Способ пайки конструкций из титана и его сплавов

 

СПОСОБ ПАЙКИ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ТИТАНА И ЕГО СПЛАВОВ, преимуш ,ественно сотовых панелей, при котором проводят сборку деталей с размещением в зоне паяемых зазоров припоя на основе алюминия, нагрев в вакууме до температуры пайки и последующее охлаждение, отличающийся тем, что, с целью повышения работоспособности паяных соединений путем исключения образования интерметаллида , пайку осуществляют при- 710-720°С с выдержкой 3-5 мин с последующим снижением температуры до 680-685°С и выдержкой 40-60 мин.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4 5Р В 23 К 1/19

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2! ) 3654041/25-27 (22) 24. 10.83 (46) 23.02.85. Бюл. № 7 (72) Ю. С. Долгов, А. Ф. Нестеров, А. М. Телков, В. В. Маханек, А. М. Ильин, В. И. Григорьевский и В. И. Павлов (71) Московский авиационный технологический институт им. К. Э. Циолковского и Машиностроительный завод «Вымпел» (53) 621.791.3 (088.8) (56) 1. Хрипин В. Е., Лакедемонский А. В.

Справочник паяльщика. М., «Машиностроение», 1974, с. 269.

2. Авторское свидетельство СССР № 852469, кл. В 23 К 1/04, 07.12.79 (прототип) .,.SU„„1140905 A (54) (57) СПОСОБ ПАЙКИ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ТИТАНА И ЕГО СПЛАВОВ, преимущественно сотовых панелей, при котором проводят сборку деталей с размещением в зоне паяемых зазоров припоя на основе алюминия, нагрев в вакууме до температуры пайки и последующее охлаждение, отличающийся тем, что, с целью повышения работоспособности паяньчх соединений путем исключения образования интерметаллида, пайку осуществляют при 710 — 720 С с выдержкой 3 — 5 мин с последующим снижением температуры до 680 — 685 С и выдержкой 40 — 60 мин.

1140905

Изобретение относится к пайке, в частности к способам пайки титановых конструкций, применяемым в различных отраслях машиностроения.

Известен способ пайки титана и его сплавов, согласно которому используют в качестве припоя сплавы на основе серебра (1).

Недостатком способа является использование дефицитных серебряных припоев.

Известен способ пайки конструкций из титана и его сплавов, согласно которому производят сборку деталей с размещением в зоне паяемых зазоров припоя на основе алюминия, нагрев в вакууме до температуры пайки и последующее охлаждение. Пайку производят при 780 — 880 С с последующим охлаждением со скоростью не менее

120 град/мин (2) .

Недостатком способа является низкая работоспособность паяных соединений сотовых конструкций из-за образования интерметаллида и перераспределения расплавленного припоя в зоне галтели с появлением «на рушения смачивания» в центре угла таврового соединения. Проведенные исследования показали, что перераспределение припоя происходит следующим образом. При пайке тавровых конструкций на межфазной границе твердый титан — жидкий алюминий идет образование интерметаллида TiAI . Скорость роста интерметаллида зависит от температуры пайки, времени выдержки и линейного соотношения количества твердый титан — жидкий алюминий. На первом этапе взаимодействия жидкого алюминия с твердым титаном при наличии избыточного количества алюминия сплошной слой интерметаллида не образуется за счет его растворения, однако на периферии таврового соединения слой жидкости тонкий, вследствие чего идет быстрый рост алюминида, имеющего пористую структуру, т. е. разветвленные капиллярные каналы, но которым из соединения вытягивается алюмичий и идет разрушение соединения. При длительной изотермической выдержке процесс «нарушения смачивания» вступает в новую фазу: слой интерметаллида достигает значительной величины и между слоем алюминида и основного материала за счет разности коэффициентов термического расширения образуются микротрещины, по которым идет перемещение жидкого алюминия, таким образом, паяное соединение в процессе изотермической выдержки разрушается. Скорость разрушения паяного соединения зависит от времени выдержки, количества жидкого припоя и в наибольшей степени от температуры пайки.

Цель изобретения — повышение работоспособности паяных соединений сотовых панелей путем исключения образования интерметаллида.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу пайки конструкций из ти15

55 тана, преимущественно сотовых панелей, и его сплавов, при котором производят сборку деталей с размещением в зоне паяемых зазоров припоя на основе алюминия, нагрев в вакууме до температуры пайки и последующее охлаждение, пайку осуществляют при 710 — 720 С с выдержкой 3 — 5 мин с последующим снижением температуры до

680 — 685 С и выдержкой при ней 40 — 60 мин.

При пайке по предлагаемому термическому циклу на периферийных участках галтели время образования слоя интерметаллида больше времени выдержки при пайке, а образующийся интерметаллид в центральном участке галтели растворяется в жидком припое. По результатам рентгена-структурного и металлогафического анализов в паяном шве интерметаллид не обнаруживается.

Нижний предел температуры пайки (710 С) обусловлен низким значением краевого угла смачивания порядка 18 — 19, а верхний (720 С) —. температурой появления эффекта «нарушения смачивания» при минимальных толшинах фольги 20 — 30 мкм.

Нижний предел времени выдержки при пайке (3 мин) обусловлен временем, необходимым для протекания процесса смачивания и образования галтели, а верхний предел времени выдержки (5 мин) — временем образования интерметаллида на периферийных участках галтели.

Последующее снижение температуры и выдержка при 680 — 685 С уменьшает краевой угол смачивания до -30, значительно снижает скорость роста интерметаллида и замедляет скорость отвода жидкого алюминия из места соединения на периферию за счет уменьшения капиллярного давления.

В то же время формирование таврового соедийения продолжается, так как на первом этапе пайки преодолевается порог смачивания и галтель полностью не формируется и является ослабленной. В случае снижения температуры ниже 680 C краевой угол смачивания стремится к 90, а капиллярное давление — к минимуму, что делает невозможным дальнейшее формирование соединения. Температура 690 С приближается к критическому значению краевого угла -20, и возникает вероятность появления нарушения смачивания, приводящего к снижению качества соединения и его разрушению. Оптимальное время выдержки при температуре 680 С составляет 40—

60 мин. !

7ример. Сотовая панель из титана марки

БТ вЂ” 20 (обшивка) и ОТ-4-1 (наполнитель) паяется алюминиевым припоем АД-1 (толщиной 50 мкм) з вакууме 10 мл. рт. ст. по указанному термическому циклу. При испытании на растяжение разрушение происходит по основному металлу сотоблока.

Использование предлагаемого способа пайки титана и его сплавов припоями на

1140905

Составитель Ф. Конопелько

Редактор О. Бугир Техред И. Верес Корректор С. Черни

Заказ 381/11 гираж !086 Подписное

В НИ И ПИ Государственного комитета СССР по . делам изобретений и открытий

1 1 3035, Москва, ж — 35, Раущская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 основе алюминия обеспечивает по сравнению с известными замену дорогостоящего серебряного припоя (как правило с высоким содержанием серебра) на дешевые припои на основе алюминия, кроме того, проведение процесса при температурах ниже 720 С не приводит к снижению механических свойств основного материала.