СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ЧУГУНА К ПАЙКЕ Российский патент 2001 года по МПК B23H1/00 B23K1/20 B23K103/06 

Изобретение относится к области пайки чугуна.

Затруднения при пайке чугуна возникают, в основном, из-за присутствия в структуре графитовых включений, препятствующих растеканию припоя.

Для улучшения растекаемости припоя и повышения качества соединения паяемых поверхностей их перед пайкой подвергают обработке для удаления графита:
выжигают графит окислительным ацетилено-кислородным пламенем /1/ с. 203,
удаляют графит электрохимической обработкой в соляной ванне при температуре 450-510^oC /2/ - с. 167, /3/ - с. 183, 184,
обрабатывают поверхность активными флюсами, содержащими фториды калия /2/ - с. 39, 168 или иные активные компоненты /4/.

Пайку чугунных изделий облегчают, предварительно покрывая паяемые поверхности медью электролитическим или контактным методом /1/ - с. 204.

Приведенные способы обработки и подготовки поверхностей при пайке чугуна имеют недостатки:
необходимость нагрева до высокой температуры,
для удаления окислов и солей обязательна последующая обработка,
сложность нанесения покрытий на изделия большой массы, необходимость нагрева всего изделия даже при пайке ограниченных поверхностей,
отсутствует возможность нанесения технологического покрытия в процессе удаления графита,
при высокотемпературном нагреве возможно возникновение деформаций сопряженных поверхностей.

Указанных недостатков не лишен и аналог заявленного способа - способ удаления графита электрохимической обработкой в расплавах солей /2/, /3/, апробированный нами в производственных условиях. Дополнительным недостатком явилось ухудшение качества обработанных посадочных поверхностей /повышение шероховатости/ от воздействия активных солей.

Предлагаемый способ ставит задачу устранить указанные недостатки и отличается тем, что для удаления графита перед пайкой чугуна паяемые поверхности обрабатываются электроискровым разрядом в воздушной атмосфере без предварительного нагрева изделия, являющегося катодом, с использованием в качестве анода электродов из меди, или никеля, или малоуглеродистой стали, при этом на паяемую поверхность одновременно наносят технологическое покрытие, соответственно, из меди, или никеля, или малоуглеродистой стали.

Обработка искровым разрядом удаляет графит в поверхностном слое и одновременно позволяет получить технологическое покрытие из меди, никеля или малоуглеродистой стали, растекаемость припоя на которых значительно выше, чем на поверхности чугуна, а шероховатость полученного покрытия обеспечивает увеличение когезии припоя на паяемой поверхности. Локальность разряда обеспечивает отсутствие разогрева и деформаций обрабатываемого изделия.

Удаление нанесенного покрытия на 20-50 мкм /до исчезновения красного цвета при обработке медным электродом/ несколько снижает растекаемость оловянно-свинцовых припоев, однако она остается выше, чем при пайке чугуна, не обработанного электроискровым разрядом.

Способ подготовки поверхностей изделий из чугуна к пайке путем обработки электроискровым разрядом апробирован при восстановлении корпусов масляных насосов гидромеханической передачи ГМП-2 и ГМП-3 автобусов ЛИАЗ, где изношенная поверхность наращивалась припайкой к корпусу чугунной вставки оловянно-свинцовым припоем ПОС-40 с флюсом на основе хлористого цинка. Паяемые поверхности площадью 30 см² предварительно обрабатывались на электроискровой установке ЭФИ-10М медным или никелевым электродом или электродом из м.у. стали.

Последующие испытания в течение года на работающих автобусах показали достаточную надежность паяного соединения
При составлении заявки использовались следующие источники:
/1/ - Лакедемонский А. В., Хряпин В.Е. Паяние и припои. М., Металлургиздат, 1961.

/2/ - Лоцманов С.Н., Петрунин И.Е., Пайка металлов. М., изд. "Машиностроение", 1966.

/3/ - Сланский А., Волман Я. Капиллярная пайка, М., Машгиз, 1963.

/4/ - Карпенко В.М., Грановский А.В., Шоно С.А. Состав для удаления графита перед пайкой чугуна. Авторское свидетельство N 1065122. Бюллетень "Открытия. Изобретение". NN 46-48 за 1984 г.

Способ может быть использован при изготовлении и восстановлении деталей из чугуна. Способ состоит в удалении графита с паяемых поверхностей путем обработки последних электроискровым разрядом. Чугунная деталь является катодом. Электрод-анод выполняют из меди, или никеля, или малоуглеродистой стали. Обработка ведется на воздухе при комнатной температуре. Одновременно с удалением графита на поверхность наносится технологическое покрытие, соответствующее материалу анода (медь, или никель или малоуглеродистая сталь), улучшающее растекаемость припоя и повышающее прочность паяного соединения.

Способ подготовки поверхности изделия из чугуна к пайке, включающий электрообработку поверхности для удаления графита, отличающийся тем, что в качестве электрообработки применяют электроискровую обработку в воздушной атмосфере без предварительного нагрева изделия, которое является катодом, а электрод-анод выполняют из меди, или никеля, или малоуглеродистой стали, при этом на паяемую поверхность одновременно наносят технологическое покрытие, соответственно из меди, или никеля, или малоуглеродистой стали.