Вступ

 

            Промислове виробництво сучасної техніки і подальше її удосконалення тісно пов’язані з застосуванням високотемпературних технологій формування нерознімних   з’єднань за допомогою зварювання і паяння. Природним є те, що на стадії досліджень і розроблення технологій з’єднання традиційних і нових конструкційних матеріалів ставиться мета забезпечити рівнозначність фізичних властивостей основного металу і шва, таких як міцність, пластичність, утома, корозійна стійкість, зносостійкість.

            Ряд видів зварювання – дифузійне, електронно-променеве, зварювання тертям – забезпечує ці вимоги, тому що створення з’єднання не потребує застосування присаджувального матеріалу і тим самим максимально забезпечує гетерогенність складу і структури з’єднання. В арсеналі електродугового зварювання комбінації складу присаджувального матеріалу і методів фізичного впливу на процес кристалізації забезпечують ідентичність, в тому числі структурну, шва і металу, що зварюється.

            В машинобудуванні основний об’єм нерознімних   з’єднань виконують зварюванням, науково-технічні надбання в цій галузі мають столітню історію і велику інформаційну базу. Високотемпературне паяння  тривалий час розвивалось як допоміжний процес і використовувалось переважно в будівельно-монтажних роботах з застосуванням як джерела енергії киснево-ацетиленового полум’я. Однак  науково-технічний прогрес, що пов’язаний із розвитком авіаційного,  ракетного, автомобільного і енергетичного машинобудування, обумовив прискорений розвиток високотемпературного паяння.

            Основна відмінність паяння від зварювання полягає в тому, що метал, який з’єднується, не розплавлюється. Формування з’єднання відбувається шляхом заповнення зазору між деталями припоєм, що має меншу, ніж у основного металу, температуру плавлення. Однією з переваг паяння є можливість з’єднати в один вузол за одну технологічну операцію необмежену  кількість окремих деталей. Тому паяння, на відміну від інших процесів, відповідає вимогам масового  виробництва. Надійність  нерознімних   паяних з’єднань, що досконало перевірена в оборонній техніці, дала можливість широкого застосування паяння при виготовленні авіаційних та ракетних двигунів, тонкостінних конструкцій корпусів літаків та космічних апаратів, двигунів внутрішнього згорання, енергетичного обладнання і масової побутової техніки. Протягом останніх десятиріч значно зросла інформаційна база в розділі високотемпературного паяння.

             На перший погляд постановка задачі створення стикового паяного з’єднання з рівноцінними основному металу механічними властивостями є некоректною, тому що гетерогенність системи метал-шов обумовлена сутністю паяння. Припій для з’єднання повинен мати нижчу температуру плавлення, що досягається застосуванням спеціальних сплавів. Однак дослідження показали, що ряд металургійних процесів, таких, як контактне плавлення з дифузійним розчиненням тонких металевих прошарків у великій масі основного металу; епітаксійна кристалізація різних за складом, але близьких будовою кристалічної ґратки, матеріалів; дисперсійне подрібнення в зазорі з’єднання металевих порошків до часток мікронного розміру при взаємодії з розплавом припою; дифузійне зрощення поверхонь при відновленні оксидних плівок та спрямована кристалізація в насичених твердих металевих розчинах надлишкових фаз за наявності між поверхнями градієнта концентрації деяких елементів можуть обумовити створення з’єднання з рівноцінними основному металу властивостями. Кожен із цих процесів, зокрема, і в парному їх поєднанні дозволяє зменшити міру гетерогенності і тим самим наблизитися до однорідності властивостей металу і шва.

            Поглиблення знання процесів, що відбуваються при високотемпературних технологіях з’єднання, дають можливість цілеспрямовано використовувати їх при створенні технологій виготовлення нових виробів із нових конструкційних матеріалів. Такі знання є предметом металознавства високотемпературних технологій з’єднання, якому присвячена ця книга.

            У книзі наведені відомості, що відсутні в технічній літературі, про особливості формування металу з’єднань та  взаємодії деяких розплавів з твердим основним металом, наслідком якої може бути як зміцнення, так і руйнування конструкції. Окремо розглянуто процеси розчинення – осадження металу в розплаві припою, диспергування  і утворення сфероїдів мікронних розмірів із металевих порошків, кристалічне зрощування поверхонь та ін. Наведена в книзі інформація є результатом систематизованого огляду власних досліджень, які стали основою для створення промислових технологій.

            Наукове обґрунтування придатності нових технологій для надійного з’єднання відповідальних паяних вузлів, що працюють при високому рівні вібраційних навантажень не може обмежитися стандартними випробуваннями механічних властивостей з’єднання. Окремий розділ книги присвячений нестандартним випробуванням при визначенні межі утоми стикових та телескопічних паяних з’єднань при різних видах навантажень, а також визначенню впливу взаємодії  розплаву  припою   на   механічні  властивості основного металу.

            Книга може бути корисною вченим, інженерам, які досліджують і розробляють матеріали та технологічні процеси їх з’єднання, а також студентам при вивченні матеріалознавства.

            Автори висловлюють вдячність інженерам Л.В.Барановій, Ю.Ф.Гарцунову та Г.Г.Ткаченку, які брали участь у металографічних  дослідженнях  високотемпературного з’єднання.