СПОСОБ ПАЙКИ ТЕЛЕСКОПИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ Российский патент 1997 года по МПК B23K1/00 B23K31/02 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к способам пайки телескопических конструкций.

Известен способ пайки телескопических конструкций тонких труб с массивными трубными досками, включающий сборку, нагрев с промежуточной выдержкой при температуре 871^oC для выравнивания температур деталей, пайку при 996^oC, быстрое охлаждение до температуры 871^oC с последующим охлаждением вместе с печью (см. ж. "Welding Journal", 1971, т.50, N 9, 641 - 646).

Однако при пайке телескопических конструкций из материала, претерпевающего фазовые превращения с объемными изменениями при повышенных температурах, по известной технологии возможны частичные неспаи паяных соединений вследствие протекания объемных фазовых превращений при температуре ниже температуры 871^oC.

Известен способ пайки телескопических конструкций из материала, претерпевающего фазовые превращения с объемными изменениями при повышенных температурах, включающий сборку, нагрев с промежуточной выдержкой при температуре начала фазовых превращений 630 650^oC, пайку, охлаждение вместе с печью с промежуточной выдержкой при температуре 870 920^oC. Паяли конструкции из дисперсионно-твердеющего сплава на основе никель хром, претерпевающего фазовые превращения при 700 850^oC. Температура пайки - 1230 1240^oC (см. ав.св. СССР N 923781, кл. B23K 31/06, 1980). Известный способ позволяет повысить выход годной продукции по сравнению с описанной выше технологией за счет введения промежуточных выдержек при нагреве и охлаждении при температурах начала фазовых превращений, позволяющих выровнять температуры деталей в этом интервале.

Однако при нагреве конструкции до температуры 630 680^oC ее детали нагреваются неравномерно вследствие разницы их размеров. Наружная деталь, как более тонкая, нагревается быстрее. Фазовые превращения в ней протекают раньше, чем во внутренней, более массивной, вызывая уменьшение ее размеров. Внутренняя деталь, продолжая увеличиваться в размерах, может вызвать в более тонкой наружной пластическую деформацию и нарушение ее геометрии. При выравнивании температур деталей в интервале 630 680^oC появившийся зазор по месту их контакта может привести к частичному неспаю конструкции. Кроме того, выдержка при медленном охлаждении при 870 920^oC начале фазового превращения - не обеспечивает полного выделения γ′-фазы из γ-твердого раствора, что может вызвать появление в паяном соединении такого дефекта, как надрывы (щели), и снизить герметичность конструкции.

Задача изобретения создание режима пайки телескопической конструкции из дисперсионно-твердеющего сплава, позволяющего получать паяные конструкции с высокой степенью герметичности.

Задача решена за счет того, что дополнительно проводят промежуточные выдержки при температуре 630 680^oC.

Технический результат повышение выхода годной продукции за счет предотвращения образования в паяном соединении в процессе пайки таких дефектов, как надрывы и непропаи.

Предложенный способ осуществляется следующим образом.

Телескопическую конструкцию в виде колец, изготовленных из дисперсионно-твердеющего сплава на основе никель-хром, собирают с натягом и паяют в индукционной печи в атмосфере инертного газа аргона. Соотношение толщин внутреннего и наружного колец составляет 10:1. Используют припой на основе никель-хром-марганец, который располагают на внутренней поверхности наружного кольца. Температура пайки 1230 1240^oC. Контроль температуры проводят потенциометром с помощью термопар, установленных на обоих кольцах.

При нагреве паяемой конструкции наружное тонкое кольцо нагревается быстрее массивного внутреннего кольца. В начале нагрева разница в температуре колец составляет около 400^oC. Затем при 400 450^oC производят выдержку, при которой происходит выравнивание температур наружного и внутреннего колец. Градиент температур составляет не более 40^oC. По потенциометрам следят, чтобы в начале выдержки температура тонкого кольца не превышала 600^oC. В противном случае в нем начнутся фазовые превращения, которые могут вызвать изменение размера кольца. Вторую выдержку производят при температуре 630 680^oC, являющейся началом фазовых превращений в дисперсионно-твердеющем сплаве. При этом в нем начинает выделяться g′-фаза из твердого γ- раствора. Так как температура в кольце уже выравнена, то процесс фазовых превращений в них начинается одновременно. Это обстоятельство обуславливает одинаковое изменение размеров колец, что предотвращает появление зазора между ними. Дальнейший нагрев до температуры пайки обеспечивает равномерное изменение фазового состава сплава, а значит, и зазор остается без изменения.

В процессе пайки сплав представляет собой чистый g-раствор. После пайки осуществляют медленное охлаждение конструкции вместе с печью, но, несмотря на это обстоятельство, наружное тонкое кольцо охлаждается быстрее массивного внутреннего. Выдержка при температуре 870 920^oC позволяет выровнять температуры обоих колец до градиента менее 40^oC и тем самым осуществить равномерное выпадение из твердого g- раствора частиц g′-фазы. Это, в свою очередь, позволяет уменьшить величину внутренних напряжений в паяемом соединении и, следовательно, предотвратить его разрушение. Далее конструкцию охлаждают до температуры 630 680^oC с разницей в температуре деталей не более 40^oC и проводят завершающую выдержку при ней. При этой выдержке полностью заканчиваются фазовые превращения в сплаве, протекающие при идентичных температурах в наружном и внутреннем кольцах, что обеспечивает релаксацию внутренних напряжений и предотвращает появление в паяном соединении такого дефекта, как надрывы. Охлаждение с печью осуществляют до комнатной температуры.

Металлографический анализ показал отсутствие в паяных соединениях дефектов: надрывов и непропаев. Пневмогидравлические испытания выявили высокую степень герметичности паяных конструкций. Степень выхода годной продукции составила до 100%

Использование: пайка телескопических конструкций, в частности изготовленных из материалов, претерпевающих фазовые изменения при повышенных температурах. Сущность изобретения: телескопическую конструкцию в виде колец, изготовленных из дисперсионно-твердеющего сплава на основе Ni-Cr, собирают с натягом, нагревают в печи в атмосфере аргона до температуры 400 - 450^oC, выдерживают при ней. Далее осуществляют выдержку при температуре 630 - 680^oC - начала фазовых превращений в сплаве. Паяют при температуре 1230 - 1240^oC с последующим медленным охлаждением вместе с печью. При охлаждении проводят выдержки сначала при температуре 870 - 920^oC, а затем - при 630 - 680^oC. Технический результат - повышение выхода годной продукции за счет предотвращения образования в паяном соединении в процессе пайки таких дефектов, как надрывы и непропаи.

Способ пайки телескопических конструкций из материалов, претерпевающих фазовые превращения с объемными изменениями при повышенных температурах, включающий сборку, нагрев до температуры пайки с промежуточной выдержкой при 630 680^oС начала фазовых превращений, охлаждение вместе с печью с выдержкой при 870 920^oС, отличающийся тем, что проводят дополнительную выдержку в процессе нагрева при 400 450^oС и в процессе охлаждения при 630 680^oС.