2.2.3 Жаротривкі матеріали
Жаротривкість ‒ властивість матеріалу зберігати високу
механічну міцність та стійкість до хімічних реакцій у високих
температурах.
Із цих матеріалів виготовляють подові плити, тиглі, кріплення стін і склепіння, захисні пристрої, екрани, муфелі, завантажувальні пристрої, кріплення нагрівників, деталі пристроїв транспортування (рольганги, конвеєри), що використовують для переміщення у печах виробів з метою їх нагрівання.
Переваги ультразвукового зварювання:
1 ) м о ж л и ві с т ь з 'є д н а н н я н е м е т а л і ч н и х м а т е р і а л і в,
наприклад, пластичні і спечені матеріали (пластмаси, кераміка),
як між собою, так і з металами;
2) можливість зварювання найрізноманітніших металів і
сплавів, у тому числі різнорідних;
3) відсутність нагрівання зварювальних деталей до температури плавлення, і можливість одержання з'єднання з
високою механічною міцністю;
4) статичні зусилля значно менші, ніж для холодного зварюваня; деформації взірців дуже малі і складають всього 5-
10% замість 60-80% для зварювання тиском;
5) відсутність електричних напруг між зварювальними
деталями;
6) процес ультразв укового зварюван ня легко
Найбільш розповсюдженими жаротривкими матеріалами
для будування електричних печей є хромонікелеві сталі, які мають
автоматизують.
До недоліків можна віднести:
.,
високу жаростійкість, достатню механічну міцність, їх легко
обробляти, зварювати автогеном або електрозварюванням. Хромонікелеві сталі з вмістом хрому до 18% та нікелю до 80% застосовують для виготовлення: електропечей з робочого
1)неможливість зварювання деталей великої товщини (для
деталей товщиною більш 2-2.5 мм);
2) на існуючому вітчизняному обладнанні можливе
зварювання тільки простих конструкцій;
температурою до 10000К. Збільшення вмісту нікелю до 20%0 - 25%
уможливлює розширення температурного діапазону до 1399 К
Жаротривкі сталі вельми дорогі, їх застосування не завжди економічно вигідне. Можливими замінниками жаротривких сталей є спеціальні сорти хромистих і хромонікелевих чавунів з робочою температурою до 13090К.
Для високотемпературних електричних печей в якості жаростійких матеріалів застосовують молібден, вольфрам, високовогнетривку кераміку, карбіди та бориди деяких матеріалів.
2.2.4 Матеріали для виготовлення нагрівників електропечей
Нагрівні елементи печей виготовляють із сплавів металів,
деяких неметалічних матеріалів і тугоплавких металів. Всі матеріали, з яких виробляють нагрівники, мусять відповідати
певним вимогам:
Для ультразвукового зварювання найбільш поширенні у с т а н о в к и т и п у У З С М -1 д л я т о ч к о в о г о з в а р ю в а н н я тонколистового прокату, УЗСМ-2 для повного зварювання і ультразвуковий монтажно-зварювальний стіл типу И020.0010 для точкового зварювання деталей електровакуумних приладів.
їх потужність від 0.4 кВт до 4 кВт, з частотою ƒ = 18-24 кГц.
Ультразвукові методи широко використовують для паяння і лудження, а також металізації неметалічних матеріалів
(фарфору, радіокераміки, скла і теплостійких пластмас).
Ультразвукове паяння основане на механічному руйнуванні і видаленні інтенсивними ультразвуковими коливаннями окисної плівки 1 (рис. 4.21).
Установку для паяння утворюють із ультразвукового генератора 3 з потужністю 50-300 Вт (частота 18-25 кГц) і п а ял ь ни ка , н а я ко му р о з міщ е ні м аг ні то с тр ик ці йн ий
висока жаростійкість та жаровитривалість;
високий питомий електричний опір;
18
перетворювач - 1 і обмотка для нагрівання - 2.
125
Великі можливості має метод лудження ультразвуковою обробкою у зварювальній техніці. Він може бути застосований
малий температурний коефіцієнт питомого опору;
відсутність старіння (постійність питомого опору матеріалу
нагрівника у процесі тривалого терміну його експлуатації).
Для виготовлення нагрівників з робочою температурою до
для зварювання точкового і плавного, зварювання внапуск,
стикового, пресуванням.
Процес ультразвукового зварювання проводять за нормальної температури. Поверхні, що з'єднують, стискають з відносно невеликим тиском і утворюють коливний зсув одну відносно іншої з ультразвуковою частотою (15-30 кГц) і дуже малою (мікрометри) амплітудою переміщення. Поперечні коливання зсуву у зоні контакту з'єднувальних поверхонь викликають пластичні деформації мікрооб'ємів, подрібнення крихких оксидних плівок на поверхнях, що труться, і утворення загальних кристалів, які міцно з'єднують зварювальні елементи.
15000К найбільш поширеними матеріалами є ніхроми (сплави
нікелю і хрому), фехралі (хромоалюмінієві сплави) та хромонікелеві жаротривкі сталі.
Ніхроми містять у собі 75-80% нікелю і біля 25% хрому. Збільшення вмісту нікелю у сплаві підвищує його робочу температуру. Додавання титану ‒ покращує механічну міцність сплаву.
Хромонікелеві жаротривкі сталі містять 22% ‒ 27% нікелю. З
них виготовляють нагрівні елементи з робочою температурою до
11000К.
Фехралі є сплавом заліза, хрому (до 13%) і алюмінію (до 4%).
У процесі ультразвукового зварювання відбувається місцеве
підвищення температури у зоні з'єднання, проте процес проходить без помітного загального підвищення температури. Тому ультразвукове зварювання відносять до так званого холодного зварювання.
Основні елементи установки ультразвукового зварювання (рис. 4.20) такі: ультразвуковий генератор б, магнітострикційний перетворювач 1, акустичний
Виготовлені зі 0сплаву нагрівники працюють в установках з
робочою до 1100 К.
Для високотемпературних печей з максимальною робочою температурою до 17000К застосовують нагрівальні елементи карборунду. Ці нагрівники інколи називають селітовими або
глобаровими.0 Їх одержують у процесі спікання за температур
19000К‒2000 К кремнезему та вугілля. Зазвичай це стержні різної
довжини з діаметром 6мм ‒ 30 мм. У печах із максимальною
трансформатор 2, інструмент 3. В установку входять також робочою температурою 23000К і >23000К нагрівники
система передачі зусиль стискання F і реле часу.
Рисунок 4.20 - Схема установки для точкового
ультразвукового зварювання металів
124
виготовляють із тугоплавких металів (молібдену, танталу, ніобію, вольфраму), вугілля або графіту. Необхідно зауважити, що ці нагрівники швидко окислюються й можуть працювати тільки в атмосфері інертних газів або у вакуумі.