RU2271914C1 - Refractory nickel alloys parts joining method - Google Patents

Abstract

FIELD: machine engineering, possibly restoration of articles operating at large cyclical loads and high temperature values.

SUBSTANCE: method comprises steps of cooling male part in liquefied nitrogen and introducing it into female part. Male part is made of refractory nickel alloy similar to that of female part. After equalizing temperature of assembly, it is heated till recrystallization temperature and subjected to isothermic soaking. It causes creation of structural and phase conversions in assembled parts.

EFFECT: improved quality of joints of parts.

1 ex, 1 tbl

Description

Translated fromRussian

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для заварки отверстий в изделиях из жаропрочных никелевых сплавов, которые работают при больших циклических нагрузках и высокой температуре.The invention relates to mechanical engineering and can be used for welding holes in products from heat-resistant nickel alloys that operate at high cyclic loads and high temperature.

Известен способ соединения деталей с натягом термическим методом путем охлаждения одной из соединяемых деталей, фиксации взаимного расположения и перемещения в осевом направлении. Охватываемая деталь свободно вводится в охватывающую деталь (а.с. СССР №867592, В 23 Р 11/02, 1979).A known method of connecting parts with interference by the thermal method by cooling one of the connected parts, fixing the relative position and moving in the axial direction. The male part is freely inserted into the female component (AS USSR No. 867592, B 23 P 11/02, 1979).

Недостатком известного способа является низкое качество соединения деталей из жаропрочных никелевых сплавов, которое работает при больших циклических нагрузках и высокой температуре.The disadvantage of this method is the low quality of the connection of parts made of heat-resistant nickel alloys, which works at high cyclic loads and high temperature.

Наиболее близким по технической сущности является способ соединения деталей с натягом и тепловым воздействием. Охватываемую деталь охлаждают в жидком азоте и вводят в охватывающую деталь. Уменьшение диаметра (в мкм) посадочной поверхности определяют по формулеThe closest in technical essence is the method of connecting parts with interference and heat. The male component is cooled in liquid nitrogen and introduced into the female component. The decrease in diameter (in microns) of the landing surface is determined by the formula

Δd =δ+i,Δd = δ + i,

где δ - наибольший натяг для данного соединения,where δ is the greatest interference for a given connection,

i - минимальный зазор, обеспечивающий свободную посадку при сборкеi - minimum clearance for a loose fit during assembly

(Справочник технолога-машиностроителя, под ред. А.Г.Косиловой, Р.К.Мещерякова, М.: Машиностроение, том 1, с 646-649).(Handbook of a machine-building technologist, under the editorship of A.G. Kosilova, R.K.

Недостатком известного способа является низкое качество соединения деталей из жаропрочных никелевых сплавов, которое работает при больших циклических нагрузках и высокой температуре.The disadvantage of this method is the low quality of the connection of parts made of heat-resistant nickel alloys, which works at high cyclic loads and high temperature.

Цель - повышение качества соединения деталей из жаропрочных никелевых сплавов, которое работает при больших циклических нагрузках и высокой температуре.The goal is to improve the quality of the connection of parts made of heat-resistant nickel alloys, which works at high cyclic loads and high temperature.

Поставленная цель достигается тем, что предложен способ соединения деталей из жаропрочных никелевых сплавов, включающий охлаждение охватываемой детали в жидком азоте, введении ее в охватывающую, выполненную из однородного с охватываемой деталью жаропрочного никелевого сплава, выравнивание температуры полученного соединения, последующий нагрев полученного соединения до температуры рекристаллизации и протекания структурных и фазовых превращений и изотермическую выдержку.This goal is achieved by the fact that the proposed method for connecting parts made of heat-resistant nickel alloys, including cooling the covered part in liquid nitrogen, introducing it into the female made of heat-resistant nickel alloy uniform with the covered part, equalizing the temperature of the obtained compound, subsequent heating of the obtained compound to the temperature of recrystallization and the occurrence of structural and phase transformations and isothermal exposure.

Техническое решение разработано для заварки отверстий в турбинных лопатках из жаропрочных никелевых сплавов, которые работают при больших циклических нагрузках и высокой температуре. Обычно дефектные места в жаропрочных никелевых сплавах разделывают и заваривают аргонодуговой сваркой металлом одного класса с основным металлом. Недостатком данного способа является изменение поверхностного слоя основного металла, возникают термические напряжения.The technical solution was developed for welding holes in turbine blades made of heat-resistant nickel alloys, which operate under high cyclic loads and high temperature. Usually, defective spots in heat-resistant nickel alloys are cut and welded by argon-arc welding with metal of the same class as the base metal. The disadvantage of this method is the change in the surface layer of the base metal, thermal stresses occur.

В предлагаемом техническом решении в процессе диффузионной сварки отсутствует внешнее давление на свариваемые детали. Давление возникает за счет структурных и фазовых превращений в свариваемых деталях.In the proposed technical solution in the process of diffusion welding, there is no external pressure on the parts to be welded. Pressure arises due to structural and phase transformations in the welded parts.

Способ реализуют следующим образом.The method is implemented as follows.

Из однородного с охватывающей деталью материала изготавливают охватываемую деталь. Охватываемую деталь охлаждают в жидком азоте до размера, обеспечивающего свободную посадку при сборке. Охватываемую деталь вводят в охватывающую деталь. После выравнивания температуры соединения соединение нагревают до температуры рекристаллизации и осуществляют изотермическую выдержку. За счет протекания процессов растворения γ'-фазы в сплаве охватываемая деталь расширяется и обеспечивает давление, необходимое для диффузионной сварки соединения.From a material homogeneous with the female part, the male component is made. The part to be covered is cooled in liquid nitrogen to a size that allows a loose fit during assembly. The male part is introduced into the female part. After equalizing the temperature of the compound, the compound is heated to the temperature of recrystallization and isothermal exposure is carried out. Due to the dissolution of the γ'-phase in the alloy, the covered part expands and provides the pressure necessary for diffusion welding of the joint.

Пример конкретного выполненияConcrete example

Для заварки литейных технологических отверстий в лопатке из сплава ЖС36ВИ изготовлены вставки 03 мм из сплава ЖС36ВИ (охватываемая деталь). Подготовили внутреннюю поверхность литейного технологического отверстия, охладили вставку в жидком азоте и ввели в технологическое отверстие. Выровняли температуру соединения. Лопатку установили в вакуумную печь, нагрели до 1050°С, осуществили выдержку при этой температуре в течение 4 часов. Одновременно убрали литейное технологическое отверстие по существующей технологии пайки: лопатка из сплава ЖС36ВИ, вставка из сплава ВЖ98, припой ВПр 36, нагрев до температуры пайки 1290°С в течение 20 мин. После охлаждения лопатки разрезали по месту вставки и провели металлографический контроль.To weld foundry technological holes in the blade from the ZhS36VI alloy, inserts of 03 mm were made from the ZhS36VI alloy (covered part). The inner surface of the foundry technological hole was prepared, the insert was cooled in liquid nitrogen, and introduced into the technological hole. Aligned the temperature of the compound. The blade was installed in a vacuum oven, heated to 1050 ° C, and held at this temperature for 4 hours. At the same time, the foundry technological hole was removed according to the existing soldering technology: a blade of ZhS36VI alloy, an insert of VZh98 alloy, VPR 36 solder, heating to a soldering temperature of 1290 ° C for 20 minutes. After cooling, the blades were cut at the insertion site and metallographic control was performed.

В таблице приведены средние результаты контроля.The table shows the average control results.

МетодMethodГлубина измененного слоя в месте сварки, мкмDepth of the changed layer at the welding spot, micronsНаличие порThe presence of poresМикротрещины на границе сваркиMicrocracks at the weld boundaryСуществующийExisting300300естьthere isестьthere isПредлагаемыйProposed1010нетnoнетno

Нагрев сварного соединения в область растворения γ'-фазы обеспечивает диффузионную сварку вставок и высокое качество границы сварного соединения.Heating the welded joint to the region of dissolution of the γ'-phase ensures diffusion welding of the inserts and high quality of the welded joint boundary.

Предлагаемый способ соединения деталей повышает качество соединения деталей из жаропрочных никелевых сплавов, которое работает при больших циклических нагрузках и высокой температуре.The proposed method for joining parts improves the quality of joining parts made of heat-resistant nickel alloys, which operates at high cyclic loads and high temperature.

Claims (1)

Translated fromRussian

Способ соединения деталей из жаропрочных никелевых сплавов, отличающийся тем, что он включает охлаждение охватываемой детали в жидком азоте, введение ее в охватывающую деталь, выполненную из однородного с охватываемой деталью жаропрочного никелевого сплава, выравнивание температуры полученного соединения, последующий нагрев полученного соединения до температуры рекристаллизации и протекания структурных и фазовых превращений и изотермическую выдержку.A method for joining parts from heat-resistant nickel alloys, characterized in that it includes cooling the male part in liquid nitrogen, introducing it into the female part made of a heat-resistant nickel alloy uniform with the male part, equalizing the temperature of the obtained compound, subsequent heating of the obtained compound to the temperature of recrystallization and structural and phase transformations and isothermal aging.