SU1274884A1

SU1274884A1 - Diffusion welding method

Info

Publication number: SU1274884A1
Application number: SU843738896A
Authority: SU
Inventors: Николай Федотович Казаков; Валентин Александрович Казаков; Валерий Петрович Антонов; Станислав Эдуардович Шлифер; Владимир Александрович Кондратьев; Евгений Викторович Денежкин; Михаил Алексеевич Пашков; Владимир Николаевич Куликов; Ирина Владимировна Волкова
Original assignee: Московский авиационный технологический институт им.К.Э.Циолковского
Priority date: 1984-05-16
Filing date: 1984-05-16
Publication date: 1986-12-07

Abstract

Изобретение относитс к технологии диффузионной сварки в вакууме и может быть использовано на предпри ти х машиностроительной, авиационной , радиотехнической и др. промьшленности . Целью изобретени вл етс снижение энергозатрат и повышение производительности. Свариваемые детали устанавливают внутри радиационного нагревател , внутренние стенки которого покрывают слоем вещества с низкой работой выхода электронов. В процессе нагрева на нагреватель подают отyi рицательный относительно свариваемых деталей электрический потенциал, бла годар чему обеспечиваетс дополни f тельный нагрев свариваемых деталей за счет их бомбардировки электронами , испускаемыми нагревателем. 1 ил.The invention relates to the technology of diffusion welding in vacuum and can be used in engineering, aviation, radio engineering and other enterprises. The aim of the invention is to reduce energy consumption and increase productivity. The parts to be welded are installed inside a radiation heater, the inner walls of which are covered with a layer of a substance with a low electron work function. In the process of heating, a electric potential is applied to the heater relative to the parts being welded, thanks to which additional heating of the parts being welded is ensured due to their bombardment with electrons emitted by the heater. 1 il.

Description

Изобретение относится к технологии диффузионной сварки в вакууме и может быть использовано на предприятиях машиностроительной, авиационной _f радиотехнической и других отраслей промышленности.The invention relates to the technology of diffusion welding in vacuum and can be used at enterprises of engineering, aviation _f radio engineering and other industries.

Целью изобретения является снижение энергозатрат и повышение производительности.The aim of the invention is to reduce energy consumption and increase productivity.

На чертеже показана схема осуществления способа.The drawing shows a diagram of the implementation of the method.

Свариваемые детали 1 устанавли;вают в вакуумной камере 2 внутри радиационного, нагревателя 3, на внутреннюю поверхность которого предварительно наносят слой 4 вещества с низкой работой выхода электронов.The parts to be welded 1 are installed; they are installed in a vacuum chamber 2 inside a radiation heater 3, on the inner surface of which a layer 4 of a substance with a low electron work function is preliminarily applied.

Камеру вакуумируют, детали сжимают и нагревают до температуры сварки, В процессе нагрева на нагреватель 3 подают отрицательный относит'ельно свариваемых деталей 1 электрический потенциал изменяют его величину прямо пропорционально температуре нагревателя, а на теплоотражающий экран 5 подают отрицательный относительно нагревателя электрический потенциал, чем обеспечивается концентрация электрического потока в зоне сварки и предотвращается перегрев экрана и стенок камеры. После изотермической выдержки сваренные детали охлаждают и извлекают из камеры.The chamber is evacuated, the parts are compressed and heated to a welding temperature. During heating, negative relative to the welded parts 1 is supplied to the heater 3; the electric potential is changed in direct proportion to the temperature of the heater, and an electric potential negative relative to the heater is supplied to the heat-reflecting screen 5, which ensures concentration electric flow in the welding zone and prevents overheating of the screen and the chamber walls. After isothermal exposure, the welded parts are cooled and removed from the chamber.

Эмитированные с поверхности нагревателя электроны разгоняются в электрическом поле: нагреватель и свариваемые детали Получаемый поток электронов дополнительно нагревает свариваемые детали. Нанесение слоя активного вещества (например, окиси тория) на поверхность радиационного нагревателя необходимо для существенного снижения работы выхода электронов. За счет этого удается получить заметную термоэлектронную эмиссию уже при температуре нагревателя порядка 1160°С, в то время как эмиссия с чистого (непокрытого) нагревателя (обычно - тантал, вольфрам) начинается лишь с 16ОО+17ОО°С.Electrons emitted from the surface of the heater are accelerated in an electric field: heater and welded parts. The resulting electron stream additionally heats the welded parts. The application of a layer of active substance (for example, thorium oxide) on the surface of a radiation heater is necessary to significantly reduce the electron work function. Due to this, it is possible to obtain noticeable thermionic emission even at a heater temperature of about 1160 ° C, while emission from a clean (uncoated) heater (usually tantalum, tungsten) begins only with 16 ° C + 17 ° C.

Прямо пропорциональное изменение величины электрического потенциала от 0 при температуре нагревателя, равной температуре начала термоэлектронной эмиссии (равной 0), до мак симального значения при максимальной температуре нагревателя позволяет снизить до минимума энергозатраты, обусловленные переходными процес 5 сами, вызванными резкими скачками электропотенциала.A direct proportional change in the value of the electric potential from 0 at a heater temperature equal to the temperature of the onset of thermionic emission (equal to 0) to a maximum value at a maximum heater temperature allows minimizing the energy consumption caused by transient processes themselves, caused by sharp surges in the electric potential.

Таким образом, при существенно меньших температурах радиационного нагревателя удается получать требуемне,температуры сварки, что снижает энергозатраты. Увеличение скорости нагрева и охлаждения приводит к существенному уменьшению времени сварки, благодаря чему повышается произ<5 водительность.Thus, at significantly lower temperatures, the radiation heater manages to obtain the required welding temperature, which reduces energy consumption. An increase in the heating and cooling rate leads to a significant decrease in the welding time, which increases productivity <5.

Пример. На установке для диффузионной сварки сваривают молибденовые детали диаметром и высотой 20 мм по следующему технологическому режиму: давление остаточных газов в вакуумной камере Р_в = 5< «1(Г^гмм рт.ст.; усилие сжатия Р = = 2,0 кгс/мм*, температура сварки (изотермической выдержки) Т св = = 1400^сС; время изотермической выдержки tu 9= 15 мин.Example. In an apparatus for the diffusion bonding molybdenum welded parts with a diameter of 20 mm and a height according to the following technological mode: the residual gas pressure in the vacuum chamber P _in = 5 <'1 (T ^r mm Hg .; compression stress P = 2.0 kg / mm *, welding temperature (isothermal holding) T sv = = 1400 ^s C; isothermal holding time tu 9 = 15 min.

Предварительно на вольфрамовый нагреватель наносят (на внутреннюю поверхность) окись тория толщиной 0,05 мм. Максимальная температура экрана - 450 С; скорость нагрева и охлаждения 350°С/мин; напря жение экран-нагреватель U₉,_H,⁼ 100 В', напряжение нагреватель - сваривае³⁵ мые детали при температуре нагревателя ниже Т_н » 1 150^eC Ub.|= 0;Preliminarily, thorium oxide with a thickness of 0.05 mm is applied to the tungsten heater (on the inner surface). Maximum screen temperature - 450 C; heating and cooling rate 350 ° C / min; screen-heater voltage U ₉ , _H , ⁼ 100 V ', heater-weld voltage ³⁵ welded parts at heater temperature below T _n »1 150 ^e C Ub. | = 0;

при нагреве (й охлаждении) нагревателя от Т_и = 1150^еС до Тн ^х 1600*С UM изменяется от 0 до и_ж ⁴⁰ = 1000 В прямо пропорционально Т и (при этом Тй = 1150^сС); ток термоэмиссии и поверхности нагревателя 1Т.₉.= 0 и при Тц.макс = 1600°С U„ = 1000 В, 1_Т,₅ = 2,2 А на 1 мм/; по⁴⁵ требляемая мощность 14 кВт.during heating (minutes cooling) of the heater _and T = 1150 C ^e to Tn ^x 1600 * UM C varies from 0 to ⁴⁰ and _w = 1000 and directly proportional to T (wherein Ti = ¹¹⁵⁰ C); thermal emission current and heater surface 1T. _9. = 0 and at Tm.max = 1600 ° C U „= 1000 V, 1 _T , ₅ = 2.2 A per 1 mm /; ⁴⁵ power consumption 14 kW.

Claims

1 The invention relates to the technology of diffusion welding in vacuum and can be used in enterprises of machine-building, aviation radio engineering and other industries. The aim of the invention is to reduce power consumption and increase productivity. The drawing shows a scheme for implementing the method. The parts to be welded 1 are installed: in the vacuum chamber 2 inside the radiation chamber, the heater 3, on the inner surface of which a layer 4 is preliminarily applied (substances with a low electron work function. The chamber is vacuumized, the parts are compressed and heated to the welding temperature the heater 3 is fed a negative relative to the parts to be welded 1; the electric potential changes its value directly proportional to the temperature of the heater, and the heat-reflecting screen 5 is fed a negative relative to the heater electrical potential, which ensures electrical flux concentration in the welding zone and prevents overheating of the screen and chamber walls. After isothermal exposure, the welded jets are cooled and removed from the chamber. The electrons emitted from the heater surface are accelerated in an electric field: the heater - and the parts to be welded + The resulting flux electrons additionally heats the parts to be welded. Applying a layer of the active substance (for example, thorium oxide) on the surface of the radiation heater is necessary for uschestvennogo reducing the electron work function. Due to this, it is possible to obtain noticeable thermoelectron emission already at a heater temperature of about 1160 ° C, while emission from a clean (uncoated) heater (usually tantalum, tungsten) starts only with leoo + noo c. A direct proportional change in the electric potential from O at a heater temperature equal to the temperature of the onset of thermoelectron emission (equal to 0) to the maximum value at the maximum heater temperature allows minimizing the energy consumption caused by transient processes caused by abrupt electromotive force fluctuations. Thus, at significantly lower temperatures of the radiation heater, it is possible to obtain the required welding temperatures, which reduces energy consumption. An increase in the heating and cooling rate leads to a significant reduction in the welding time, thereby improving the performance, Example. At the dp installation, diffusion welding is used to weld molybdenum parts with a diameter and height of 20 mm according to the following process conditions: residual gas pressure in the vacuum chamber Pg 5 pt; st; compressive force P 2.0 kgf / mm, welding temperature (isothermal holding) T.g isothermal holding time tu.B 15 min. Beforehand (and the inner surface) thorium oxide 0.05 mm thick was applied to the tungsten heater. The maximum screen temperature Td is 450 ° C; heating and cooling rates of 350 ° C / min; shield-heater voltage U5, H, 100 V, heater voltage - parts to be welded at a heater temperature below TH U ". | 0; when heated (and cooled) by heating 1,600 ° C bodies from 1,110 ° C to TC, UH changes from O to ,, p 1000 V is directly proportional to T c (at the same time T); current of thermal emission and heater surface IT., О and at Tkmax IfeOO C and 1000 V, IT.9 2.2 А per 1 mm1; 14 kW power consumption. Formula of the invention. A method of diffusion welding in vacuum, in which the parts to be welded are installed inside a radiation heater, they are heated to the welding temperature and are isothermally aged under pressure, characterized in that in order to reduce energy consumption and increase productivity by internal surface of the heater

a layer of a substance with a low electron work function is applied, a negative electric potential is applied to it relative to the parts to be welded, and it is directly proportional to the temperature of the heater.