Методами дифференциального термического анализа, металлографии, микрорентгеноспектрального анализа и измерения микротвердости изучено контактное взаимодействие меди с титаном, цирконием, гафнием, иттрием, марганцем и кремнием. Установлено, что в системах меди с цирконием, гафнием и иттрием образование промежуточных фаз сопровождается выделением тепла. Опробованы режимы получения паяных соединений дисперсноупрочненной меди с титаном, цирконием, гафнием и иттрием, обоснована эффективность применения пайки в вакууме при температуре 1000 °C для получения качественных швов.

Экспериментальными исследованиями, проведенными в условиях лучистого нагрева на стендах ИПМ НАН Украины, доказана принципиальная возможность применения силовых световодов для плавления некоторых материалов (например, припоя ПОС-40) концентрированным световым пучком. Это позволит в условиях острого дефицита энергии, существующего на орбитальном космическом модуле, реализовать энергосберегающую технологию пайки с помощью гибко-управляемого концентрированного потока солнечного излучения.

Запропоновано метод інформаційного забезпечення процесу пайки п'єзокераміки з металом для підвищення ефективності керування та рівня п'єзоактивності та повторюваності параметрів об'єктів, що виготовляються. Наведено інформаційну модель автоматизованої системи керування процесом пайки, яка дозволяє оптимізувати інформаційні потоки у системі та централізувати керування з використанням одного оператора. Розроблено алгоритми збору, обробки інформації та керування, сутність яких полягає у введенні декількох циклів опитування та подальшої інтерполяції значень, що дозволяє у будь-який проміжок часу сформувати ефективну стратегію керування. Створено експертну систему, яка на підставі поточної інформації про стан процесу та результатів емпіричних досліджень генерує логічний висновок для підтримки прийняття рішень щодо пошуку раціональних значень параметрів пайки п'єзокераміки з металом.

Розроблено комплекс нових математичних моделей, які забезпечують створення ефективних розрахункових методів аналізу термопружнопластичного деформування елементів конструкцій циліндричної форми за умов імпульсного навантаження. Досліджено напружено-деформований стан і температурний режим з урахуванням великих швидкостей деформування й адіабатичного підвищення температури внаслідок пластичного деформування під час формоутворення та з'єднання порожнистих циліндрів. Запропоновано алгоритми та програми розрахунку на ЕОМ практичних задач високошвидкісного деформування, нероз'ємного з'єднання циліндрів нескінченної та скінченної довжини з урахуванням температури та пластичних ефектів. З використанням розробленого методу на підставі комплексного підходу, що об'єднує числове та інженерне моделювання, розглянуто процес зварювання - паяння вибухом.

Розвинуто фізико-технологічні засади застосування розподіленої газорозрядної плазми у процесах дифузійного зварювання та паяння металів шляхом розв'язання базових задач обробки матеріалів тліючим розрядом середніх тисків, дослідження впливу розрядної плазми на матеріали, що обробляються за їх твердого стану, розробки технологічних процесів зварювання суттєво різнорідних металів з активацією дифузійних процесів іонним опроміненням з'єднуваних поверхонь, створення пристроїв для реалізації даних процесів. Проведено теоретичні й експериментальні дослідження ефективності нагріву металів тліючим розрядом і визначено його ефективний тепловий коефіцієнт корисної дії. Розроблено технологічні заходи з метою забезпечення тривалого стабільного існування тліючого розряду за тисків газу нижче атмосферного. Запропоновано нові технічні рішення щодо підвищення стабільності горіння тліючого розряду. На підставі аналізу теплових процесів розроблено детерміновані аналітичні залежності для прогнозування температурного стану зварюваних деталей і керування ним у процесі зварювання. Створено технологічні засади керування процесами масопереносу за умов дифузійного зварювання іонним модифікуванням хімічного складу поверхневих шарів з'єднуваних металів. Досліджено вплив плазми тліючого розряду на характер розтікання припоїв на металевих поверхнях. Визначено основні параметри паяння у газорозрядній плазмі компактних і розподілених виробів. Сформульовано основні принципи побудови устаткування для з'єднання металів у тліючому розряді.

Розроблено нове джерело нагріву для дифузійного зварювання (ДЗ) та паяння на основі тліючого розряду (ТР) з застосуванням порожнистого катоду (ПК). Проведено комплексні дослідження електричних, енергетичних та теплових характеристик ТР ПК як джерела зварювального нагріву (ЗН). Встановлено, що для забезпечення тривалого стабільного існування ТР ПК за умов ЗН, його живлення здійснюється від джерел з жорсткими та пологопадаючими зовнішніми характеристиками. Визначено ефективний к.к.д. нагріву ТР ПК та вплив на його енергетичну ефективність геометричних характеристик вузла катод - деталь (КД), зокрема величини проміжку КД. Обгрунтовано доцільність керування процесом нагріву ТР ПК напругою холостого ходу джерела методами математичного моделювання, що спрощує процес керування та підвищує його ефективність. Розкрито передумови застосування ТР ПК як джерела нагріву (ДН) за ДЗ та паяння, а також доведено, що ТР ПК - високотехнологічний, енергетичний та економічно ефективний, допомагає одержати з'єднання з металічних та неметалічних матеріалів з якісними показниками; визначено місце ТР ПК в існуючих ДН для ДЗ.

Наведено результати досліджень із активації поверхонь, що з'єднуються, у процесах зварювання тиском і безфлюсовому паянні у вакуумі. Показано, що активаційна дія іонної обробки в тліючому розряді на сталях з різним рівнем легування хромом наближається за якістю до хімічного травлення і може слугувати альтернативою останньому.

Для проведения монтажно-сборочных и ремонтных работ на орбите в качестве легкоплавких припоев перспективны богатые оловом сплавы системы Sn-Ni-Ge. Приведены результаты исследования микроструктуры, фазового состава, интервалов плавления, технологических и прочностных характеристик сплавов, на основе которых выбрана область оптимальных составов припоев. Даны примеры практического использования припоев при построении ферменных конструкций.

Рассмотрено напряженно-деформированное состояние при различных режимах охлаждения цилиндрических узлов из графита и меди в упругой и пластической стадиях с учетом как кратковременных пластических деформаций, так и ползучести. Установлено влияние режима охлаждения на пластические деформации в зоне стыка и осевые напряжения на поверхности узлов, определяющие вероятность разрушения хрупкого графита.

Определено влияние толщины промежуточной твердой прослойки на напряженно-деформированное состояние при диффузионной сварке и пайке узлов из разнородных материалов. Методом компьютерного моделирования решена осесимметричная упругопластическая задача для быстрого охлаждения узла после сварки. Проведено сравнение полей и эпюр напряжений в узлах при различной толщине прослойки и в случае ее отсутствия. Установлено, что все напряжения в узле сосредоточены в непосредственной близости от места стыка соединяемых материалов и прослойки. При этом характер полей напряжений в соединяемых материалах существенно не изменяется с изменением толщины прослойки, однако изменяется их уровень. С увеличением толщины прослойки точка максимума напряжений растяжения в графите постепенно удаляется от стыка, и его величина уменьшается. Для уменьшения опасности разрушения графита после охлаждения узла целесообразно использовать жесткую прослойку толщиной не менее 1 мм.

Определено, что при напайке меди на сталь в условиях автономного вакуума в зоне контакта образуется участок повышенной микротвердости, которая устраняется стандартной для стали термической обработкой. Показано, что содержание углерода в стали не оказывает существенного влияния на свойства переходной зоны медь-сталь. Установлено, что в условиях напайки в автономном вакууме взаимодействие жидкой меди со сталью не приводит к образованию трещин в зоне соединения. Определено, что увеличение времени контакта жидкой меди со сталью приводит к образованию хрупких структур, что снижает ударную вязкость соединения. При испытаниях на статическое растяжение разрушение сталемедного соединения происходит по медной части. При этом прочностные свойства напаянного слоя превышают справочные данные для деформированной и отожженной меди.

Исследовано напряженно-деформированное состояние при диффузионной сварке в вакууме и пайке разнородных материалов с учетом пластических деформаций мгновенной пластичности и ползучести. Рассмотрена роль пластических деформаций в формировании соединений и остаточных напряжений при диффузионной сварке в вакууме разнородных металлов, в том числе металлов с неметаллами, а также однородных материалов с промежуточными прослойками. Применение температурного нагружения совместно с внешней нагрузкой при диффузионной сварке в вакууме разнородных металлов позволяет создать в стыке объемное напряженное состояние с формированием осевых, радиальных, окружных, касательных напряжений, способствующее локализации пластических деформаций в зоне стыка и развитию деформаций сдвига, а соответственно интенсификации процессов образования физического контакта, активации поверхностей и развитию диффузионных процессов. Управление напряженно-деформированным состоянием при соединении металлов с неметаллами позволяет регулировать релаксационные процессы при охлаждении и предотвратить разрушение соединений.

Приведены результаты исследований напряженно-деформированного состояния соединений наиболее распространенных узлов типа цилиндр - цилиндр, втулка - втулка и втулка - фланец из материалов с отличающимися физико-механическими свойствами при диффузионной сварке и пайке с промежуточными прослойками и без них с учетом влияния пластических деформаций мгновенной пластичности и ползучести при нагружении внешней силой и изменении температуры. Установлены закономерности влияния физико-механических свойств соединяемых материалов и прослоек на формирование напряжений и деформаций при нагреве и охлаждении узлов.

Індекс рубрикатора НБУВ: К643.78-18 + О551.41-083.1/9

Рубрики:

Паяння металів променем лазера

Авіаційні газотурбінні двигуни

Шифр НБУВ: ДС50654 Пошук видання у каталогах НБУВ