Способ конденсаторной сварки металлических деталей малых размеров

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ КОНДЕНСАТОРНОЙ СВАРКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ МАЛЫХ РАЗМЕРОВ(57) Способ конденсаторной сварки металлических деталей малых размеров, включающий осуществление физического контакта между свариваемыми деталями в точке приварки посредством промежуточной вставки из легкоплавкого металла, осуществление электрического разряда с последующими расплавлением промежуточной вставки, осадкой и образованием сварного соединения, отличающийся тем, что токоподвод осуществляют через одну из свариваемых деталей и промежуточную вставку, а в качестве материала промежуточной вставки используют металл с более высоким, чем у материала свариваемых деталей, коэффициентом теплопроводности, и имеющий температуру плавления ниже температуры плавления, но выше температуры пластической деформации материала свариваемых деталей. Изобретение относится к технологии получения соединений с использованием конденсаторной сварки металлических деталей с малыми размерами, в частности к конденсаторной приварке твердых проволок малых сечений к деталям соизмеримых размеров с криволинейной (например, сферической) поверхностью, и может найти применение в радиотехнической и электротехнической промышленности, а также в тех областях народного хозяйства, где используется указанный вид сварки. Известен способ сварки с расплавляемой промежуточной вставкой 1, при котором используют промежуточную вставку из третьего металла, которая после нагрева в зоне соединения полностью растворяется в основном материале. Это осуществляется путем химического растворения твердого основного материала в жидком металле промежуточной вставки. Недостатком указанного способа является то, что промежуточная вставка нагревается в течение длительного времени, что приводит к большим тепловложениям в свариваемые детали (и, как правило, к разупрочнению получаемых сварных изделий). Известен способ сварки тавровых соединений проволок с фольговой лентой 2. Фольговая лента зажимается между двумя электродами, из которых один проволочный медный вывод, а второй - молибденовый стержень. Сварке подвергались медные лепестки толщиной 30-50 мкм, покрытые и непокрытые серебром. Лучшие результаты получены с лепестками, покрытыми слоем серебра толщиной 5-10 мкм при плоской заторцовке концов привариваемой проволоки. Недостатком способа является нарушение чистоты поверхности привариваемой детали (например, фольги) со стороны молибденового стержня при недостаточном усилии прижатия электрода вследствие электроэрозии и ее деформации при избыточном усилии прижатия. Наиболее близким, принимаемым за прототип, является способ контактной сварки крестообразных соединений проволочных проводников с покрытиями 3, в котором при сварке двух однородных проволок с покрытием из-за того, что температуры плавления основного металла проводника выше температуры плавления покрытия, последнее расплавляется раньше и вытесняется из зоны сварки на поверхность соединения с образованием по бокам галтели из выдавленного металла. Недостатком данного способа является то, что он не обеспечивает сохранение задаваемой поверхности в области, близкой к сварному соединению, ввиду неконтролируемой деформации покрытия, происходящей вследствие перераспределения выделяемого в проводнике и покрытии тепла и плавления последнего. Техническая задача, решаемая изобретением, - повышение качества сварных соединений и изделий, получаемых при конденсаторной сварке металлических деталей малых размеров, в частности при микросварке твердых проволок малых диаметров с криволинейными (например, сферическими) поверхностями деталей с размерами, сопоставимыми с диаметром проволоки, за счет уменьшения тепловложений в свариваемые детали, создания условий сохранения чистоты поверхности, ограничения по температуре процесса. Технический результат достигается тем, что разряд пропускается между одной из свариваемых деталей и промежуточной вставкой, последняя расплавляется и полностью вытесняется из зоны соединения, так как имеет сечение токоподвода меньше, чем сечение свариваемой детали, а температура плавления промежуточной вставки меньше температуры плавления, но выше температуры пластической деформации материала свариваемых деталей, а также тем,что материал промежуточной вставки выбирается с коэффициентом теплопроводности более высоким, чем коэффициент теплопроводности основного металла. При этом чистые поверхности свариваемых материалов, вступая в контакт, образуют совместные зерна с исчезновением границы раздела. После вытеснения металла промежуточной вставки из зоны соединения происходит термомеханическая активация свариваемых поверхностей, их незначительная пластическая деформация и схватывание в твердой фазе. Поскольку материал промежуточной вставки выбирается с большей по сравнению с основным металлом теплопроводностью, то избыточная часть тепла в процессе сварки отводится через промежуточную вставку. Тем самым ограничиваются температура процесса и тепловложения в свариваемые детали. Чистота поверхности одной из свариваемых деталей сохраняется вследствие того, что между ней и подложкой не протекает ток конденсаторного разряда, т.е. отсутствует электроэрозия. На фигуре изображена схема, поясняющая способ конденсаторной сварки. Способ конденсаторной сварки проводят следующим образом. К точке приварки на поверхности детали 1, установленной на неподвижной подложке 2, по касательной подводят промежуточную вставку 3 легкоплавкого металла (например,фольгу). Затем нормально в точке приварки подводят торец привариваемой детали 4, прикладывают к ней 2 4562 1 прижимающее усилие 5, промежуточную вставку подсоединяют к положительной клемме 6 конденсатора, а деталь 4, по которой проходит ток конденсатора, - к отрицательной клемме 7. Осуществляют разряд конденсатора, вследствие чего происходит выделение тепла в точке касания промежуточной вставки 3 и детали 4,плавление металла промежуточной вставки и его полное вытеснение из зоны контакта свариваемых деталей,разогрев до температуры пластической деформации, приведение в непосредственный контакт и осадка свариваемых деталей под действием прижимающего усилия 5. После сварки изделие освобождают от промежуточной вставки. Пример. Способом конденсаторной сварки осуществлена приварка проволок диаметром 0,533-0,546 мм из нержавеющей стали 95 Х 18 с твердостью 58,0-58,5 к шарику диаметром 0,794 мм из того же материала, температура пластической деформации которого около 870 С. В качестве промежуточной расплавляемой вставки использована серебряная фольга (температура плавления 960 С) толщиной 7 мкм, обеспечивающая токоподвод при конденсаторном разряде. Время разряда равнялось 0,90-0,95 мс при емкости конденсаторной батареи 2000 мкФ и напряжении на обкладках 30 В. Прижимающее усилие на свариваемые детали выбиралось равным 0,8-1,2 кгс. Изучение микрошлифов полученных сварных соединений показывает, что материал промежуточной вставки полностью вытесняется из зоны непосредственного контакта материала проволоки и шарика, образуя по ее периметру галтель. Зона разупрочнения стали составляет величину 45-60 мкм, что значительно меньше по сравнению с другими способами конденсаторной сварки, в которых зона термического влияния и разупрочнения обычно имеет размер порядка диаметра свариваемых деталей. Это указывает на небольшие тепловложения в свариваемые детали. Серебро промежуточной прослойки способствует очистке соединяемой поверхности стальных деталей от окислов и органических включений, повышая прочность соединения. Нарушений чистоты поверхности шарика и его деформаций с нарушением сферичности не обнаружено. Источники информации 1. Справочник по сварке, пайке, склейке и резке металлов и пластмасс // Под ред. А. Ноймана, Е. Рихтера.- М. Металлургия, 1980. - С.73-74. 2. Ефтифеев П.И. Стыковая микросварка. - Л. Машиностроение, 1977. - С.107-109. 3. Атауш В., В Строев., Мозга А. Исследование механизма образования и формирования сварных соединений при контактной микросварке проводников с покрытиями.// Матер. Межд. конф. Современные проблемы и достижения в области сварки, родственных технологий и оборудования. - 1998. - С.-Пб. - С. 134142. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.