СПОСОБ ПАЙКИ ТЕЛЕСКОПИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ Российский патент 1998 года по МПК B23K1/20 

Изобретение относится к области пайки телескопических конструкций из разнородных материалов, одна из оболочек которых выполнена из дисперсионно-твердеющего сплава.

Известен способ пайки телескопических конструкций из разнородных материалов, одна из деталей которых выполнена из дисперсионно-твердеющего сплава, включающий сборку под пайку конструкции с размещением припоя, нагрев и пайку с одновременным приложением внешнего давления защитного газа и вакуумированием полости между стенками [1].

Использование данного способа не позволяет избежать появления трещин и других дефектов в паяном соединении вследствие наличия контакта припоя с дисперсионно-твердеющим сплавом.

Известен способ пайки конструкций из Cr-Ni-ых дисперсионно-твердеющих сплавов с применением медно-серебряных припоев. Перед сборкой конструкции на паяемые поверхности наносят гальваническим методом слой никеля толщиной 15 мкм, обеспечивающий необходимую растекаемость припоя [2].

Известный способ может быть использован при пайке телескопических конструкций из разнородных материалов при толщине слоя никеля не менее 25 мкм, чтобы не вызвать появления трещин. Однако при указанной толщине слоя снижается прочность паяного шва из-за оставшейся в нем прослойки никеля.

Задачей изобретения явилось создание таких паяных телескопических конструкций из разнородных материалов, которые могли бы работать в условиях силовых нагрузок, высоких температур и в агрессивных средах, не разрушаясь.

Задача решена за счет того, что перед размещением припоя между оболочками размещают на внутренней поверхности оболочки из дисперсионно-твердеющего сплава промежуточный слой из сплава, не претерпевающего фазовых превращений, затем подвергают механической обработке, термообрабатывают ее и наносят слой никеля. Промежуточный слой наносят наплавкой толщиной 1,0-1,5 мм с последующей термообработкой или его размещают в виде кольца толщиной 1,0-1,5 мм с последующими операциями приварки его к оболочке и термообработки. Данный способ предотвращает контакт припоя с дисперсионно-твердеющим сплавом.

Технический результат - повышение работоспособности конструкций за счет предотвращения образования трещин и повышения прочности паяного соединения.

Согласно изобретению способ пайки телескопических конструкций из разнородных материалов осуществляют следующим образом.

Паяли конструкцию - имитатор, состоящий из внешней оболочки, выполненной из дисперсионно-твердеющего сплава на основе Ni-Cr, например марки ЭП-202, и внутренней, выполненной из сплава на основе меди. Перед сборкой конструкции под пайку и размещением припоя на внутреннюю поверхность оболочки из ЭП-202 размещают промежуточный слой, выполненный из хромоникелевого сплава, не претерпевающего фазовых изменений при температуре пайки. Размещение промежуточного слоя осуществляют либо наплавкой сплава, либо приваркой к внутренней поверхности оболочки из ЭП-202 кольца толщиной 1,0-1,5 мм. Далее закрепленный промежуточный слой подвергают механической обработке до достижения требуемой чистоты и термической обработке для снятия напряжений в сплаве. Для обеспечения растекаемости медно-серебряного припоя поверх промежуточного слоя из сплава, не претерпевающего фазовых превращений, наносят слой никелевого покрытия гальваническим методом. После сборки конструкции осуществляют нагрев и пайку в индукционной печи.

Пример 1.

Промежуточный слой на внутренней поверхности оболочки из сплава ЭП-202 имитатора размещали методом наплавки сплава марки ЭП-367, не претерпевающего фазовых превращений при температуре пайки. Наплавку осуществляли аргонно-дуговой сваркой неплавящимся электродом в автоматическом режиме с боковой подачей присадочной проволоки диаметром 1,6 мм. Режим наплавки: J_св=180 А, U= 11 В, скорость подачи проволоки 7 м/ч, толщина наплавленного слоя 1,0-1,5 мм на сторону.

Далее наплавленный слой подвергали механической обработке, а затем термической - при температуре 850-950^oC для снятия напряжений в сплаве в течение 10-15 мин. Перед пайкой паяемую поверхность обезжиривали и наносили гальваническим методом слой никелевого покрытия толщиной 10-12 мкм, необходимой и достаточной для обеспечения растекания медно-серебряного припоя при пайке. Собранную конструкцию паяли в печи при температуре 1015-1020^oC с выдержкой 10-12 мин. Одновременно внутреннюю полость между паяемыми оболочками вакуумировали до 2•10^-6 мм Hg, а снаружи поджимали инертным газом - аргоном, подаваемым в печь под давлением. Для проверки качества пайки конструкцию подвергали гидропневмоиспытаниям, а затем - разрезке для металлографического анализа. Результаты исследований показали, что спаянные конструкции удовлетворяли эксплуатационным требованиям, а металлографический анализ - отсутствие трещин в сплаве ЭП-202.

Пример 2.

При пайке мелкогабаритных конструкций типа колец диаметром 200-300 мм, в качестве промежуточного слоя из сплава, не претерпевающего фазовых превращений, использовали кольцо из хромоникелевого сплава марки ЭИ-435. Это кольцо приваривали к внутренней поверхности оболочки из сплава ЭП-202. Процесс протекал в автоматическом режиме в среде защитного газа. Режим сварки: J_св= 160 А, U_св= 11 В, V_св=2 мин/об. После приварки кольца к оболочке проводили механическую обработку внутренней поверхности приваренного кольца. Ввиду небольших габаритов паяемых конструкций их термообработку совмещали с операцией пайки, при которой происходило снятие напряжений с приваренного кольца. Перед пайкой на паяемую поверхность кольца наносили слой гальванического никеля толщиной 7 - 12 мкм, размещали медно-серебряный припой в виде проволоки и устанавливали паяемую деталь - кольцо из сплава на основе меди. Пайку осуществляли при температуре 920±10^oC в течение 3-5 мин в атмосфере защитного газа - аргона.

Качество пайки оценивали выборочно разрезкой одной паяной конструкции на металлографические шлифы. Анализ показал, что трещины в паяном соединении отсутствуют.

Отсутствие трещин в паяных соединениях конструкций позволило повысить срок их службы в условиях высоких температур и в агрессивных средах.

Использование: пайка телескопических конструкций из разнородных материалов, одна из оболочек которых выполнена из дисперсионно-твердеющего сплава. Сущность изобретения: перед размещением припоя и сборкой конструкции на внутренней поверхности оболочки из дисперсионно-твердеющего сплава размещают промежуточный слой из сплава, не претерпевающего фазовых превращений, затем подвергают механической обработке, термообрабатывают ее и наносят слой никеля для обеспечения растекания припоя поверх промежуточного слоя. Последний наносят наплавкой толщиной 1,0-1,5 мм с последующей термообработкой или размещают в виде кольца толщиной 1,0-1,5 мм с последующими операциями приварки его к оболочке и термообработкой. Данный способ предотвращает контакт припоя с дисперсионно-твердеющим сплавом. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ пайки телескопических конструкций из разнородных материалов, внешняя оболочка которых выполнена из дисперсионно-твердеющего сплава, включающий нанесение никелевого покрытия на ее паяемую поверхность, сборку с размещением припоя и нагрев до температуры пайки, отличающийся тем, что на внутренней поверхности оболочки из дисперсионно-твердеющего сплава перед нанесением никелевого покрытия размещают промежуточный слой из хромоникелевого сплава, не претерпевающего фазовых превращений при температуре пайки, и подвергают ее термообработке. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что промежуточный слой наносят наплавкой толщиной 1,0 1,5 мм, а термообработку проводят при 850 - 950^oС. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при пайке мелкогабаритных конструкций промежуточный слой размещают в виде кольца толщиной 1,0 1,5 мм, приваривают его к оболочке, а термообработку ее проводят в процессе пайки.