Бакланський Валентин Михайлович. Розробка технології та обладнання зварювання стисненням у вакуумі алмазно-твердосплавних пластин і кіборіту

brief description

Бакланський Валентин Михайлович. Розробка технології та обладнання зварювання стисненням у вакуумі алмазно-твердосплавних пластин і кіборіту. : Дис... канд. наук: 05.03.06 2006
Бакланський В.М. «Розробка технології та обладнання зварювання стисненням у вакуумі алмазно-твердосплавних пластин і кіборіту». - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.03.06 - зварювання і споріднені технології. Приазовський державний технічний університет Міністерства освіти й науки України, Маріуполь, 2006 р.
Дисертаційна робота присвячена вдосконаленню технології зварювання стисненням АТП, БПК і кіборіту зі сталями 40, 40Х, 35ХГСА і твердим сплавом ВК8ВК15 у МТМС у вакуумі при температурах до 0,5Тплматеріалів, що з'єднуються; вивченню впливу основних параметрів технологічного процесу на механічну міцність з'єднання для різнорідних сплавів і металів (ВК + сталь, КНБ + сталь) без застосування прокладок, що активують, а для однорідних сплавів (ВК + ВК) із застосуванням прокладок, що активують, або напилюваних адгезійно-активних шарів.
Виконано порівняльний аналіз методу пайки срібновмищаючими припоями типу ПСр-45 і дифузійного зварювання стисненням у вакуумі. Показано переваги й недоліки цих методів.
Для раніше не досліджених параметрів зварювання стисненням виконані обчислення, на підставі яких складені графіки функціональних залежностей основних параметрів зварювання, що дозволяє правильно вибрати методики розрахунку при конструюванні лабораторної установки, створити її й відробити основні параметри технологічного процесу.
Розроблено й виготовлена вакуумна лабораторна установка, проведені експериментальні дослідження в результаті яких установлені інтервали значень величин основних параметрів технологічного процесу (питомого тиску, ізотермічної витримки, ступеня вакууму, температури ізотермічної витримки, ефективність застосування прокладок і адгезійно-активних покриттів) і їхній вплив на якість і міцність звареного з'єднання.
У результаті проведення експериментів розроблені вимоги до підготовки поверхні зразків, що з'єднуються. Визначено залежності щільності контакту поверхонь, що з'єднуються, від їхньої шорсткості у інтервалі 40...6,3 мкм і встановлено, що зі зменшенням ступеня шорсткості міцність з'єднання зростає на 20...30 %, що, очевидно, пов'язано зі збільшенням щільності зони з'єднання.
Виконано дослідження механічних властивостей (межі міцності на зріз) зварених з'єднань твердого сплаву ВК8...ВК15 зі сталлю 40Х и 35ХГСА, проведена статистична обробка отриманих результатів.
Сконструйовано й виготовлена нова надійна конструкція МТМС із твердого сплаву ВК8, для якої обчислені величини зусилля стиску залежно від довжини сталевого штовхача для різних температур. Міцність з'єднання твердого сплаву ВК15 зі сталлю 40Х с використанням цього модуля не менш 500 МПа.
Для надійного з'єднання однорідних матеріалів із твердого сплаву ВК6ВК15 досліджували компенсаційні прокладки з нікелю товщиною від 0,1 до 0,2 мм із одержанням міцності не менш 350 МПа.
Розроблено конструкцію пристосування для промислової печі СШВ, що дозволяє здійснювати процес термічного напилювання у вакуумі на холодну й гарячу поверхню ріжучого елемента.
Для з'єднання кіборіту із твердим сплавом ВК15 на його поверхню напилювали у вакуумі шари хімічних елементів, що активують, Ti, Al, Ni та Si, потім проводили зварювання стиском з одержанням максимальної міцності з'єднання до 205 МПа.
Металографічні дослідження та мікрозондовий аналіз дозволили визначити якісний состав дифузійного шару, його товщину, виявити основні найбільш рухливі хімічні елементи (Fe, Co та Ni), які, імовірно, і визначають високу міцність з'єднання при малій товщині дифузійного шару 5...10 мкм.
Проведені виробничі випробування різального інструменту в ОПО заводу технологічного обладнання (м. Маріуполь), ІНМ АН України (м. Київ), БЗПМ (м. Бровари), НПО «Азовмаш» (м. Маріуполь) підтвердили високу експлуатаційну надійність з'єднання АТП і БПК зі сталлю (до 500 МПа) методом зварювання стиском, збереження фізико-хімічних властивостей алмаза й кіборіту на рівні пластин, що закріплюються механічно, і високі ріжучі властивості інструменту. Очікуваний економічний ефект від впровадження технологічного процесу зварювання стиском замість пайки срібновмищаючими припоєм ПСр-45 складає 483200 грн.