Введение к работе
Актуальность темы. Современной тенденцией промышленного производства является расширение номенклатуры и создание новых технологий производства пористо-компактных изделий, в том числе и из титана. К таким изделиям относятся фильтры, геттеры, распылители, кольца уплотнения и т.д.
Одной из важнейших задач при создании пористо-компактных изделий является разработка способов получения неразъемного соединения между пористыми и компактными заготовками, обеспечивающих заданные эксплуатационные свойства.
Возможности сварки плавлением и пайки при соединении пористых металлов весьма ограничены, так как при наличии жидкой фазы последняя затекает в норы и под действием капиллярных сил может проникать на значительную глубину, нарушая исходную проницаемость пористого металла. Кроме того, при сварке плавлением в процессе кристаллизации шва происходит значительная усадка литого металла, приводящая к образованию трещин.
Для соединения пористых и компактных титановых материалов перспективна диффузионная сварка, при которой соединение формируется без расплавления свариваемых заготовок.
Однако, это г технологический процесс предполагает нагрев и приложение сжимающих усилий, что может привести к недопустимому доушютпемию пористой части изделия; при низких же удельных давлениях качество диффузионного соединения оказывается неудовлетворительным.
Поэтому разработка процесса диффузионной сварки титановых пористых и компактных заготовок является актуальной задачей, при решении которой первостепенное значение имеют не только технологические параметры процесса сварки, но и такие факторы, как микроструктура соединяемых заготовок, влияющая на процесс доушют нения, а также физико-химическое состояние свариваемых поверхностей, определяющее их реакционную способность к схватыванию.
Цслмо работы является разработка процесса диффузионной сварки пористо-компактных титановых конструкций с заданными свойствами.
Научна» новизна. Установлены закономерности влияния исходной микроструктуры пористых материалов на их высокотемпературную деформацию при испытаниях на сжатие
Получены матсмаїичсскнс зависимое!!! изменения пористости заготовок из титановых порошков ог скорости их деформации в условиях диффузионной сварки.
Разработана физико-математическая модель процесса изменения
толщины оксидных пленок на титане в условиях нагрева при
диффузионной сварке. ч
Установлены закономерности влияния процесса нагрева на физико-химическое состояние поверхностей титана и их взаимодействие в условиях диффузионной сварки.
Сформулированы принципы оптимизации процесса диффузионной сварки титановых пористых и компактных заготовок, обеспечивающие заданные эксплуатационные свойства, определяющие сочетание микроструктур свариваемых заготовок, повышение реакционной способности поверхностей к схватыванию.
Практическая ценность. Получены номограммы для группы пористых материалов, позволяющие определить конечную пористость порошковых заготовок с учетом их исходного микроструктурного состояния при диффузионной сварке с компактным титаном.
Определены скорость и температура нагрева титана, обеспечивающие деблокирование его поверхностей оксидами и повышение их реакционной способности к схватыванию при диффузионной сварке.
Разработана технология получения диффузионно-сварного соединения пористо-компактных титановых конструкций, обеспечивающая заданные эксплуатационные свойства изделия.
Результаты работы использованы и внедрены в опытном производстве колец уплотнения насоса для перекачки агрессивных сред.
Достоверность результатов. Научные положения и практические рекомендации по работе обоснованы: проведением независимых методов измерений; использованием методов математической статистики при обработке экспериментальных данных и их совпадением с теоретическими расчетами; опытными испытаниями предложенной технологической схемы получения пористо-компактных титановых изделий.
Апробация работы. Основные результаты докладывались на Международной научно-технической конференции "Современные проблемы сварочной науки и техники" ( Ростов-на-Дону, 1993 ); Международной научно-методической конференции "Современные проблемы сварочного производства и совершенствование подготовки кадров" ( Мариуполь, 1996 ), Региональном межвузовском семинаре "Процессы теплообмена в энергомашиностроении" ( Воронеж, 1996 );
Международной конференции "Повышение эффекгивпосш сварочноіо производства" ( Липецк, 1996 ); на научных семинарах кафедры сварки Воронежского государственного тсхиическої о университета.
Структура н объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, включающих обзор литературы, методику проведения исследований, непосредственно теоретические и экспериментальные исследования, рекомендации по практическому использованию результатов работы, общие выводы, список литературы, состоящий из 133 библиографических источников. Объем диссертации 114 страниц машинописного текста, 6 таблиц, 50 рисунков и приложение.
Автор выражает искреннюю благодарность кандидату физико-математических наук, доценту Катаронову И.Л. за консультации и методическую помощь, оказанные при разработке математической модели.