.

Режим сварки 1 прохода: I_св= 180 A ±. 10; V _св = 1 об/5 ± 10; t_имп. = 0,32 с;
t_паузы = 0,14 с; фронт нарастания импульса 0,08 с; угол наклона манипулятора 7° + 10.

При выполнении 2 прохода сварки дугу перемещают на сильфон.

Режим сварки 2 прохода: I _cв = 150 A ± 10; V _cв = 1 об/5 ± 10; t_имп. = 0,32 с;
t_паузы = 0,14 с; фронт нарастания импульса 0,08 с; угол наклона манипулятора 7° + 10.

При выполнении третьего прохода сварки дугу ведут по центру стыка.

Режимы сварки третьего прохода: I _cв = 160 A ± 10; V _cв = 1 об/5 ± 10; t_имп. = 0,32 с;
t_паузы = 0,14 с; фронт нарастания импульса 0,08 с.

Расход аргона в горелку при выполнении трех проходов 14 ± 2 л/мин.

Перед сваркой на подкладку наносили гальваническим методом слой никеля толщиной 7-12 мкм, а затем - слой хрома толщиной 20-25 мкм.

Термодиффузионный отжиг покрытия на подкладке осуществляли при Т = 980-1000°C 4-4,5 ч в вакууме 10 ^-3 мм.рт.ст.

Металлографическое исследование шлифов с вырезанного сварного соединения показало отсутствие трещин в шве.

Использование покрытий подкладки с другим соотношением толщин слоев никеля и хрома не позволяет получить качественное сварное соединение из-за появления трещин в сварном шве или одновременного появления трещин и изменения химического состава сварного шва.

Температура, равная 980-1000°C, и время выдержки З,5-4 ч выбраны для обеспечения прочного сцепления покрытий с подкладкой за счет восходящей диффузии вблизи температуры плавления меди.

Термическая обработка при температуре ниже 980°С нецелесообразна, поскольку для достижения прочного сцепления покрытия с подкладкой и между слоями покрытий необходимо время, значительно превышающее 4 ч, что значительно увеличивает трудоемкость процесса.

Использование предлагаемого способа позволяет получить качественное сварное соединение и обеспечить многоразовое использование подкладки в производстве.