СПОСОБ ПАЙКИ ТЕЛЕСКОПИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ СТАЛИ И БРОНЗЫ Российский патент 1998 года по МПК B23K1/00 

Изобретение относится к области пайки, в частности к способу пайки телескопических изделий из стали и бронзы и может быть использовано в любых отраслях промышленности, где требуется получать телескопические соединения, имеющие криволинейные поверхности соединения.

Известен способ высокотемпературной пайки разнородных материалов стали с деталями из металла с более низкой температурой плавления. Соединяемые детали собирают, предварительно опрессовывают и нагревают до температуры плавления припоя. В процессе нагрева давление повышается. После выдержки при температуре пайки повышенное давление снимается. Давление при нагреве составляет 6-7 кг/см²[1].

Однако известный способ не позволяет получить плотный контакт между соединяемыми криволинейными поверхностями и предотвратить образование хрупкой ферритной фазы в зоне соединения.

Известен способ высокотемпературной пайки в вакууме или в защитном газе изделий из сплавов на основе железа с температурой пайки более 900^oC, позволяющий исключить образование хрупкой фазы в зоне соединения или уменьшить ее количество. Это осуществляется за счет воздействия на соединяемые детали сжимающей нагрузки с изменением ее в процессе нагрева от 0,1 до 50 H/мм² и выдерживают заданное усилие сжатия в течение всего цикла пайки [2].

Однако указанный способ не может быть использован для пайки бронзо-стальных изделий, имеющих ребра жесткости на бронзовой детали из-за возможного смятия этих ребер в процессе пайки.

Известен способ пайки телескопических изделий из стали и бронзы, согласно которому паяемые детали собирают с размещением медно-серебряного припоя, нагревают до температуры пайки с постепенным повышением давления, при охлаждении давление повышают и проводят изотермическую выдержку 20 мин. Температура пайки составляет 970±5^oC [3].

Но указанный способ не обеспечивает предотвращение проникновения никеля из стали в процессе пайки и образования ферритной фазы по границе зоны основной металл - расплав припоя.

Целью данного изобретения является повышение прочности и эксплуатационной стойкости паяного соединения за счет предотвращения проникновения никеля из стали в зону соединения и образования ферритной фазы.

Поставленная цель достигается тем, что в способе пайки телескопических изделий из стали и бронзы, включающем сборку изделия с размещением медно-серебряного припоя, нагрев до температуры пайки с постоянным повышением давления, охлаждение от температуры пайки до температуры кристаллизации с повышением давления, перед пайкой при температуре на 5-10^oC ниже температуры плавления припоя осуществляют изотермическую выдержку с величиной давления не более предела текучести бронзы для получения плотного контакта между соединяемыми поверхностями, во время выдержки при температуре пайки давление снижают.

При сборке телескопического изделия из стали и бронзы, имеющей ребра жесткости, зона соединения имеет криволинейную поверхность с переменным зазором. В процессе нагрева до температуры пайки припой может стекать в зону, имеющую больший зазор. Никель, диффундирующий из стали в зону соединения, может скапливаться в этом месте, что способствует образованию ферритной прослойки в стали в зоне контакта с расплавом, определяющей хрупкость соединения.

Данное изобретение позволяет предотвратить это явление. Изотермическая выдержка при температуре на 5 - 10^oC ниже температуры плавления припоя с величиной давления не более предела текучести бронзы выравнивает переменный зазор, создавая плотный контакт между стальной поверхностью и бронзовым ребром жесткости, предотвращая скопление никеля в образующемся расплаве припоя. Выравнивание зазора обеспечивается за счет текучести бронзовой стенки. Превышение давления выше предела текучести бронзы может смять ребро и нарушить, тем самым, жесткость всего изделия.

Способ осуществляется следующим образом.

Детали из стали и бронзы, имеющие ребра жесткости, собирают вместе. При этом на стальную поверхность наносят медное покрытие, а на бронзовую - сначала медное покрытие, а затем серебряное. Таким образом, на паяемые поверхности наносится послойно медно-серебряный припой.

Изделие помещают в печь и постепенно в ней повышают давление, не превышающее предел текучести бронзы. При достижении в печи температуры на 5 - 10^oC ниже температуры плавления припоя осуществляют изотермическую выдержку. В этот период, когда еще не образовался расплав припоя и нет диффузии никеля из стальной поверхности, выравнивают переменный зазор, создавая плотный контакт между соединяемыми криволинейными поверхностями за счет текучести бронзы. После нагревают до температуры пайки, и во время выдержки при этой температуре давление снижают.

В процессе охлаждения для обеспечения плотного контакта от температуры пайки до температуры кристаллизации припоя давление увеличивают.

Пример осуществления способа.

Пайка телескопического соединения с внутренней деталью из бронзы БрХО,8, имеющей ребра жесткости, и наружной из стали ВНС-16 осуществляется припоем медь-серебро при температуре 970^oC. При температуре 750 - 760^oC, что на 5 - 10^oC ниже температуры плавления припоя производится изотермическая выдержка 20 - 30 мин. При этом в печи, куда помещена паяемая деталь, постепенно повышается давление и при температуре 750 - 760^oC оно равно пределу текучести бронзы, но не более, иначе сомнутся ребра жесткости. Затем изделие нагревается до температуры пайки 970±5^oC и в процессе выдержки при этой температуре давление снижается. Зазор при пайке должен быть не более 0,002 мм. Охлаждение изделия от температуры пайки 970^oC до кристаллизации припоя 780^oC интенсивное и должно произойти за 2 мин. При этом давление в этот промежуток опять повышается до предела текучести бронзы После кристаллизации паяного соединения скорость охлаждения снижается
Использование данного способа при создании телескопического соединения сталь-бронза позволяет получить прочное и плотное паяное соединение без хрупких фаз, что значительно повышает эксплуатационные характеристики получаемого изделия.

Использование: райка телескопических изделий сталь-бронза, имеющих ребра жесткости. Сущность изобретения: способ пайки телескопических изделий из стали и бронзы включает сборку изделий с размещением медно-серебряного припоя, нагрев до температуры пайки с постепенным повышением давления. Перед пайкой изделие подвергают изотермической выдержке при температуре на 5-10^oC ниже температуры плавления припоя при давлении, не превышающем предел текучести бронзы, для получения плотного контакта между соединяемыми поверхностями. Во время выдержки при температуре пайки давление снижают, а в процессе охлаждения от температуры пайки до температуры кристаллизации паяного соединения давление снова повышают.

Способ пайки телескопических изделий из стали и бронзы, включающий сборку изделия с размещением медно-серебряного припоя, нагрев до температуры пайки с постепенным повышением давления, охлаждение изделия от температуры пайки до температуры кристаллизации паяного соединения с повышением давления, отличающийся тем, что перед пайкой при температуре на 5 10^oС ниже температуры плавления припоя осуществляют изотермическую выдержку с величиной давления не более предела текучести бронзы для получения плотного контакта между соединяемыми поверхностями, во время выдержки при температуре пайки давление снижают.