|
|
|
|
Главная Переработка нефти и газа 36.1.4. Металлы и сплавы для сварки со стеклом, ситаллом и керамикой При правильном конструировании сварного узла температурные коэффициенты линейного расширения (ТКЛР) стекла, керамики и металла должны быть максимально согласованы. В противном случае напряжения, возникающие при изменении температуры, могут привести к разрушению сварного соединения. Наиболее широко для соединения со стеклом и керамикой используют железоникелевые сплавы, ковар, нержавеющую сталь, а из чистых металлов Си, Ni, Ti, Ai, Мо, Wi и некоторые другие. Основные свойства металлов, которые могут быть использованы при разработке металлокерами-ческих и металлостекляиных узлов, приведены в табл. 36.6. 36,2. Свариваемость материалов Способы сварки плавлением, как правило, непригодны для соединения металлов с керамическими и стеклообразными материалами вследствие природной несовместимости соединяемых композиций. Наибольшую перспективу создания неразъемных соединений из стекла и керамики имеет диффузионная сварка (ДС). На свариваемость стекла, ситаллов и керамики с металлами существенное влияние оказывает их химический состав, струк- ТАБЛИЦА 36.6 ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ ДЛЯ СВАРКИ СО СТЕКЛОМ И КЕРАМИКОЙ [б]
тура, состояние поверхности, наличие и концентрация неравновесных дефектов, а также ряд других физико-химических свойств соединяемых материалов. Так, на свариваемость керамики с металлами влияет ее микроструктура, т. е. увеличение размеров зерен керамики, содержащей стеклофазу, приводит к уменьшению протяженности границ и, следовательно, участков наиболее активного взаимодействия. Наличие стеклофазы в керамике ускоряет процесс сварки, соединение получается более прочным. При сварке керамики, не содержащей стеклофазы, например ВК100-2, с металлами, требуются большие энергозатраты, чем для керамики с наличием стеклофазы (BK94-I). 36.2.1. Природа и механизм образования соединения Необходимым условием образования сварного соединения металлов со стеклом и керамикой является химическое взаимодействие [1], механизм которого зависит от свойств элементов. В условиях ДС наиболее вероятны две топохимические реакции - присоединения (1) и замещения (2): Ме;0 + Ме;0 Ме;Ме;о,, (1) аМе + МеО-> MeOj, -f бМе". (2) По механизму реакции (1) взаимодействуют d-элементы периодической системы Менделеева, практически все переходные металлы и сплавы на их основе (Fe, Ni, Со, W, Мо, Мп и т. д.), а по схеме реакции замещения (2) взаимодействуют s- и р-элементы - непереходные металлы (А1, Mg, Be, Li) и их сплавы. Поэтому разработка технологии ДС стекла и керамики с металлами должна производиться как с учетом физико-химических свойств соединяемых композиций, так и с учетом топохи-мических процессов, происходящих в зоне контакта. 36.2.2. Причины образования дефектов Наиболее распространенным дефектом металлостеклянных и металлокерамических узлов является образование трещин из-за высокого уровня остаточных напряжений, вызванных большим различием коэффициентов термического расширения соединяемых материалов. Согласование теплового расширения соединяемых материалов устраняет опасность возникновения термических напряжений. Соединять материалы с несогласованными ТКЛР также возможно, но толщины металлической детали при этом сильно ограничены [1, 2, 3]. 36.3. Технология сварки 36.3.1. Подготовка стекла, ситалла и керамики Химическая очистка в сочетании с ультразвуковой обработкой стекла и керамики является наиболее эффективным способом получения качественной поверхности под сварку. Термическое обезжиривание обычно применяется в сочетании с химической очисткой, а очистка в поле ультразвука в сущности является разновидностью химической очистки, так как в качестве рабочих жидкостей применяются различные химические вещества и соединения. Очистка поверхности перед диффузионной сваркой в сущности сводится к трем основным процессам: обезжириванию, удалению механических загрязнений и травлению ТАБЛИЦА 36 7 РЕЖИМЫ ДИФФУЗИОННОЙ СВАРКИ СТЕКОЛ И КЕРАМИКИ с МЕТАЛЛАМИ [8]
А7 Ml, HI - марки Al, Cu, Ni 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 [ 154 ] 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
 |
