Изобретение относится к области энергетического машиностроения, в частности к изготовлению двухслойных паяных конструкций, содержащих детали из дисперсионно-твердеющего сплава на никелевой основе и высокотеплопроводного металла, применяемых в узлах энергетических агрегатов, работающих в широком интервале температур и давления, а также в среде жидкого и газообразного кислорода.
В процессе пайки конструкций, содержащих детали из дисперсионно-твердеющих сплавов на никелевой основе, под влиянием различных факторов, в частности воздействия жидкого припоя, в них возникают растягивающие напряжения, приводящие к появлению трещин, а значит и к возможному разрушению конструкций при эксплуатации. Для повышения эксплуатационных свойств необходимо проведение перед пайкой термообработки деталей из этих сплавов для повышения их прочности и пластичности.
Известен способ изготовления двухслойных паяных конструкций, содержащих детали из дисперсионно-твердеющего сплава на никелевой основе и высокотеплопроводного металла - бронзы. Способ включает в себя предварительную термообработку детали из сплава на никелевой основе - закалку с температуры (1080±5)oC, нагрев до 1000oC, выдержку при ней в течение 1 ч и после охлаждения - ступенчатое старение при (900±20)oC, при (800±20)oC, при (700±50)oC и при (600±50)oC. Охлаждение на воздухе. Собранные детали с размещенным в них припоем на серебряной основе паяют при (925±5)oC в атмосфере инертного газа (см. патент России N 2105080, кл. C 22 F 1/00, 1995).
В результате проведенной термообработки деталей из сплава на никелевой основе в двухслойных паяных конструкциях после испытаний трещин и разрушений не наблюдалось. Достигнут рост пластичности в интервале температур плавления припоя до значений удлинения δ, равного 30-40%, сужения ψ - до 55%.
Однако изготовленные по известной технологии двухслойые паяные конструкции имеют недостаточную стойкость к возгоранию в среде жидкого и газообразного кислорода и, кроме того, уровень механических свойств сплава на никелевой основе недостаточен для использования его в экстремальных условиях.
Задача изобретения - создание технологии изготовления двухслойных паяных конструкций, при которой были бы получены изделия, работоспособные в среде кислорода в экстремальных условиях.
Задача решена за счет того, что в качестве теплопроводного металла используют серебро, детали из сплава на никелевой основе предварительно подвергают термообработке - закалке с температуры (980±10)oC и ступенчатому старению сначала при (740±15)oC, а затем при (650±10)oC, нагрев под пайку осуществляют с изотермической выдержкой при (650±10)oC, а процесс пайки - при (775±10)oC.
Технический результат - повышение стойкости конструкции в среде жидкого и газообразного кислорода и прочностных свойств сплава на никелевой основе.
Согласно изобретению способ осуществляют следующим образом.
Необходимо спаять конусообразную крышку из дисперсионно-твердеющего сплава на никелевой основе марки ЭК-61 с кольцом, выполненным из сплава, содержащего 80-99% серебра. Изготовленную механическим методом коническую крышку перед сборкой и пайкой предварительно подвергают термической обработке. Для этого ее закаливают на воздухе с температуры (1000±30)oC с последующим ступенчатым старением сначала при (740±15)oC, а затем при (650±10)oC. Выбор времени выдержек определяется технологическими требованиями. При закалке в сплаве происходит полное растворение упрочняющих γ′- и γ″-фаз и получение пересыщенного твердого раствора. В процессе старения при (740±15)oC происходит выделение из раствора до 60% упрочняющих фаз средней дисперсности, а в процессе старения при (650±10)oC - полное выделение их в мелкодисперсном состоянии. Такое соотношение дисперсностей γ′- и γ″-фаз обеспечивает сплаву повышенную прочность. После указанной термообработки на паяемые участки крышки и серебряного кольца наносят медно-серебряный припой, собирают двухслойную конструкцию и помещают в контейнер, в который вводят инертный газ - аргон и герметизируют. Нагрев контейнера под пайку осуществляют с изотермической выдержкой при (650±10)oC, необходимой для выравнивания температур паяемых деталей. В процессе нагрева выше указанной температуры происходит коагуляция γ′- и γ″-фаз, необходимая для достижения требуемой пластичности. Пайку конструкции проводят при (775±10)oC с последующим охлаждением контейнера до комнатной температуры.
Были проведены металлографические исследования и механические испытания дисперсионно-твердеющего сплава на никелевой основе после термообработки и пайки, а также испытания спаянной двухслойной конструкции в экстремальных условиях в атмосфере жидкого и газообразного кислорода. Механические свойства сплава при комнатной температуре представлены в таблице.
Анализ исследований показал, что в результате термической обработки и пайки дисперсионно-твердеющий сплав обладает повышенными механическими свойствами, а благодаря наличию в конструкции серебряного кольца ее эксплуатационные свойства при экстремальных условиях в атмосфере жидкого и газообразного кислорода достаточно высоки. Разрушения конструкции не наблюдалось.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДВУХСЛОЙНЫХ ПАЯНЫХ КОНСТРУКЦИЙ | 1999 |
|
RU2169647C2 |
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДВУХСЛОЙНЫХ ПАЯНЫХ КОНСТРУКЦИЙ | 2001 |
|
RU2226457C2 |
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПАЯНО-СВАРНОЙ КОНСТРУКЦИИ | 2000 |
|
RU2184021C2 |
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПАЯНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК | 1999 |
|
RU2156678C1 |
СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦА МЕТАЛЛА НА ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАРОЖДЕНИЯ И РОСТА ТРЕЩИНЫ В КОНТАКТЕ С ЖИДКИМ ПРИПОЕМ | 1998 |
|
RU2150099C1 |
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СИЛЬФОННОГО КОМПЕНСАТОРА | 2001 |
|
RU2224167C2 |
СПОСОБ НАПЛАВКИ МЕДИ ИЛИ МЕДНЫХ СПЛАВОВ НА ПОДЛОЖКУ ИЗ ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫХ НИКЕЛЕВЫХ СПЛАВОВ | 2003 |
|
RU2252117C2 |
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПАЯНО-СВАРНОЙ КОНСТРУКЦИИ | 2000 |
|
RU2184022C2 |
СПОСОБ ПАЙКИ ТЕЛЕСКОПИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ | 2001 |
|
RU2221679C2 |
СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ, ВЫПОЛНЕННЫХ ИЗ ЖАРОПРОЧНЫХ НИКЕЛЕВЫХ СПЛАВОВ, ПЕРЕД ИХ СОЕДИНЕНИЕМ В ПАЯНО-СВАРНУЮ КОНСТРУКЦИЮ | 2011 |
|
RU2464142C1 |
Изобретение относится к области энергетического машиностроения, в частности к изготовлению двухслойных паяных конструкций, содержащих детали из дисперсионно-твердеющего сплава на никелевой основе и высокотеплопроводного металла, применяемых в узлах энергетических агрегатов, работающих в широком интервале температур и давления, а также в среде жидкого и газообразного кислорода. Способ осуществляется следующим образом: деталь из дисперсионно-твердеющего сплава на никелевой основе предварительно подвергают закалке с температуры (1000±30)°С с последующим ступенчатым старением сначала при (740±15)°С, а затем - при (650 ±10)°С. После размещения припоя на деталях из сплавов на никелевой основе и на основе серебра и сборки их паяют в атмосфере инертного газа при (775±10)°С с предварительной изотермической выдержкой при (650±10)°С. Техническим результатом изобретения является повышение стойкости конструкции в среде жидкого и газообразного кислорода и механических свойств сплава на никелевой основе. 2 з.п.ф-лы, 1 табл.
СПОСОБ ТЕРМООБРАБОТКИ ЖАРОПРОЧНЫХ ДИСПЕРСИОННО-ТВЕРДЕЮЩИХ СПЛАВОВ НА НИКЕЛЬ-ХРОМОВОЙ ОСНОВЕ ПЕРЕД ПАЙКОЙ | 1995 |
|
RU2105080C1 |
СПОСОБ ПАЙКИ ЖАРОПРОЧНЫХ ДИСПЕРСИОННО-ТВЕРДЕЮЩИХ СПЛАВОВ НА НИКЕЛЬ-ХРОМОВОЙ ОСНОВЕ | 1996 |
|
RU2129061C1 |
СПОСОБ ПАЙКИ ДВУХСЛОЙНЫХ ИЗДЕЛИЙ | 1995 |
|
RU2092286C1 |
JP 5031574 A, 09.02.1993. |
Авторы
Даты
2001-06-27—Публикация
1999-06-02—Подача