Способ пайки Советский патент 1984 года по МПК B23K1/00 

Изобретение относится к пайке, в частности к способам пайки некапиллярных соединений, и.может быть использовано в машиностроении при изготовлении паяных конструкций, жаропрочных и цв.етных сплаврв.

Известен способ пайки некапилляр ных соединений, включающий предварительное заполнение сборочных зазоров смесью металлических порошков один из которых, расплавляясь при температуре пайки, служит припоем, а второй, нерасплавляющийся, образует в зазоре капиллярную сеть, удерживающую жидкий припой во время пайки Cl3.

Этот способ дает возможность получить герметичные паяные соединения при большой величине зазора (до 1 мм). Однако для заполнения больших сборочных зазоров приходится значительно (до 80-90%) увеличивать количество тугоплавкого порошкового наполнителя и, следовательно объемную долю его частиц в паяном шве. Повышение неоднородности металла шва при подобном соотношении твердой и мягкой фаз резко снижает пластичность паяного соединения, а также его способность выдерживать знакопеременные и импульсные нагрузки.

Известен способ пайки, согласно которому в сборочном зазоре размещают пористую прокладку, спеченную из порошка с покрытием, покрытие которого не расплавляется при температуре пайки, а рядом с зазором помещают припой, производят нагрев до температуры пайки и пропитку прокладки расплавленным припоем 2

При использовании известного способа в качестве основы порошка берут материал с коэффициентом температурного расширения (КТР), близким к КТР одного из паяемых материалов, а в качестве покрытия материал, ХОРОШО смачиваемый припоем. Образуемая при пайке в соединении композиция (основа порошка- покрытие - припой) неоднородна, что снижает пластичность паяного соединения.

- Цель изобретения - повышение пластичности соединения путем обеспечения однородности шва.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу пайки преимущественно некапиплярных соедине НИИ, при котором в сборочном зазоре размещают пористую прокладку, спеченную из порошка, покрытого нерасплавляющимся при температуре пайки составом, а рядом с зазором помещают припой, производят нагрев до температуры пайки и пропитку прокладки расплавленньм припоем, беруТ порошок из сплава, совпадающего по составу с припоем, которым производят пропитку, а после пропитки осуществляют выдержку до растворения покрытия.

В качестве покрытия порошка может быть выбрана основа паяемого материала.

В соответствии с данным способомпайки выполняют следующие операции.

На поверхность порошка припоя наносят тугоплавкое покрытие. В частности, частицы порошка покрывают слоем основного компонента паяемого металла. Например, при пайке никелевых жаропрочных сплавов порошок припоя никелируют.

Порошок припоя, имеющий тугоплавкое покрытие, вводят в сборочный зазор в виде пасты, приготовленной на органической связке.

Рядом с зазором размещают и фиксируют тот же припой, но без покрытия. Эта часть припоя может применяться в виде ленты, проволоки или порошка.

Производят нагрев паяного соединейия и спекание порошка в сборочном зазоре.

При нагреве до температуры пайки расплавляют припой и производят пропитку порошка, находящегося в зазоре.

Производят выдержку, в процессе которой полностью растворяют тугоплавкое покрытие, имеющееся на порошке, заполняющем сборочный зазор.

После этой выдержки охлаждают паяное соединение.

В зависимости от состава и толщины тугоплавкого покрытия возможны различные варианты кристаллизации паяного шва. Если в результате растворения покрытия количество тучгоплавких элементов достаточно для на сьщения всего объема жидкой фазы в шве, то происходит его изотермическая кристаллизация во воемя выпеокки при температуре пайки. Если количества тугоплавких элементов недостаточно , то кристаллизация паяйо шва происходит в результате охлаждеНИ.Я паяемых деталей, которое производят сразу после растворения покрытия. Время выдержки, необходимое для растворения покрытия, устанавливается расчетным путем и уточняется экспериментально.

Таким образом, припой, разделенн на две части (часть с тугоплавким покрытием в сборочном зазоре и част без покрытия над зазором), выполняет последовательно две функции. Во-первых, имея тугоплавкое покрыти он заполняет некапиллярный зазор и образуя в нем сеть капилляров удерживает жидкую фазу от вытекания. Во-вторых, после раствоЕ)ения покрытия, он, соединяясь с пропитывающей

частью припоя такого же состава,образует однородный Паяный шов.

Кроме того, данный способ значительно сокращает время пайки, поскольку увеличивает вдвое межфазную поверхность взаимодействия твердой и жидкой фаз и обеспечивает раствор ние твердой фазы (покрытия) с двух сторон: как с внутренней, так и с наружной стороны каждой частицы порошка. Таким образом, насыщение шва тугоплавкими элементами происходит быстрее, чем при использовании способов пайки некапиллярных соединени композиционными припоями, состоящими из смеси легкоплавкого и тугоплавкого порошков, которые отличаются друг от друга по составу. Растворение покрытия и сокращение выдержк при пайке уменьшают также эрозию паяемого металла и диффузионное насыщение его элементами-депрессантам из припоя.

Пример. Способ используют для пайки некапиллярных соединений лопаток с ободами из сплава ХН50ВМТЮБ. Величина сборочнь1Х зазоров в соединениях составляет 0,10,8 мм, длина нахлестки 1,5-2 мм. Пайку производят порошковым припоем ВПрИ. На одну часть порошка припоя предварительно наносят химическим путем никелевое покрытие толщиной 2-4 мкм. Порошок припоя, покрытый никелем, в виде пасты на акриловой связке вводят в сборочный зазор. Соотношение порошка и связующего . в пасте составляет 4:1. После просушки над заполненным сборочным зазором помещают порошок припоя ВПрИ без покрытия. Эта часть припоя также наносится на детали в виде пасты.

Паяемые узлы нагревают до температуры пайки (1130°С) в электропечи, в среде аргона с добавкой трехфтористого бора. В процессе нагрева со скоростью 15-20 град/мин происходит испарение связующего и спекание порошка, находящегося в зазоре. До достижения температуры пайки производят выдержку 2-3 мин, необходимую для пропитки порошка в зазоре расплавленным припоем и растворения никелевого покрытия. После охлаждения получают герметичные паяные соединения с хорошо сформированным галтелями.

Металлографический анализ показал, что паяные швы имеют однородную литую структуру без пор и включений тугоплавких частиц. Эрбзия паяемых деталей незначительна. Пластичность паяных соединений определяли испытаниями образцов на ударную вязкость по стандартной методике ГОСТ 23046-78. Ударная вязкость стыковых образцов, паян5 ных данным способом, . составляет 0,7-0.84 МДж/м при 20°С и 0.480,56 МДж/м при . Для сравнения испытывали ударную вязкость образцов, паянных композиционным

Q припоем ВПр11-50Н, содержащем 40% тугоплавкого порошкового наполнителя. Ударная вязкость этих соединений составляет 0,44-0.5 МДж/м при и 0,3-0,35 МДж/м

,с при бОО С.

Данный способ пайки повышает однородность структуры и состава паяных швов, пластичность паяных соединений с некапиллярными сбо40 рочными зазорами, сокращает термический цикл пайки.

1. СПОСОБ ПАЙКИ преимущественно некапиллярных соединений, при котором в сборочном зазоре ;размещают пористую прокладку, спе.ченную из порошка, покрытого нерасплавляющимся при температуре пайки составом, а рядом с зазором помещгиот припой,производят нагрев до температуры пайки и пропитку прокладки расплавленным припоем, отличающийся тем, что, с целью повьниения пластичности соединения путем обеспечения однородности шва, берут порошок из сплава, совпадающего по составу с припоем, которым производят пропитку, а после пропитки осуществляют выдержку до растворения покрытия. 2. Способ по П.1, от л и ч а ющ и и с я тем, что в качестве покрытия порошка берут основу паяемого материала. (/) С