Способ соединения керамических деталей

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОВЭЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

° ««

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (46) 30.06.92.Бюл. М 24 (21) 4305038/33 (22) 28,07.87 (72) В.Н.Васильев, Э.С.Каракозов, С.А.Параев, В.И,Горбач:.в и И.A.ÑTåøèö (53) 666.3.056.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР и 338512, кл. С 04 В 37/02, 1970. (54) СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ цЕТАЛЕИ (57) Изобретение относится к способам соединения керамики и может быть использовано при изготовлении пьезопреобразователей. Цля повышения вы-. хода годных пьезопреобразователей и качества соединения деталей из поляризованной керамики ЦТС-19, металлизированной серебром, между деталями помещают гранулированный мягкий припой,. боковую поверхность полученной сборки стягивают эластичным бандажом и помещают в сосуд с жидкостью.и установленными на нем датчиком и измерителем сигнала акустической эмиссии

Изобретение относится к способам соединения керамики и может быть использовано при изготовлении пьезопреобра зователей.

Целью изобретения является повышение выхода годных пьезопреобразователей и качества соединения деталей из поляризованной керамики ЦТС-19., металлизированной серебром.

Осуществляли соединение пьеэоплас.-тин иэ керамики ЦТС-19 толщиной 3 мм

„„SU„„ I 561479 А 1 (51) 5 С 04 В 4!/88 (АЭ). Нагрев производят до температуры плавления припоя, после чего производят сдавливание, деталей в сборке с постепенным увеличением давления Р. При достижении Р = О,1 Рмакс где Р „- давление разрушения керамики, включают измеритель и фиксируют сигналы АЭ.В зависимости от требуемой толщины шва -0 предельное давление сжатия выбирают из P=(0,1-0,5) Р„„,„, е

-8

При достижениии предельного давления охлаждают жидкость и снимают давление. Условием качества является отсутствие сигналов АЭ в интервале давлений от 0,1 Р „, до предельного. При применении в качестве припоя сплава Вуда, а жидкости - воды для спаивания поляризованных пьезопластин из ЦТС-19 по данному способу выход годных повысился на 20, неисправимый брак уменьшился на 353. Полученные пьезопреобразователи имели соотношения сигналшум - эхо сигнала 42-50 дБ, что на 1225 дБ больше, чем у полученных известными способами. 2 табл., 3 ил. и диаметром 20 мм, покрытой слоем серебра. Качество образовавшегося соединения оценивали методом акустической эмиссии (A3).

На фиг. 1 представлена схема соединения двух пьеэокерамических пластин, предназначенных для датчика акустической эмиссии.

Между двумя пьезопластинами 3 из керамики ЦТС-19, покрытой слоем се1561ч 79

4 ленной толщины шва. 8 зависимости от этого выбирали предельное давление на пьезопластины. Данные по толщине шва о, полученные методом металло5

I графии зоны соЕдинейия, выполненные при различных удельных давлениях, приведены в табл. 1. ребр», помеща><>т гранулы <> припоя, например из <><. гкоплавкого сплава

БУДа, Поверхнпст ь пьезопластин и гра нул сплава промывают и обезжиривают спиртом, На боковую поверхность между пьезопластинами помещают эластичный бандаж 5 (например, кольцо из вакуумной резины, которое надевают в натяг). Пьезопластины с бандажом устанавпивают в сосуд 7, между выточками на стенке которого крепится дат- чик 11 акустической эмиссии, который соецинен с измерителем 12 сигналов

АЭ, Затем сосуд заполняют жидкостью

8, например водой, так, чтобы пьезо пластины с герметиком оказались в жидкости, и устанавливают его на станину, снабженную нагревательным элементом 6. Затем жидкость нагревают нагреватеГ>ьным элементом 6 до температуры расплавления припоя и флюса

80< С, производят сдавливание пьезопластин поршнем 1 возрастающим дав» пением. При достижении- давления Р

=- 0,1 P,„„„,, включают измеритель, на ко1орый поступают сигналы акустической эмиссии с датчика.

Экспериментально металлографичес" ким методом было определено, что при правильной технологии соединения пьезс>пластин при достижении давления P =

0,1 Р „,„„„. образуется переходный

<,пой <><аз пор и нес г>лошностей (см. ф> г. 2а) . Поэтому регистрацию с>игн;:>т>от> «кустической эмиссии (АЭ)

»ачи>»1к» при достижении давления P =

О, 1 Р „„„. При измерении сигналов

АЭ Hиже Лавленил Р = О,1 Рмокс> бУДУт40 регистрироваться посторонние шумы, свлзанные с выходом избыточного воздуха из места соединения, При измерении сигналов АЭ с давленил выше P = 0,1 Р,„, существует возмо>кность пропустить сигналы АЭ, излу;ас>мые дефектом. Нарушение тех>и.>логии соединения поверхностей, пер< кос. при сд,:Iвливании, попадание иноро:I>lblv частиц в зону соединения, наличие концентраторов напряжений в ксоамик>з (и т,д.) может привести к

lI<;»в<>:нию с<> -наГ>ов АЭ при сдавливаи»и >паст í R диапазоне давлении от

>>, 1 P .. Дс> предcÃ>üHÎÃÎ давления >(1т> S5

:., »>-IIII: HI>< будет некачественное (l>,;I,,"Г>) . Пс> техническим условиям

»>1;> II. < от > ><II!и»ьезоксрамических ла т .>и><ов l р<:..Пу» Гс>л п<>лучение опредеДля пьезокерамических пластин диаметоом 20 мм и толщиной 3 мм оптимальным является толщина шва от 0,3 до 0,5 мм, поэтому давление, необходимое для создания слоя такой толщины составляет от 90 до 100 МЛа. Толщина шва связана с предельным давлением зависимостью, график которой приведен на фиг. 3. Эта зависимость описывается соотношением

Р = 0,5-Рм.„- е где Р - предельное давление, МПа;

P „, - давление разрушения пьезопластины, равное 290 МПа; - толщина шва, мм.

Данное соотношение позволяет определить предельное давление P необходимое для получения необходимой тол; щины 5 шва, Отклонение предельного давления в меньшую или большую сторону не позволяет получить требуемой толщины шва .из-за невозможности ее определения в процессе сдавливания. Это снижает качество соединения и приводит к неисправимому браку. При достижении предельного давления на измерителе

12 фиксируют отсутствие сигналов акустической эмиссии, нагревательный элемент 6 отключают, жидкость 8 охлаждают, давление снимают, а пластины 3 извлекают из сосуда 7.

Качество соединения определяют по отсутствию сигналов акустической эмиссии. Соединение считают качественным, если в диапазоне д >влений от 0,1 Рмо><с до Р = 0 5 Р „ е сигналов АЭ зарегистрировано не было.

Основным преимуществом предложенного способа в сравнении с прототипом является повышение выхода годных соединений на 203 и расширение функциональных возможностей способа, а также улучшает качество соединения и позволяет проводить контроль качества соединения в процессе изготовления изделия. Неисправимый брак уменьшается при этом на 353.

Данные по соотнси>ению сигнал — шумэхо сигнала преобразователя, измерен-

Таблица 1

120 150

250

200

20 50 90 100

Давление Р, ИПа = сжатия

Толщина шва мм

2 1 0 5 0 3 0 1 0 005 0 005 0 005

Та бли ца 2

P . е О,1 0,3 0,5

Ас дБ "2 50 43 ные в соответствии с ГОСТ 23702-85, представлены в табл, 2. формула и з о б р е т е н и я

Способ соединения керамических деталей, включающий размещение припоя между соединяемыми деталями, нагрев сборки до температуры, превышающей температуру плавления припоя и охлаждение, о т л и ч а ю щ и и с R тем, что, с целью повышения выхода годных пьезопреобразователей и качества соединения деталей из поля1561479

6 ризованной керамики ЦТС-19, металлизированной серебром, шов в сборке с избытком гранулированного припоя герметизируют эластичным бандажом, после чего сборку помещают в жидкость, а после нагрева постепенно прикладывают давление в интервале Р=(0,1- 0.,5) P „, е, где о - требуемая

10 толщина IIIBa, макс " разрушающее дав" ление для керамики ЦТС-19, причем одновременно оценивают качество соединения по отсутствию сигналов акустической эмиссии в указанном диапазоне давлений, 1561479

Составитель Н.Соболева

Редактор Е,Зубиетова Техред Л.Олийнык Корректор М.Кучерявая

«м

Заказ 2815 Тираж 378 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,101