Устройство для неразъемного соединения деталей Советский патент 1983 года по МПК B23K3/00 

2. Устройство по п.1. о т л и чающееся тем, Что прижимные винты выполнены со сквозными осевыми отверстиями и снабжены штоками, свободно установленными в упомянутых отверстиях.

1.УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕРАЗЪЕМНОГО СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ, преимущественно пайкой, содержащее ц нтральный стержень из материала с относительно мальам коэффициентом термического расширения с жестко закрепленными на нем верхним фланцем с прижимными винтами и нижним фланцем, отличающееся тем, что, с целью повышения плотности паяных соединений за счет создания п,стоянно действующего во время пайки давления, устройство снабжено подставками с ножками, свободно установленными в отверстиях, выполненных в нижнем фланце соосно прижимньил винтам, и опорными элементами, установленными на ножках с регулируемым зазором относительно нижнего фланца. (Л с 00 35

Изобретение относится к печной пайке под давлением.

Давление, прикладываемое к паяемому шву при выполнении стыковых (торцовых) паяных соединений с предварительным размещением припоя между поверхностями в виде фольги, гальванопокрытия или напыленного слоя, широко применяется в технологии пайки и является во многих Ю случаях обязательным условием для осуще.ствления этого процесса. Оно необходимо для фиксации паяемых деталей в узле после сборки и при нагреве в печи, для плотного контакти- 15 рования их паяемых поверхностей во избежание их окисления, в процессе нагрева, для обеспечения наилучших условий формирования паяных швов, для активизации процессов взаимо- 20 действия припоя с паяемыми материалами , для удаления (выжимания) из зоны сплавления излишков припоя, хрупкой легкоплавкой фазы и т.д.

В известных устройствах для обес- 25 печения давления в условиях печой пайки используются различные прижимы, работающие за счет ;ПJpyжинящиx свойств материалов и специальных сдавливающих грузов IJ .-зп

однако создание необходимого давления за счет пружин при высокотемпературной (выше 800°С) печной пайке из-за усложнения орнастки и отсутствия достаточно упругих при таких температурах пружинных мате- 35 риалов затруднено.

Использование специальных грузов (помимо прочих центрирующих и фиксирующих элементов оснастки) в условиях часто ограниченнного печ- 40 ного пространства для достижения необходимого давления в паяемом шве (0,2-3,0 кг/мм2-) далеко не всегда бывает желательным и возможным (особенно при большой площади спая) 45 из-за значительного увеличения габаритов и массы оснастки.

Большая масса грузов, помимо неудобства обращения с ними, приводит к снижению производительности 50 процесса пайки и повьш ению расхода электроэнергии за счет более длительного времени нагрева.

Известно также устройство для соединения деталей, содержащее цент- 55

ральный стержень из материала с относительно малым коэффициентом термического расширения и с жестко закрепленными на нем верхним фланцем с прижимными винтами и нижним фланцем 2 .

Недостатком такой конструкции является то, что сдавливание может обеспечиваться только до момента расплавления припоя, а в период процесса формирования паяного шва после расплавления и осадки припоя давление практически отсутствует, что не гарантирует высоко го качества паяного соединения.

Цель изобретения - повышение плоности паяных соединений за счет создания постоянно действующего во время пайки давления.

Указанная цель достигается тем, что устройство для неразъемного соединения деталей, содержащее центральный стержень из материала с относительно малым коэффициентом термического расширения с жестко закре ленными на нем верхним фланцем с прижимными винтами и нижним фланцем снабжено подставками с ножками свободно установленными в отверстиях, выполненных в нижнем фланце соосно прижимным винтам, и опорными элементами, установленными на ножках с регулируемым зазором относительно нижнего фланца, при этом прижимные винты выполнены со сквозными осевыми отверстиями и снабжены штоками, свободно установленными в упомянутых отверстиях.

На фиг.1 схематически показано предлагаемое устройство,, общий вид; на фиг.2 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.З - вид В на фиг.1.

Устройство состоит из нижнего фланца 1 и верхнего фланца 2, жестко скрепленных по центру на определённом расстоянии друг от друга (зависящем от высоты -паяемого узла) центральньйм стержнем 3, при помощи устанавливаемых в распор самртормозящих клиньев 4, что позволяет легко разбирать эти элементы после многочисленных прогревов. В равно- мерно расположенные по окружности резьбовые отверстия фланца 2 ввернуты прижимные винты 5, с осевыми от. верстиями,, служащие для предварительного поджима и фиксации (через центрирующий цилиндр 6 с плоским и сферическим торцами) паяемых дета-лей узла 7. Сферический конец центрирующего цилиндра 6 упирается в торец вставляемого в отверстие винта 5 штока 8 с буртиком, предназначенном для передачи через цилиндр б усилия предварительной затяжки винтов 5 на паяемые детали 7, опирающиеся в свою очередь на гладкие плоские торцы подставок 9 с ножками, свободно установленными своей резьбовой частью в сквозные гладкие отверстия фланца 1 соосные с прижимными винтами 5. При помощи глухих 15 установочных опорных элементов 10 подставки 8 могут жестко фиксироваться на фланце 1,

На шток 8 могут при необходимости одеваться дополнительные грузы 11.20 Точечный контакт между сферическим торцом цилиндров 6 и плоским торцом штока 8 обеспечивает отсутствие крутящего момента в контакте плоского торца цилиндра 6 с плоской по- 25 верхностью детали узла 7, ч.то существенно облегчает сборку и точную фиксацию взаимного расположения паяемых деталей.

Центральный стержень 3 изготавли- ,. вается из молибдена, что обеспечивает необходимую для поджима деталей 7 узла в процессе нагрева разность КТР практически со всеми другими конструкционными материалами. Детали собираются в разрезных обой- 35 мах 12.

Использование молибдена для стержня 3 обуславливает применение клина 4 для скрепления его с фланцем 40 1 и фланцем 2: резьба на молибдене быстро скрашивается при высоких температурах. Все остальные элементы стройства изготавливаютс я из ж аропрочных хромистых сталей (12Х18Н10Т, ле Х16Н6 и др.).

Устройство работает следующим образом.

- Собранные в специальных центриующих разрезных обоймах (удаляемых после сборки) детали паяемых узлов поджимаются к гладким орцам подставок 9 с ножками, которые а период сборки жестко связаны с ланцем 1 при помощи глухих уста- 55 овочных опорных элементов 10. В таом положении, когда опорные элеенты 10 подставок 9 довернуты до пора в торец А основания 1 (Л 0) вес всего устройства передается че- 60 рез фланец 1 непосредственно на опорные элементы 10, не нагружая при этом паяемые узлы. Пайка в этом случае может осуществляться при давлении либо только за счет разности КТР материалов центрального стержня 3 и паяемых деталей 7, что не обеспечивает сжатия деталей после расплавления припоя, либо за счет одеваемых дополнительных грузов 11, что может оказаться недостаточным.

При отвертывании опорных элементов 10 от торца А фланца 1 на не-, которое расстояниеД вес всего устройства распределяется уже на паяемы детали 7 (на все позиции), образуя тем самым давление, постоянно действующее в течение всего цикла пайки, независимое от давления за счет разности КТР, В большинстве случаев этого уже достаточно для создания оптимального давления(0,2-1,0 кг/см для пайки и надобность в дополнительных грузах 11 либо отпадает вообще, либо масса и габариты их будут значительно меньше.

Устройство опробовано при из.готовлении двухшовных составных . крестообразных образцов для исследования механических свойств паяных соединений. Образцы паяют в вакуумной печи с выдержкой при в течение 5-10 мин медно-серебряногерманиевым припоем ПСрМГр15, закладываемым между стыкуемыми поверхностями паяемых деталей в виде кусочков фольги 5-5 мм, толщиной 0,12-0,15 мм. Детали образцов, имеющие форму параллелепипеда с размерами сторон 51015 мм изготавливают из стали 12Х18Н10Т и жаропрочных медных сплавов типа БрХр,8. Перед пайкой на детали наносят гсшьваническим путем слой никеля толщиной 9-12 мкм.

Теоретическая максимальная разница термического расширения центрального, стержня из молибдена и паяных деталей из стали 12Х18Н10Т (натяг по оси) составляет при температуре пайки 980°С на базе 30 мм около 0,3 мм. Однако к моменту полного расплавления прокладок из припоя этот натяг исчезает и паяный шов окончательно формируется уже под давлением за счет веса самой оснастки. При массе всего устройства 1,3 кг постоянное давление на каждый из шести паяемых стыков составляет около 2 кг/см, что соответствует оптимальному давлению, обеспечивающему кристаллизацию паяных швов с минимальным количеством дефектов.

Использование предлагаемого устройства для пайки под давлением по сравнению с прототипом позволяет повысить плотность паяных соединений з счет обеспечения постоянно дейстЕгующего давления (массы всего устройства и сократить цикл пайки за счет уменьшения металлоемкости конструкции.

S-f.

Фиг. 2

Фиг. 5