Способ пайки конструкций из титана и его сплавов Советский патент 1985 года по МПК B23K1/19 

4ik

О О

о сд

. Изобретение относится к пайке, в частности к способам пайки титановых конструкций, применяемым в различных отраслях машиностроения.

Известен способ пайки титана и его сплавов, согласно которому используют в качестве припоя сплавы на основе серебра 1.

Недостатком способа является использование дефицитных серебряных припоев.

Известен способ пайки конструкций из титана и его сплавов, согласно которому производят сборку деталей с размещением в зоне паяемькх зазоров припоя на основе алюминия, нагрев в вакууме до температуры пайки и последующее охлаждение. Пай. ку производят при 780-880°С с последующим охлаждением со скоростью не менее 120 град/мин 2.

Недостатком способа является низкая работоспособность паяных соединений сотовых конструкций из-за образования интерметаллида и перераспределения расплавленного припоя в зоне галтели с появлением «на рушения смачивания в центре угла таврового соединения. Проведенные исследования показали, что перераспределение припоя происходит следующим образом. При пайке тавровых конструкций на межфазной границе твердый титан - жидкий алюминий идет образование интерметаллида TiAlj. Скорость роста интерметаллида зависит от тем-, пературы пайки, времени выдержки и линейного соотношения количества твердый титан - жидкий алюминий. На первом этапе взаимодействия жидкого алюминия с твердым титаном при наличии избыточного количества алюминия сплошной слой кнтерметаллида не образуется за счет его растворения, однако на периферии таврового соединения слой жидкости тонкий, вследствие чего идет быстрый рост алюминида, имеющего пористую структуру, т. е. разветвленные капиллярные каналы, по которым из соединения вытягивается алюминий и идет разрушение соединения. При длительной изотермической выдержке процесс «нарушения смачивания вступает в новую фазу: слой инtepмeтaллидa достигает значительной величины и между слоем алюминида и основного материала за счет разности коэффициентов термического расширения образуются микротрещины, по которым идет перемещение жидкого алюминия, таким образом, паяное соединение в гфоцессе изотермической выдержки разрушается. Скорость разрушения паяного соединения зависит от времени выдержки, количества жидкого припоя и в наибольшей степени от температуры пайки.

Цель изобретения - повышение работоспособности паяных соединений сотовых панелей путем исключения образования интерметаллида.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу пайки конструкций из. титана, преимущественно сотовых панелей, и его сплавов, при котором производят сборку деталей с размещением в зоне паяемых зазоров припоя на основе алюминия, нагрев в вакууме до температуры пайки и последующее охлаждение, пайку осуществляют при 710 720°С с выдержкой 3-5 мин с последующим снижением температуры до 680-685°С и выдержкой при ней 40-60 мин.

При пайке по предлагаемому термическому циклу на периферийных участках галтели время образования слоя интерметаллида больше времени выдержки при пайке, а образующийся интерметаллид в центральном участке галтели растворяется в жидком припое. По результатам рентгено-структурного и металлогафического анализов в паяном щве интерметаллид не обнаруживается.

Нижний предел температуры пайки (710°С) обусловлен низким значением краевого угла смачивания порядка 18-19°, а верхний (720°С) - температурой появления, эффекта «нарушения смачивания при минимальных толш.инах фольги 20-30 мкм. Нижний предел времени выдержки при пайке (3 мин) обусловлен временем, необходимым дл протекания процесса смачивания и образования галтели, а верхний предел времени выдержки (5 мин) - временем образования интерметаллида на периферийных участках галтели.

Последующее снижение температуры и выдержка при 680-685°С уменьшает краевой угол смачивания до , значительно снижает скорость роста интерметаллида и замедляет скорость отвода жидкого алюминия из места соединения на периферию за счет уменьшения капиллярного давления. В то же время формирование таврового соедийения продолжается, так как на первом этапе пайки преодолевается порог смачивания и галтель полностью не формируется и является ослабленной. В случае снижения температуры ниже 680°С краевой УГОЛ смачивания стре.мится к 90°, а капиллярное давление - к минимуму, что делает невозможным дальнейшее формирование соединения. Температура 690°С приближается к критическому значению краевого угла --20°, и возникает вероятность появления нарушения смачивания, приводящего к снижению качества соединения и его разрушению. Оптимальное время выдержки при температуре 680°С составляет 40- 60 мин.

Пример. Сотовая панель из титана марки ВТ-20 (обшивка) и ОТ-4-1 (наполнитель) паяется алюминиевым припоем АД-1 (толщиной 50 мкм) 3 вакууме Ю мл. рт. ст. по указанному термическому циклу. При 5 испытании на растяжение разрушение происходит по основному металлу сотоблока.

Использование предлагаемого способа пайки титака и его сплавов припоями на

3 ,ч

основе алюминия обеспечивает по сравнениюоснове алюминия, кроме того, проведение

с известными замену дорогостоящего сереб-процесса при температурах ниже 720°С не

ряного припоя (как правило с высоким со-приводит к снижению механических свойств

держанием серебра) на дешевые припои наосновного материала.

1140905,

СПОСОБ ПАЙКИ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ТИТАНА И ЕГО СПЛАВОВ, преимуш,ественно сотовых панелей, при котором проводят сборку деталей с размещением в зоне паяемых зазоров припоя на основе алюминия, нагрев в вакууме до температуры пайки и последующее охлаждение, отличающийся тем, что, с целью повышения работоспособности паяных соединений путем исключения образования интерметаллида, пайку осуществляют при- 710-720°С с выдержкой 3-5 мин с последующим снижением температуры до 680-685°С и выдержкой 40-60 мин.