[go: up one dir, main page]

RU2666818C1 - Method for manufacture by diffusion welding of tubular adapters titanium - stainless steel - Google Patents

Method for manufacture by diffusion welding of tubular adapters titanium - stainless steel Download PDF

Info

Publication number
RU2666818C1
RU2666818C1 RU2017132744A RU2017132744A RU2666818C1 RU 2666818 C1 RU2666818 C1 RU 2666818C1 RU 2017132744 A RU2017132744 A RU 2017132744A RU 2017132744 A RU2017132744 A RU 2017132744A RU 2666818 C1 RU2666818 C1 RU 2666818C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
titanium
stainless steel
welding
temperature
adapter
Prior art date
Application number
RU2017132744A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Андреевич Уваров
Александр Николаевич Семенов
Original Assignee
Акционерное Общество "Ордена Ленина Научно-Исследовательский И Конструкторский Институт Энерготехники Имени Н.А. Доллежаля"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное Общество "Ордена Ленина Научно-Исследовательский И Конструкторский Институт Энерготехники Имени Н.А. Доллежаля" filed Critical Акционерное Общество "Ордена Ленина Научно-Исследовательский И Конструкторский Институт Энерготехники Имени Н.А. Доллежаля"
Priority to RU2017132744A priority Critical patent/RU2666818C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2666818C1 publication Critical patent/RU2666818C1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/16Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating with interposition of special material to facilitate connection of the parts, e.g. material for absorbing or producing gas
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/22Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: invention can be used for welding in vacuum of tubular adapters titanium – stainless steel. Tubular part of the titanium adapter and the tubular part of the stainless steel adapter located outside it are telescopically connected, heated, deformed and hold at the temperature of diffusion welding. On the inner surface of the stainless steel adapter, ring grooves with a depth of no more than 0.5 mm are made, which before welding is filled with suspension of polyvinyl butyral and ultrafine nickel powder with an ultradisperse nickel powder content of 61 to 80 %. In the first stage, diffusion welding is carried out at temperature of 950–975 °C, and on the second – at temperature of 765–815 °C. Interval between the steps is selected to be from 300 to 600 seconds, and the holding time in the second step is selected in the range of 61–158 seconds.
EFFECT: invention provides higher quality of mechanical coupling of parts of tubular adapters titanium – stainless steel.
1 cl

Description

Изобретение относится к области сварки, а более конкретно к технологии изготовления диффузионной сваркой в вакууме трубчатых переходников титан - нержавеющая сталь.The invention relates to the field of welding, and more specifically to a manufacturing technology of diffusion welding in a vacuum tube-to-tube adapters titanium-stainless steel.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к изобретению является способ диффузионной сварки трубчатых переходников титан-нержавеющая сталь, заключающийся в том, что телескопически соединяют, нагревают, деформируют и выдерживают при температуре диффузионной сварки трубчатую деталь переходника из титана и расположенную снаружи нее трубчатую деталь переходника из нержавеющей стали, на внутренней поверхности которой выполнены кольцевые канавки с глубиной не более 0,5 мм, которые перед сваркой заполняют суспензией из поливинилбутираля и ультрадисперсного порошка никеля, с содержанием ультрадисперсного порошка никеля от 61% до 80% (Патент РФ №2617807, МПК В23К 20/16, В23К 20/22, В23К 101/06, опубл. 26.04.2017).The closest set of essential features to the invention is the method of diffusion welding of tube adapters titanium-stainless steel, which consists in telescoping, heating, deforming and maintaining at a temperature of diffusion welding the tube part of the adapter made of titanium and the tubular part of the adapter stainless steel located outside it steel, on the inner surface of which annular grooves are made with a depth of not more than 0.5 mm, which are filled with a suspension of irrigation before welding of nyl butyral and ultrafine nickel powder, with the content of ultrafine nickel powder from 61% to 80% (RF Patent No. 2617807, IPC V23K 20/16, V23K 20/22, V23K 101/06, publ. 04/26/2017).

Недостатком вышеуказанного способа является то, что в процессе сварки металл трубчатой детали переходника из титана сохраняет высокую твердость и происходит разрушение профиля кольцевых канавок на внутренней поверхности трубчатой детали переходника из нержавеющей стали в процессе сварочной деформации. В результате не происходит удовлетворительного механического сцепления свариваемых трубчатых деталей переходника, снижается их конструкционная прочность.The disadvantage of the above method is that during the welding process, the metal of the tubular part of the adapter made of titanium retains high hardness and the destruction of the profile of the annular grooves on the inner surface of the tubular part of the adapter made of stainless steel during welding deformation. As a result, satisfactory mechanical adhesion of the welded tubular parts of the adapter does not occur, their structural strength decreases.

Помимо этого недостатка при применении известного способа распределение суспензии из поливинилбутираля и ультрадисперсного порошка никеля происходит неравномерно по поверхностям свариваемых деталей и, как следствие, размер диффузионной зоны и механические свойства дифференциальны на различных участках сварного соединения.In addition to this drawback, when applying the known method, the distribution of the suspension of polyvinyl butyral and ultrafine nickel powder occurs unevenly on the surfaces of the parts to be welded and, as a result, the size of the diffusion zone and the mechanical properties are differential in different parts of the welded joint.

Задачей настоящего изобретения является повышение надежности и качества сварного соединения трубчатых переходников титан -нержавеющая сталь.The objective of the present invention is to improve the reliability and quality of the welded joints of tubular adapters titanium-stainless steel.

Технический результат, который достигается при использовании настоящего изобретения, заключается в повышении качества механического сцепления свариваемых деталей трубчатого переходника титан-нержавеющая сталь.The technical result, which is achieved by using the present invention, is to improve the quality of mechanical adhesion of the welded parts of a titanium-stainless steel tube adapter.

Указанный технический результат достигается благодаря использованию способа изготовления диффузионной сваркой трубчатых переходников титан-нержавеющая сталь, заключающегося в том, что телескопически соединяют, нагревают, деформируют и выдерживают при температуре диффузионной сварки трубчатую деталь переходника из титана и расположенную снаружи нее трубчатую деталь переходника из нержавеющей стали, на внутренней поверхности которой выполнены кольцевые канавки с глубиной не более 0,5 мм, которые перед сваркой заполняют суспензией из поливинилбутираля и ультрадисперсного порошка никеля, с содержанием ультрадисперсного порошка никеля от 61% до 80%, диффузионную сварку проводят в два этапа, на первом этапе диффузионную сварку проводят при температуре 950-975°С, а на заключительном - при температуре 765-815°С, при этом интервал между этапами выбирают равными от 300 до 600 секунд, а время выдержки на заключительном этапе -в диапазоне 61-158 секунд.The specified technical result is achieved through the use of a method for manufacturing diffusion welding of titanium-stainless steel tube adapters, which consists in telescopically connecting, heating, deforming and maintaining at a temperature of diffusion welding a titanium adapter tube part and a stainless steel tube adapter located outside it, on the inner surface of which annular grooves are made with a depth of not more than 0.5 mm, which are filled with a suspension before welding and polyvinyl butyral and ultrafine nickel powder, with the content of ultrafine nickel powder from 61% to 80%, diffusion welding is carried out in two stages, at the first stage diffusion welding is carried out at a temperature of 950-975 ° C, and at the final stage at a temperature of 765-815 ° C while the interval between the steps is chosen equal to from 300 to 600 seconds, and the exposure time at the final stage is in the range of 61-158 seconds.

Экспериментальным путем было установлено, что для снижения твердости трубчатой детали переходника из титана необходимо диффузионную сварку необходимо проводить в два этапа. Каждый этап подразумевает пластическую деформацию свариваемых деталей переходника путем приложения сварочного давления. Сварка в два этапа необходима для устранения технологических зазоров между свариваемыми деталями переходника и деталями оснастки, а также для заполнения профиля кольцевых канавок металлом трубчатой детали переходника из титана.It was established experimentally that in order to reduce the hardness of the tubular part of the titanium adapter, diffusion welding must be carried out in two stages. Each stage involves the plastic deformation of the welded parts of the adapter by applying welding pressure. Two-stage welding is necessary to eliminate technological gaps between the welded parts of the adapter and accessories, as well as to fill the profile of the annular grooves with metal of the tubular part of the adapter made of titanium.

На первом этапе следует поднять температуру сварки до 950°С, но при этом следует учесть, что для того, чтобы избежать образование эвтектики между нержавеющей сталью и титановым сплавом при длительном контакте в местах соприкосновения плоских площадок профиля кольцевых канавок и внутренней детали переходника из титана температура сварки не должна превышать 975°С, т.е. диффузионную сварку на первом этапе следует проводить в интервале температур 950-975°С.At the first stage, the welding temperature should be raised to 950 ° C, but it should be noted that in order to avoid the formation of a eutectic between stainless steel and a titanium alloy during prolonged contact at the points of contact of flat areas of the profile of the annular grooves and the inner part of the titanium adapter, the temperature welding should not exceed 975 ° C, i.e. diffusion welding in the first stage should be carried out in the temperature range 950-975 ° C.

На заключительном этапе диффузионную сварку надо проводить в интервале температур от 765 до 815°С, при которых происходит сближение атомов соединяемых материалов на расстояние образования межатомных связей и возникает физическое взаимодействие. Что касается граничных значений температур указанного диапазона, то они обусловлены тем, что при температуре выше 815°С будет образовываться эвтектика между титаном и никелем, а для сохранения высокой пластичности внутренней детали переходника из титана температура диффузионной сварки не должна опускаться ниже 765°С.At the final stage, diffusion welding should be carried out in the temperature range from 765 to 815 ° С, at which the atoms of the materials to be joined come closer to the distance of the formation of interatomic bonds and physical interaction occurs. As for the boundary temperatures of the specified range, they are due to the fact that at a temperature above 815 ° C a eutectic will form between titanium and nickel, and to maintain high ductility of the inner part of the titanium adapter, the temperature of diffusion welding should not fall below 765 ° C.

Интервалы времени от 300 до 600 секунд между этапами установлены экспериментальным путем.The time intervals from 300 to 600 seconds between stages are established experimentally.

Для получения качественного надежного сварного соединения трубчатого переходника титан-нержавеющая сталь время выдержки на заключительном этапе должно составлять 61-158 секунд, т.к., как это было установлено экспериментальным путем, за это время обеспечивается полнота протекания диффузионных процессов и не происходит образования равновесной интерметаллидной фазы Ti2Ni, охрупчивающей соединение. Пример осуществления способа.To obtain a high-quality reliable welded joint of a titanium-stainless steel tube adapter, the exposure time at the final stage should be 61-158 seconds, since, as was established experimentally, during this time the completeness of the diffusion processes is ensured and the formation of equilibrium intermetallic Ti 2 Ni phase embrittling the compound. An example implementation of the method.

Для выполнения диффузионной сварки трубчатой детали переходника, например, из сплава титана ПТ-ЗВ, и трубчатой детали переходника из нержавеющей стали, например, из аустенитной стали 08Х18Н10Т, предварительно перед сборкой трубчатых деталей переходника на внутренней поверхности трубчатой детали переходника из нержавеющей стали нарезают кольцевые канавки с глубиной 0,3 мм, которые затем заполняют суспензией, состоящей из поливинилбутираля и ультрадисперсного порошка никеля, масса которого в суспензии равна 75%. Далее осуществляют сборку деталей, состоящую из трубчатой детали переходника из нержавеющей стали, которую располагают снаружи трубчатой детали переходника из титана с образованием телескопического соединения. Диффузионную сварку проводят в 2 этапа. На первом этапе осуществляют индукционный нагрев сборки под сварку в сварочной камере в вакууме до температуры 965°С, в процессе которого поливинилбутираль полностью испаряется с последующей его откачкой вакуумной системой. В кольцевых канавках остается только ультрадисперсный порошок никеля. В процессе сварки трубчатую деталь переходника из титана раздают за счет запрессовки конусного дорна в сборку на заданную глубину. При раздаче трубчатой детали переходника из титана происходит деформация свариваемых поверхностей и уплотнение ультрадисперсного порошка никеля с полным сплошным заполнением им кольцевых канавок. Затем с интервалом 400 секунд температуру сварки снижают до 790°С и проводят второй - заключительный этап сварки - путем окончательной запрессовки дорна. В результате происходит объемное взаимодействие металлов с образованием металлической связи между деталями и между деталями и промежуточным слоем. Переходная диффузионная зона образуется по контактной поверхности, которая окончательно формируется в процессе выдержки на заключительном этапе при температуре 790°С в течение 120 секунд. После охлаждения трубчатого переходника титан-нержавеющая сталь конусный дорн выбивают.To perform diffusion welding of the tubular adapter part, for example, from PT-ЗВ titanium alloy, and the stainless steel tube adapter part, for example, 08Kh18N10T austenitic steel, annular grooves are cut before the tubular adapter parts are assembled on the inner surface of the tubular stainless steel adapter part with a depth of 0.3 mm, which is then filled with a suspension consisting of polyvinyl butyral and ultrafine nickel powder, the mass of which in suspension is 75%. Next, parts are assembled, consisting of a tubular stainless steel adapter part, which is placed outside the titanium adapter tubular part to form a telescopic joint. Diffusion welding is carried out in 2 stages. At the first stage, induction heating of the assembly for welding in the welding chamber in vacuum to a temperature of 965 ° C is carried out, during which the polyvinyl butyral is completely evaporated and then evacuated by a vacuum system. In the annular grooves, only ultrafine nickel powder remains. During welding, the tubular part of the adapter made of titanium is distributed by pressing the conical mandrel into the assembly to a predetermined depth. When distributing the tubular part of the titanium adapter, the surfaces to be welded are deformed and the ultrafine nickel powder is compacted with complete annular grooves filling it completely. Then, with an interval of 400 seconds, the welding temperature is reduced to 790 ° C and the second, final stage of welding is carried out by final pressing of the mandrel. As a result, the volume interaction of metals occurs with the formation of a metal bond between the parts and between the parts and the intermediate layer. The transitional diffusion zone is formed along the contact surface, which is finally formed during exposure at the final stage at a temperature of 790 ° C for 120 seconds. After cooling the tubular adapter, the titanium-stainless steel conical mandrel is knocked out.

Сваренные по данному способу переходники прошли радиографический, ультразвуковой контроль и испытания на герметичность с положительным результатом. Кроме того, металлографический контроль переходников показал, что помимо сварки произошло и механическое сцепление деталей по всей соединяемой поверхности.The adapters welded by this method passed radiographic, ultrasonic testing and leak tests with a positive result. In addition, metallographic inspection of the adapters showed that in addition to welding, mechanical adhesion of parts along the entire connected surface occurred.

Claims (1)

Способ изготовления диффузионной сваркой трубчатых переходников титан - нержавеющая сталь, включающий телескопическое соединение, нагрев, деформирование и выдержку при температуре диффузионной сварки трубчатой детали переходника из титана и расположенной снаружи нее трубчатой детали переходника из нержавеющей стали, на внутренней поверхности которой выполнены кольцевые канавки глубиной не более 0,5 мм, которые перед сваркой заполняют суспензией из поливинилбутираля и ультрадисперсного порошка никеля с содержанием ультрадисперсного порошка никеля от 61 до 80%, отличающийся тем, что диффузионную сварку проводят в два этапа, на первом этапе диффузионную сварку проводят при температуре 950-975°С, а на втором - при температуре 765-815°С, при этом интервал между этапами выбирают равным от 300 до 600 секунд, а время выдержки на втором этапе – в диапазоне 61-158 секунды.A method of manufacturing diffusion welding of titanium-stainless steel tube adapters, including telescoping, heating, deformation, and holding at a temperature of diffusion welding of a tubular adapter part made of titanium and a tubular stainless steel adapter located outside it, on the inner surface of which ring grooves are made with a depth of no more than 0.5 mm, which before welding is filled with a suspension of polyvinyl butyral and ultrafine nickel powder containing ultrafine about nickel powder from 61 to 80%, characterized in that the diffusion welding is carried out in two stages, in the first stage, diffusion welding is carried out at a temperature of 950-975 ° C, and in the second at a temperature of 765-815 ° C, while the interval between the stages are selected equal to from 300 to 600 seconds, and the exposure time in the second stage is in the range of 61-158 seconds.
RU2017132744A 2017-09-20 2017-09-20 Method for manufacture by diffusion welding of tubular adapters titanium - stainless steel RU2666818C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017132744A RU2666818C1 (en) 2017-09-20 2017-09-20 Method for manufacture by diffusion welding of tubular adapters titanium - stainless steel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017132744A RU2666818C1 (en) 2017-09-20 2017-09-20 Method for manufacture by diffusion welding of tubular adapters titanium - stainless steel

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2666818C1 true RU2666818C1 (en) 2018-09-12

Family

ID=63580505

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017132744A RU2666818C1 (en) 2017-09-20 2017-09-20 Method for manufacture by diffusion welding of tubular adapters titanium - stainless steel

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2666818C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2720267C1 (en) * 2018-12-04 2020-04-28 АО "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" Diffusion welding method
RU2802246C1 (en) * 2023-01-26 2023-08-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет инженерных технологий" (ФГБОУ ВО "ВГУИТ") Method for manufacturing titanium-stainless steel tube adapters by diffusion welding

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62156088A (en) * 1985-12-27 1987-07-11 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Dissimilar metal joint
SU1761411A1 (en) * 1989-11-04 1992-09-15 Самарский авиационный институт им.акад.С.П.Королева Method for joining titanium with steel
RU2205732C1 (en) * 2002-06-24 2003-06-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники им. Н.А. Доллежаля" Method for diffusion wedling of tubular titanium-stainless steel adaptors
RU2612332C1 (en) * 2015-10-15 2017-03-07 Публичное Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" Method of preparation of charge for smelting titanium slag in ore furnace
RU2617807C1 (en) * 2016-01-22 2017-04-26 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Method of diffusion welding of tube titan-stainless steel adaptors

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62156088A (en) * 1985-12-27 1987-07-11 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Dissimilar metal joint
SU1761411A1 (en) * 1989-11-04 1992-09-15 Самарский авиационный институт им.акад.С.П.Королева Method for joining titanium with steel
RU2205732C1 (en) * 2002-06-24 2003-06-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники им. Н.А. Доллежаля" Method for diffusion wedling of tubular titanium-stainless steel adaptors
RU2612332C1 (en) * 2015-10-15 2017-03-07 Публичное Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" Method of preparation of charge for smelting titanium slag in ore furnace
RU2617807C1 (en) * 2016-01-22 2017-04-26 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Method of diffusion welding of tube titan-stainless steel adaptors

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2720267C1 (en) * 2018-12-04 2020-04-28 АО "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" Diffusion welding method
RU2802246C1 (en) * 2023-01-26 2023-08-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет инженерных технологий" (ФГБОУ ВО "ВГУИТ") Method for manufacturing titanium-stainless steel tube adapters by diffusion welding
RU2832989C1 (en) * 2024-06-14 2025-01-13 Акционерное общество "Ордена Ленина Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники имени Н.А. Доллежаля" (АО "НИКИЭТ") Method for diffusion welding of titanium-stainless steel tubular adapters

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3025596A (en) Braze bonding of concentric tubes and shells and the like
CN108326317B (en) TiAl alloy and Ti2Method for preparing annular part from AlNb powder
CN108555305B (en) Method for preparing ring parts from Ti2AlNb alloy and TiAl powder
JP6861035B2 (en) Manufacturing method of cylindrical sputtering target
RU2666818C1 (en) Method for manufacture by diffusion welding of tubular adapters titanium - stainless steel
CN110337507A (en) Cylinder type sputtering target and its manufacturing method
JPS6045991B2 (en) Manufacturing method of tubular joint parts
CN107825046A (en) The welding tooling and welding method of thin-wall corrugated tube thin slice
CN102962453A (en) Method of manufacturing a weld-free apparatus for connection of dissimilar metals using functionally graded compositionally control powder metallurgy and hot isostatic processing methods
US9352412B2 (en) Method of forming a bonded assembly
RU1799316C (en) Method of connection of metal parts
RU2617807C1 (en) Method of diffusion welding of tube titan-stainless steel adaptors
US3766633A (en) Method of joining metals of different melting points
CN107398625A (en) Inner support heat abstractor and its application method for the welding of thin-walled one side of something pipe
RU2438842C1 (en) Method of producing bimetal tube
RU2612331C2 (en) Titan steel adapter production method
RU2301732C1 (en) Method for diffusion welding of tubes of different-property materials
RU2555735C1 (en) Method of diffusion welding of glass ceramic with metals
JP2819370B2 (en) Manufacturing method of corrosion resistant clad pipe
US20150190891A1 (en) Repair of Casting Defects
RU2795078C1 (en) Method for bonding glass with molybdenum alloy
US10053244B2 (en) Pipe, apparatus and method
CN109396634B (en) Ultrasonic-assisted welding method of magnesium alloy with pure Pb as intermediate reaction material layer
RU99585U1 (en) DEVICE FOR CONNECTING PIPES OF HETEROGENEOUS METALS
JP6774702B2 (en) Manufacturing method of cylindrical sputtering target