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

Изобретение относится к области энергетического машиностроения, в частности к области пайки телескопических конструкций, содержащих тонкостенную внутреннюю и толстостенную наружную оболочки, выполненные из разнородных материалов.

Телескопические конструкции выполняют в виде сваренных между собой оболочек: внутренней из теплопроводного материала, например бронзы или нержавеющей стали, и наружной из высокопрочного сплава. Для обеспечения образования прочного и плотного соединения при пайке необходимо прижатие оболочек друг к другу.

Известен способ пайки телескопических конструкций, содержащих тонкостенную внутреннюю оболочку из бронзы и толстостенную наружную из высокопрочной стали. Способ включает сборку под пайку наружной и внутренней оболочек с образованием между ними внутренней герметизирующей полости, сварку по торцам оболочек, вакуумирование полости, нагрев, пайку и охлаждение в атмосфере защитного газа [1] В процессе пайки происходит взаимное прижатие оболочек за счет перепада давления снаружи и внутри конструкции.

Однако при использовании известного способа, вследствие недостаточности усилия прижатия оболочек друг к другу, в паяном соединении могут образоваться неспаи, приводящие к разгерметизации конструкции.

В известном способе пайки таких же телескопических конструкций при нагреве, пайке и охлаждении осуществляют прижатие оболочек друг к другу за счет создания в рабочей зоне печи избыточного давления инертного газа [2] Данный способ позволил повысить степень прижатия оболочек друг к другу.

Однако при пайке конструкций, содержащих внутреннюю тонкостенную оболочку со сварным швом, не представляется возможным получить качественное паяное соединение в зоне шва из-за наличия в ней трещин. Появление трещин вызвано тем, что сварной шов тонкой внутренней оболочки обладает малой пластичностью. Это обстоятельство приводит к возникновению напряжений в материале конструкции в период приложения избыточного давления газа к паяемым оболочкам.

Задача изобретения создание технологического режима пайки конструкций, содержащих внутреннюю оболочку со сварным швом, исключающего возможность разрушения материала в зоне сварного шва при пайке.

Задача решена за счет того, что при пайке конструкций, содержащих тонкостенную внутреннюю оболочку со сварным швом, давление газа, обеспечивающее прижатие оболочек, создают после проведения в процессе нагрева изотермической выдержки при температуре, обеспечивающей достижение материалом сварного шва пластичности, равной пластичности основного материала внутренней оболочки.

Технический результат повышение выхода годной продукции за счет исключения возникновения дефектов в зоне сварного шва внутренней оболочки.

В соответствии с изобретением способ осуществляют следующим образом.

Паяют двухслойные телескопические конструкции, содержащие теплопроводную тонкостенную внутреннюю оболочку со сварным швом и наружную толстостенную оболочку из высокопрочного сплава. Между паяемыми поверхностями оболочек размещают медно-серебряный припой. После сборки конструкции проводят сварку по их торцам и вакуумирование в печи внутренней герметизируемой полости до получения разряжения 1•10^-2 мм рт.ст. Далее в печь подают инертный газ под давлением, необходимым для защиты материала конструкции от окисления в процессе нагрева. Нагрев осуществляют до температуры, при которой пластичность сварного шва внутренней оболочки достигает пластичности основного материала этой оболочки. Выбор температуры определяется свойствами материала оболочки. При этой температуре проводят изотермическую выдержку, в течение которой происходит выравнивание химического состава и гомогенезация структуры материала сварного шва внутренней оболочки, т.е. повышается пластичность зоны сварного шва. Кроме того, при данной изотермической выдержке происходит выравнивание температуры по конфигурации конструкции.

По окончании изотермической выдержки резко повышают давление инертного газа аргона за время не более 2 мин. Резкое повышение давления необходимо для полной выборки зазора между паяемыми поверхностями и плотного прилегания оболочек. Далее проводят пайку и охлаждение при том же повышенном давлении. Выбор давления и температуры пайки зависит от конструктивных особенностей паяемого узла, например, толщины стенки, диаметра сечения, паяльного оборудования и определяется в каждом конкретном случае предварительными расчетами прочности конструкции.

Пример 1. Паяли двухслойные телескопические конструкции, содержащие теплопроводную тонкостенную (толщина 0,6 мм) внутреннюю оболочку из бронзы БрХ0,8 и толстостенную наружную из нержавеющей высокопрочной стали ВНС-25. Внутренняя оболочка выполнена со сварным швом. После сборки и размещения медно-серебряного припоя оболочки сваривали по торцам с образованием внутренней герметизируемой полости. Конструкцию помещали в вакуумную печь, и полость между оболочками вакуумировали до разрежения 1•10^-2 мм рт.ст. Далее в печь подавали инертный газ аргон до создания в ней давления газа, равного 0,2-0,3 кгс/см² Нагрев конструкции осуществляли до температуры 550-570^oC, при которой проводили изотермическую выдержку в течение 30-40 мин. По окончании выдержки давление аргона резко повышали до 5 кгс/см² и поддерживали его на протяжении процессов пайки и охлаждения. Пайку производили при температуре 970±10^oC в течение 30 мин. Охлаждение проводили до 500^oC с печью, далее на воздухе.

Спаянные по данной технологии конструкции прошли контроль гидро- и пневмоиспытаниями. Разрушения не обнаружено. Выход годной продукции 100%
Пример 2. Паяли двухслойные телескопические конструкции, содержащие внутреннюю тонкостенную оболочку со сварным швом из нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т и наружную из высокопрочного сплава на никель-хромовой основе. Сборку, размещение припоя и вакуумирование герметизируемой полости осуществляли по технологии, описанной в примере 1. В печи создавали давление аргона, равного 0,2-0,3 кгс/см², а затем нагревали конструкцию до температуры 800-850^oC, при которой проводили изотермическую выдержку в течение 20-30 мин. По окончании выдержки давление газа резко повышали до 6 кгс/см². Пайку осуществляли при температуре 1050-1100^oC в течение 5 мин при повышенном давлении газа. Охлаждение проводили с печью.

Спаянные конструкции прошли такой же контроль, как и в примере 1. Разрушения не обнаружено. Выход годной продукции 100%

Использование: пайка телескопических конструкций, содержащих тонкостенную внутреннюю и толстостенную наружную оболочки, изготовленных из разнородных материалов. Сущность изобретения: внутреннюю тонкостенную оболочку выполняют из теплопроводного материала, например бронзы БрХ0,8, со сварным швом, наружную - из высокопрочного сплава. После сборки, размещения медно-серебряного припоя и вакуумирования внутренней герметизируемой полости, конструкцию нагревают в печи под давлением инертного газа аргона, равным 0,2-0,3 кгс\см² до температуры 550-570^oC, при которой пластичность сварного шва внутренней оболочки достигает пластичности основного ее материала. После выдержки 30-40 мин давление газа резко повышают до 5 кгс/см² и поддерживают его в течение пайки и охлаждения. Температура пайки - 970^oC. Технический результат - повышение выхода годной продукции за счет исключения возникновения дефектов в зоне сварного шва внутренней оболочки.

Способ пайки телескопических конструкций, содержащих тонкостенную внутреннюю и толстостенную наружную оболочки из разнородных материалов, включающий нагрев до температуры пайки и последующее охлаждение с приложением давления защитного газа для прижатия оболочек в процессе пайки и охлаждения, отличающийся тем, что при пайке конструкций, внутренняя оболочка которых выполнена со сварным швом, в процессе нагрева производят изотермическую выдержку при температуре, обеспечивающей достижение материалом сварного шва пластичности, равной пластичности основного материала внутренней оболочки, после чего увеличивают давление защитного газа до заданного значения.