СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ СЛОЖНОГО ПРОФИЛЯ С СЕТЧАТОЙ ОБОЛОЧКОЙ Российский патент 1998 года по МПК B23K1/00 B23K31/02 

Изобретение относится к энергетическому машиностроению, в частности к изготовлению изделий сложного профиля с сетчатой оболочкой высокотемпературной пайкой, работоспособных в условиях высоких температур, давления, агрессивных сред и вибрации.

Изделия сложного профиля с сетчатой оболочкой широко используются в различных областях техники. В области энергетического машиностроения эти изделия применяются в виде, например, турбинных лопаток и фильтров. Известно, что при изготовлении сетчатых фильтров соединение оболочки с каркасом осуществляют с помощью высокотемпературной пайки (В.П. Коваленко и др. Основы техники очистки жидкостей от механических загрязнений. -М.: Химия, 1982 с. 172, 176, 177).

Известен способ изготовления изделий сложного профиля, преимущественно турбинных лопаток с оболочками из сетчатого материала с помощью высокотемпературной пайки, который включает в себя следующие операции.

По профилю изделия выполняют предварительное формование оболочки из сетчатого материала. Концы оболочки при замыкании их по входной кромке фиксируются точечной сваркой. Изделие с оболочкой снимают с приспособления, на котором происходила формовка, и помещают в пресс-форму, в которой матрицы выполнены из резины или пластмассы. В пресс-форме осуществляют плотное поджатие оболочки по всей поверхности изделия. До сборки изделия на поверхности каркаса располагают припой, в каналы изделия заполняют наполнителем, например фтористым аммонием. Собранное изделие паяют при температуре, обеспечивающей получение качественного паяного соединения. В процессе нагрева обеспечивается объемный прижим оболочки за счет давления испаряющегося наполнителя. Пайка осуществляется в вакууме или в защитной атмосфере.

Однако необходимо заметить, что данный способ можно успешно применять лишь при изготовлении изделий с каналами. При изготовлении изделий сложного профиля другой конструкции известная технология не позволяет качественно спаять сетчатую оболочку с каркасом, поскольку при обжатии собранного изделия с применением резиновых матриц не обеспечивается достаточно плотного прилегания сетки в местах пайки к каркасу, что может вызвать появление в паяном соединении таких дефектов, как хлопуны и трещины, а при испытаниях изделия в экстремальных условиях - его разрушение.

Задача изобретения - создание технологии изготовления изделий сложного профиля с сетчатой оболочкой с помощью высокотемпературной пайки, обеспечивающей работоспособность изделий в экстремальных условиях.

Задача решена за счет того, что после формовки края сетчатой оболочки обрабатывают шовной сваркой, на паяемую поверхность каркаса наносят припой в виде медного покрытия толщиной слоя 15 - 20 мкм, на паяемую поверхность сетчатой оболочки наносят слой никелевого покрытия толщиной 15 - 20 мкм, а при сборке изделия поджатие сетчатой оболочки к каркасу осуществляют путем прихватывания ее к каркасу в местах пайки точечной сваркой при диаметре пятна 3 - 5 мм и шаге точек 5 - 10 мм, пайку проводят при температуре 1100 - 1130^oC с выдержкой при ней 5 - 10 мин.

Технический результат - повышение качества паяного соединения за счет предотвращения образования в нем таких дефектов, как хлопуны и трещины, обеспечивающее увеличение выхода годной продукции.

Способ согласно изобретению осуществляют следующим образом.

Из полотна металлической сетки формуют оболочку по профилю изделия, имеющую размеры и форму, соответствующие размерам и форме каркаса изделия. Обрезанные края раскроенной оболочки обрабатывают на шовно-сварочной машине при режиме, обеспечивающем их достаточное сплющивание. Далее на паяемую поверхность каркаса изделия гальваническим методом из сернокислого раствора наносят слой медного покрытия толщиной 15 - 20 мкм, выполняющий функции припоя. На паяемую поверхность сетчатой оболочки наносят гальваническим методом из сернокислого раствора слой никелевого покрытия толщиной 15 - 20 мкм. Идентичность толщин слоев медного и никелевого покрытий обусловлена необходимостью полного взаимодействия в процессе пайки этих металлов друг в друге с образованием твердого раствора меди и в никеле. Затем осуществляют сборку изделия. При этом концы сетчатой оболочки в месте замыкания их прихватывают точечной сваркой и проводят поджатие ее к каркасу путем прихватывания в местах пайки точечной сваркой при диаметре пятна 3 - 5 мм и шаге точек 5 - 10 мм. Выбор указанных параметров обусловлен необходимостью обеспечения достаточно плотного прижатия сетчатой оболочки к каркасу для получения в процессе пайки соединения без таких дефектов, как хлопуны и трещины.

Собранное изделие под пайку помещают в вакуумную печь. В печи создают разрежение 1•10^-2 мм рт.ст., а затем ее заполняют инертным газом - аргоном. Пайку осуществляют при 1100 - 1130^oC в течение 5 - 10 мин. В процессе пайки припой в виде медного покрытия, расплавясь, взаимодействует с никелевым покрытием с образованием твердого раствора меди в никеле. При толщине слоя медного припоя 15 - 20 мкм при указанной температуре образуется небольшое количество вязкожидкого расплава, вступающего в реакцию с никелем и не успевающего вытечь из зазора. Это обстоятельство позволяет исключить растрескивание паяного соединения при его охлаждении.

Металлографические исследования образцов показали отсутствие дефектов в паяных соединениях, а испытания изделий в экстремальных условиях не выявили их разрушения.

Пример 1. Изготавливали фильтр конической формы с ребрами на боковой поверхности. Каркас и сетчатая оболочка изготавливались из нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т. Сетчатое полотно выполнено с толщиной сетки 0,46 мм, диаметром проволоки 0,23 мм и стороне ячейки 50 мкм. Из такого полотна была сформована оболочка по профилю каркаса изделия. Формование проводили с помощью специальных ножниц. Обрезание края раскроенной оболочки обрабатывали на шовно-сварочной машине с получением их сплющенных концов. На паяемую поверхность каркаса наносили из сернокислого раствора слой гальванической меди толщиной 15 мкм, а на паяемую поверхность сетчатой оболочки наносили из сернокислого раствора слой гальванического никеля толщиной 15 мкм. Далее осуществляли сборку изделия. При этом концы сетчатой оболочки прихватывали точечной сваркой и поджимали ее к каркасу прихватыванием в местах пайки точечной сваркой при диаметре пятна 3 мм и шаге точек 5 мм. Собранное изделие под пайку паяли в вакуумной печи в атмосфере инертного газа - аргона при 1110^+10 oC в течение 5 мин.

Изготовленный описанным выше способом фильтр был подвергнут испытаниям в экстремальных условиях. Разрушения не обнаружены.

Пример 2. Изготавливали фильтр той же формы, из того же материала и с теми же параметрами сетки, что и в примере 1. Формовали сетчатую оболочку по той же технологии, что и в примере 1. На паяемую поверхность каркаса наносили слой гальванической меди толщиной 20 мкм, а на паяемую поверхность сетчатой оболочки наносили слой гальванического никеля толщиной 20 мкм. При сборке изделия поджимали оболочку к каркасу прихватыванием в местах пайки точечной сваркой при диаметре пятна 5 мм и шаге точек 10 мм. Собранное изделие паяли в атмосфере аргона при 1130^oC в течение 10 мин.

Изготовленный фильтр был подвергнут испытаниям в экстремальных условиях. Разрушения не обнаружены.

Изобретение можно использовать при изготовлении изделий сложного профиля с сетчатой оболочкой высокотемпературной пайкой для работы в условиях высоких температур, давления, агрессивных сред и вибрации. Из полотна металлической сетки формуют оболочку по профилю изделия. Обрезанные края оболочки обрабатывают на шовно-сварочной машине. На паяемую поверхность каркаса наносят слой медного покрытия толщиной 15 - 20 мм, на паяемую поверхность оболочки - слой никелевого покрытия толщиной 15 - 20 мкм. При сборке изделия концы в месте их замыкания прихватывают точечной сваркой и проводят поджатие к каркасу путем прихватывания в местах пайки точечной сваркой при диаметре пятна 3 - 5 мм и шаге точек 5 - 10 мм. Пайку осуществляют в защитной атмосфере при 1110 - 1130^oC в течение 5 - 10 мин. Изобретение позволяет повысить качество паяного соединения за счет предотвращения в нем таких дефектов, как хлопуны и трещины и обеспечить увеличение выхода годной продукции.

Способ изготовления изделий сложного профиля с сетчатой оболочкой, включающий формовку сетчатой оболочки по профилю изделия, размещение припоя на поверхности его каркаса, сборку изделия, при которой осуществляют прихватку концов сетчатой оболочки точечной сваркой и поджатие ее к каркасу, а также пайку в защитной среде, отличающийся тем, что после формовки сетчатой оболочки ее края обрабатывают шовной сваркой, на паяемую поверхность каркаса наносят припой в виде медного покрытия с толщиной слоя 15 - 20 мкм, на паяемую поверхность сетчатой оболочки наносят слой никелевого покрытия толщиной 15 - 20 мкм, а при сборке изделия поджатие сетчатой оболочки к каркасу осуществляют путем прихватывания ее к каркасу в местах пайки точечной сваркой при диаметре пятна 3 - 5 мм и шаге точек 5 - 10 мм, пайку проводят при 1110 - 1130^oС с выдержкой при ней 5 - 10 мин.