Способ пайки

 

1. СПОСОБ ПАЙКИ преимущественно некапиллярных соединений, при котором в сборочном зазоре ;размещают пористую прокладку, спе .ченную из порошка, покрытого нерасплавляющимся при температуре пайки составом, а рядом с зазором помещгиот припой,производят нагрев до температуры пайки и пропитку прокладки расплавленным припоем, отличающийся тем, что, с целью повьниения пластичности соединения путем обеспечения однородности шва, берут порошок из сплава, совпадающего по составу с припоем, которым производят пропитку, а после пропитки осуществляют выдержку до растворения покрытия. 2. Способ по П.1, от л и ч а ющ и и с я тем, что в качестве покрытия порошка берут основу паяемого материала. (/) С

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(59 В 23 К 1 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ. (21) 3519748/25-27 (22) 09.12.82. (46) 07.03.84. Бюл. М 9 (72) A.Е. Шапиро (53) 621 ° 791.3 (088.8) (56) 1. Патент GAIA 9 3736650, кл. 29-473. 1, опублик. 05.06.73.

2, Авторское свидетельство СССР по заявке В 3270264/25-27, кл. В 23 К 1/00, 30.03.81. (прототип). . (54) (57) 1. СПОСОБ ПАЙКИ преимущественно некапиллярных соединений, при котором.в сборочном зазоре

:размещают пористую прокладку, спе,ченную из порошка, покрытого нерас„„SU„„ 07727 А плавляющимся при температуре пайки составом, а рядом с зазором помещают припой,.производят нагрев до температуры пайки и пропитку прокладки расплавленным припоем, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения пластичности соединения путем обеспечения однородности шва, берут порошок иэ сплава, совпадаю- щего по составу с припоем, которым производят пропитку, а после пропитки осуществляют выдержку до растворения покрытия.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве покрытия порошка беруг основу паяемого материала.

С2 ф

1077727

Изобретение относится к пайке, в частности к способам пайки некапиллярных соединений, и,может быть использовано в машиностроении при изготовлении паяных конструкций, жаропрочных и цветных сплавов.

Известен способ пайки некапилляр ных соединений, включающий предварительное заполнение сборочных зазоров смесью металлических порошков один из которых, расплавляясь при температуре пайки, служит припоем, а второй, нерасплавляющийся, образует в зазоре капиллярную сеть, удерживающую жидкий припой во время пайки L 17.

Этот способ дает возможность получить герметичные паяные соединения при большой величине зазора (до 1 мм). Однако для заполнения больших сборочных зазоров приходится значительно (до 80-90%) увеличивать количество тугоплавкого порошкового наполнителя и, следовательно объемную долю его частиц в паяном шве. Повышение неоднородности металла шва при подобном соотношеиии твердой и мягкой фаз резко снижает пластичность паяного соединения, а также его способность выдерживать знакопеременные и импульсные нагрузки.

Известен способ пайки, согласно которому в сборочном зазоре размещают пористую прокладку, спеченную мз порошка с. покрытием, покрытие к<игорого не расплавляется при температуре пайки, а рядом с зазором помещают припой, производят нагрев до температуры пайки и пропитку прокладки расплавленным припоем (2)

При использовании известного способа в качестве основы порошка берут материал с коэффициентом теМпературного расширения (КТР), близким к КТР одного из паяемых материалов, а в качестве покрытия— материал, хорошо смачиваемый припоем. Образуемая при пайке.в соединении композиция (основа порошка- покрытие — припой) неоднородна, что снижает пластичность паяного соединения.

- Цель изобретения — повышение пластичности соединения путем обеспечения однородности шва.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу пайки пре имущественно некапиллярных соедине" ний, при котором в сборочном зазоре размещают пористую прокладку, спеченную из порошка, покрытого нерасплавляющимся при температуре пайки составом, а рядом с зазором помещают припой, производят нагрев до температуры пайки и пропитку прокладки расплавленным припоем, берут порошок из сплава, совпадаю5

55 б0

65 щего по составу с припоем, которым производят пропитку, а после пропитки осуществляют выдержку до растворения покрытия.

В качестве покрытия порошка может быть выбрана основа паяемого материала.

В соответствии с данным способом пайки выполняют следующие операции.

На поверхность порошка припоя наносят тугоплавкое покрытие. В частности, частицы порошка покрывают слоем основного компонента паяемого металла. Например, при пайке никелевых жаропрочных сплавов порошок припоя никелируют.

Порошок припоя, имеющий тугоплавкое покрытие, вводят в сборочный зазор в виде пасты, приготовленной на органической связке.

Рядом с зазором размещают и фиксируют тот же припой, но без покры" тия. Эта часть припоя может применяться в виде ленты, проволоки или порошка.

Производят нагрев паяного соединейия и спекание порошка в сборочном зазоре.

При нагреве до температуры пайки расплавляют припой и производят пропитку порошка, находящегося в зазоре.

Производят выдержку, в процессе которой полностью растворяют тугоплавкое покрытие, имеющееся на порошке, заполняющем сборочный зазор.

После этой выдержки охлаждают паяное соединение.

В зависимости от состава и толщи. ны тугоплавкого покрытия возможны различные варианты кристаллизации паяного шва. Если в результате растворения покрытия количество тугоплавких элементов достаточно для на- . сыщения всего объема жидкой фазы в шве, то происходит его изотеомическая кюисталлизаиия во воемя вылеожки при температуре пайки. Если количества тугоплавких элементов недостаточно, то кристаллизация паяйого шва происходит в результате охлаждения паяемых деталей, которое производят сразу после растворения покрытия. Время выдержки, необходимое для растворения покрытия, устанавливается расчетным путем и уточняется экспериментально.

Таким образом, припой, разделенный на две части (часть с тугоплавким покрытием в сборочном зазоре и часть без покрытия над зазором), выполняет последовательно две функции.

Во-первых, имея тугоплавкое покрытие он заполняет некапиллярный зазор и образуя в нем сеть капилляров; удер. живает жидкую фазу от вытекания.

Во-вторых, после растворения покрытия, он, соединяясь с пропитывающей

1077727

Составитель Ф. Конопелько

Редактор Л. Алексеенко Техред Т.Фанта Корректор С. Черни

Заказ 828/7

Тираж 1037 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4 частью припоя такого же состава,образует однородный паяный шов.

Кроме того, данный способ значительно сокращает время пайки, поскольку увеличивает вдвое межфазную поверхность взаимодействия твердой и жидкой фаз и обеспечивает растворение твердой фазы (покрытия) с двух сторон: как с внутренней, так и с наружной стороны каждой частицы порошка. Таким образом, насыщение шва тугоплавкими элементами происходит быстрее, чем при использовании способов пайки некапиллярных соединений композиционными припоями, состоящими из смеси легкоплавкого и туго- 15 плавного порошков, которые отличаются друг от друга по составу. Растворение покрытия и сокращение выдержки при пайке уменьшают также эрозию паяемого металла и диффузионное на- 20 сыщение его элементами-депрессантами иэ припоя.

Пример. Способ используют для пайки некапиллярных соединений лопаток с ободами из сплава 25 . ХН50ВМТЮБ. Величина сборочных зазоров в соединениях составляет О, 10,8 мм, длина нахлестки 1,5-2 мм.

Пайку производят порошковым припоем

ВПр11. На одну часть порошка припоя предварительно наносят химическим путем никелевое покрытие толщиной

2-4 мкм. Порошок припоя, покрытый никелем, в виде пасты на акриловой связке вводят в сборочный зазор.

Соотношение порошка и связующего в пасте составляет 4:1 ° После просушки над заполненным сборочным зазором помещают порошок припоя

ВПр11 беэ покрытия. Эта часть припоя также наносится на детали в 40 виде пасты.

Паяемые узлы нагревают до температуры пайки (1130 C) в электропечи, в среде аргона с добавкой трехфтористого бора. В процессе нагрева со скоростью 15-20 град/мин происходит испарение связующего и спекание порошка, находящегося в зазоре. До достижения температуры пайки производят выдержку 2-3 мин, необходимую для пропитки порошка в зазоре расплавленным припоем и растворения никелевого покрытия.

После охлаждения получают герметичные паяные соединения с хорошо сформированным галтелями.

Металлографический анализ показал, что паяные швы имеют однородную литую структуру беэ пор и включений тугоплавких частиц. Эрбзия паяемых деталей незначительна.

Пластичность паяных соединений определяли испытаниями образцов на ударную вязкость по стандартной методике ГОСТ 23046-78. Ударная вязкость стыковых образцов. паянных данным способом,.составляет

0,7-0.84 МДж/м при 20 С и 0.480,56 МДж/м при 600 С. Для сравнения испытывали ударную вязкость образцов, паянных композиционным припоем ВПр11-50Н, содержащем 40% тугоплавкого порошкового наполнителя. Ударная вязкость этих соединений составляет 0,44-0.5 МДж/м при 20 С и 0,3 — 0,35 МДж/м при 600 С.

Данный способ пайки повышает однородность структуры и состава паяных швов, пластичность паяных соединений с некапиллярными сборочными зазорами, сокращает термический цикл пайки.