Способ лужения Советский патент 1983 года по МПК B23K1/20 

()

Изобретение относится к пайке, в частности к способам нанесения покрытий лужением, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения и других личных отраслях машиностроения для получения защитных, антифрикционных, декоративных и других покрытий.

Известен способ лужения погружением изделия в ванну с расплавленным припоем 1.

Недостатком данного способа является его непригодность для лужения изделий сложной формы.

Наиболее близким к предлагаемому по технической суш,ности и достигаемому результату является способ лужения, при котором осуществляют формообразование облуживаемой поверхности, размещение на ней припоя в компактной форме, нагрев с оплавлением припоя и охлаждение.

Размещение припоя на облуживаемой поверхности обычно производят после окончательного формообразования облуживаемой поверхности, .т. е. после придания ей окончательной геометрической формы 2. В случае лужения изделий сложной пространственной формы могут создаться затруднения при размещении припоя. Так, например, для лужения внутренней поверхности змеевика необходимо разместить припой внутри длинной трубы спиральной формы, что при определенной длине трубы становится невозможным.

Покрытие всей трубы не обеспечивается даже с учетом последующего растекания припоя. Лужение в этом случае осуществимо лишь на коротких участках змеевика, прилегающих к его концам.

Если же проводить лужение до формообразования облуживаемой поверхности, то в процессе последующего формообразования возможно нарушение сплошности покрытия.

Цель изобретения - повышение качества лужения изделий сложной пространственной формы.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу лужения, при котором осуществляют формообразование облуживаемой поверхности, размещение припоя в компактной форме, нагрев с оплавлением припоя и охлаждении, размещение припоя на поверхности изделия производят перед ее формообразованием, а оплавление припоя - после формообразования поверхности изделия.

При лужении внутренних поверхностей длинных трубчатых изделий типа змеевиков, припой на облуживаемой поверхности размещают в виде непрерывной проволоки или ленты.

При использовании припоев, содержащих легкоиспаряющиеся компоненты, перед нагревом производят герметизацию замкнутого

объема, содержащего припой и облуживаемую поверхность.

При облуживании стальных поверхностей латунью величину герметизируемого объема

выбирают равной 60-600 объемов латуни. Размещение припоя на поверхности изделия перед его формообразованием дает возможность в труднодоступных местах, получаемых в процессе формообразования. При размещении припоя в виде непрерывной проволоки или ленты облегчается операция размещения припоя. Ее можно проводить протягиванием или проталкиванием непрерывной проволоки или ленты. При последующем формообразовании обеспечивается наличие припоя на всех участках трубы, не происходит перераспределение заготовок припоя внутри трубы.

Герметизация замкнутого объема, содержащего припой и облуживаемую поверхность уменьшает расход легкоиспаряемых

компонентов на испарение и взаимодействие с атмосферой пайки.

При изменении состава припоя могут измениться физические (например, температура плавления), коррозионные, механические и другие свойства припоя и получаемого

покрытия.

Необходимость герметизации оценивается в каждом конкретном случае в зависимости от количества легкоиспаряемых компонентов в припое, от состава атмосферы

пайки, от температуры и продолжительности нагрева. Герметизацию целесообразно проводить после формообразования, чтобы облегчить операцию формообразования и предотвратить возможность нарушения герметичности в процессе формообразования.

При соотношении объемов более 600/1 расход цинка из-за испарения и взаимодействия с окислительными компонентами становится значительным (более 15°/о для латуни с 5(Р/о цинка), что ухудшает качество лужения и может существенно изменить

свойства латунного покрытия.

Пример 1. Проводят лужение внутренней поверхности трубки охлаждения диффузионного вакуумного насоса.

Трубку из стали марки 10 с внешним

диаметром 10 мм и толщиной стенки 1 мм обезжиривают в щелочном растворе и протравливают изнутри соляной кислотой.

Внутрь трубки по всей длине 3000 мм укладывают непрерывную ленту припоя ВПр4 длиной 3200 мм, сваренную конденсаторной сваркой из отрезков фольги толщиной 0,1 мм и шириной 4 мм в 4 слоя. Затем на токарном станке проводят навивку трубки по спирали на оправку. Полученный змеевик с внутренним диаметром 100 мм и шагом навивки 20 мм крепят на обечайке

корпуса диффузионного вакуумного насоса, свободный конец трубки навивают на патрубок корпуса, диффузионного вакуумного наcoca, собранного под пайку. Затем змеевик на корпусе диффузионного вакуумного насоса помещают в вакуумную печь ОКБ-8085, нагревают до 1020±20°С, выдерживают при этой температуре 15i5 мин и охлаждают.

После охлаждения для контроля качества лужения опытный образец разрезают выборочно в различных сечениях змеевика.

Металлографический анализ показывает, что получено отличное сцепление слоя припоя со сталью во всех сечениях змеевика при отсутствии пор и отслоений. Толщина покрытия 50-70 мкм. При многократном изгибе образца, вырезанного из трубки, в тисках с радиусом губок 1,5 мм происходит разрущение без отслаивания покрытия.

Пример 2. Проводят лужение латунью внутренней -поверхности трех змеевиков, изготовленных из стальной трубки с внешним диаметром 10 мм и толщиной стенки 1 мм.

Облуживаемую поверхность обезжиривают в щелочном растворе и протравливают соляной кислотой. Внутри каждой трубки по всей длине 3000 мм закладывают обезжиренную проволоку из латуни Л63 в количестве, соответствующем отношению внутреннего объема трубки и объема латуни 60/1, 250/1 и 600/1 (длиной 3100 мм и диаметром соответственно 1 мм, 0,50 мм и 0,32 мм). Затем каждую трубку навивают на токарном станке на оправку 100 мм с шагом навивки 20 мм и крепят на оправке.

Для герметизации объема, содержащего припой и Облуживаемую поверхность, концы трубок заваривают аргонодуговой сваркой. Затем змеевики вместе с оправками помещают в электрическую печь, нагревают до 950-1000°С, выдерживают при этой температуре 20-30 мин и охлаждают.

После охлаждения производится контроль качества лужения.

Металлографический анализ показывает, что получено отличное сцепление слоя латуни со сталью во всех сечениях змеевика, в которых отношение герметизируемого объема к объему латуни составляет 60/1 и 250/1. Толщина покрытия составляет соответственно 22-35 мкм и 7-10 мкм. Для лучшей равномерности проводят повторный нагрев змеевика выше температуры плавления латуни в перевернутом положении с меньшей выдержкой. При многократном изгибе образцов, вырезанных из трубки, в тисках с радиусом губок 1,5 мм происходит разрушение без отслаивания покрытия.

При соотношении герметизируемого объема к объему латуни 600/1 качество лужения неудовлетворительно. Имеются многочисленные участки несмоченной поверхности

5 и участки окисленной латуни.

Предлагаемый способ лужения обеспечивает более высокое качество по сравнению с известным, позволяет получать равномерное, с хорошим сцеплением слоя припоя с облуживаемой поверхностью покрытие

0 на поверхности изделий сложной пространственной формы.

Открывается возможность получения покрытия на внутренних поверхностях ряда изделий, например трубчатых змеевиков

5 большой протяженности.

Применение способа для получения антикоррозионных покрытий- на внутренней поверхности змеевиков из углеродистых сталей позволяет сократить расход дефицитных

0 и дорогих цветных металлов и нержавеющих сталей. При замене медной трубки охлаждения диффузионного насоса на стальную с внутренним защитным покрытием, кроме того, повышается производительность труда

5 и улучшаются условия труда за счет замены ручной низкотемпературной пайки медного змеевика охлаждения к корпусу насоса ка высокотемпературную печную пайку стального змеевика к стальному корпусу с получением внутреннего защитного покрытия за

0 один термический цикл с пайкой корпуса.

1. СПОСОБ ЛУЖЕНИЯ, преимущественно изделий сложной пространственной формы, при котором осуществляют формообразование облуживаемой поверхности, размещение припоя в компактной форме, нагрев с оплавлением припоя и охлаждение. отличающийся тем, что, с целью повышения качества лужения, размещение припоя на поверхности изделия производят перед его формообразованием, а оплавление припоя - после формообразования поверхности изделия. 2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения качества лужения внутренних поверхностей длинных трубчатых изделий типа змеевиков, припой на облуживаемой поверхности размещают в виде непрерывной проволоки или ленты. 3.Способ по п. 1, отличающийся тем, что при использовании припоев, содержащих легкоиспаряющиеся компоненты, перед ftaгревом производят герметизацию замкнутого объема, содержащего припой и облуживаемую поверхность. 4.Способ по- п. 3, отличающийся тем, сл что при облуживании стальных поверхностей латунью величину герметизируемого объема выбирают равной 60-600 объемов латуни.