Способ пайки разнородных материалов Советский патент 1989 года по МПК B23K1/19 

(UD tsD

Изобретение относится к пайке, в частности к способам пайки разнородных материалов, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения, электроники и радиотехники при получении соединений, работающих при термоциклировании.

Целью изобретения является повышение работоспособности паяного соединения путем снижения термомеханических напряжений при сохранении высоких прочности и теплопроводности

Способ реализуется следующим образом.

НА подлежащей пайке поверхности пластичного материала формируют отдельные выступы различной высоты, увеличивая последнюю по мере удале- няя от центра паяного соединения, иещду ве1«инами выступов и нояемой поверхностью мапопластиного материала размешают припой, производят нагрев до те№1ературы пайки и охлаждение.

Высота каждого выступа может быть

рассчитста по формуле

I ,

П t6nlWx

-минимально допустимая высота выступа;

п - коэффициент запаса; г - расстояние от центра паяного соединения до края выступа;

fl(, ,о( - коэффициенты термического расширения (КТР) пластичного и малопластичного материалов соответственно;

Т - температура солидуса припоя;

F, - модуль упругости пластиного материала; 6„ - допускаемое напряжение

на изгиб для пластичног материала;

Wx - момент инерции и момент сопротивления поперечного сечения выступа относительно оси, перпендикулярной линии, со динякяцей выступ с центром паяного соединения. Выполнение выступов различной высоты обечпечивает эффективную ком пенсацаю термомеханических напряжений в процессе охлаждения до температуры пайки и посдедугацего термоЬм«где h

мни

х

0

5

0

5

1Ц1клирования, сохраняя при этом максимально возможную устойчивость паяного соединения на сжатие и сдвиг и минимальное тепловое сопротивление. .Пример. Паяют детали из малопластичного композита, представляющего собой спеченный карбидотитановый каркас, инфильтрированный аропроч- ным никелевым сплавом (ЖНС), и из пластичного ЖНС. Деталь из композита имеет размеры 30x50x10 мм, деталь из ЖНС - 30x50x60 мм. Размеры паяного соединения 30x50 мм. На поверхности детали из ЖНС,- подлежащей пайке, выполняют выемки, образуя на этой поверхности 25 цилиндрических выступов, расположенных в шахматном порядке таким образом, что один выступ размещается в центре паяного соединения, а четыре выступа - по его углам. Диаметр выступов 5 мм. Высоты центрального выступа 6 мм, шести выступов, вписываюп1ихся в окружность диа- метром 24 мм с центром в середине паяного соединения, 12 мм, десяти выступов, вписывающихся в окружность диаметром 42 мм, 15 мм, остальных восьми выступов 18 мм. Между паяемыми поверхностями размещают пасту припоя ВПр11-40Н слоем толщиной 0,5 мм. Пайку производят в печи в вакууме 10 Па при температуре 1160 С с выдержкой 15 мин.

Полученные соединения не имеют видимых дефектов в шве и соединяемых деталях и при термоциклировании на воздухе от 20 до 1000°С выдерживают до 30 циклов.

Для сравнения такие же детали паяют по известному способу. Для этого на поверхности ЖНС выполняют конусные штыри высотой 3 мм. Соосно этим штырям делают отверстия диаметром 1 мм , в которые засыпают порошок припоя ВПр11-40Н. Пайку производят на том же оборудовании и при тех же условиях, что и по предлагаемому способу. В паяном соединении наблю- ff. даются трещины по припою и по телу композита. Соединение выдерживает не более двух термоциклов от 20 до 1000 С.

Изобретение позволяет повысить ее качество паяных свединений разнородных материалов с большой разностью КТР за счет более эффективной компенсации термомеханических напряжений посредством деформации изгиба высту-,

30

35

40

45

пов, формируеьв,1х на поверхности пластичного материала и за счет оп- Гтимизации размеров этих выступов. Использование данного способа позволяет получать паяные соединения большой площади в изделиях, приме- няе№1х в различных областях машиностроения и приборостроения, например в крупногабаритных штампах горячего деформирования с паяной твердосплавной гравюрой или в металлокерамичес- ких узлах радиосхем.

Формула изобрете

н и я

1. Способ пайки разнородных материалов, преимущественно пластичных с малопластичными, при котором на подлежащей пайке поверхности пластич- ного материала формируют отдельные выступы, помещают между вершинами выступов и паяемой поверхностью мало- ппастичного материала припой, нагревают до температуры пайки и охлаждают, отличающийся тем, что, с целью повышения работоспособности паяного соединения путем снижения термомеханических напряжений при сохранении высоких прочности и теплопроводности, выступы выполняют различной высоты, увеличивая по-

on

4492634 .

следнюю по мере удаления от центра паяного соединения.

2. Способ ПОП.1, о тличаю- g щ и и с я тем, что величину каждого выступа рассчитывают по формуле h .1 l2 lj: iZ 2iEIi

п 6,W, Д мин минимально допустимая 10высота выступа;

п - коэффициент запаса; г - расстояние от центра паяного соединения до края выступа;

15 К - модуль упругости пластичного материала;

fi n - допустимое напряжение на изгиб для пластичного материала;

а(, и fl/i - коэффициенты термического расширения пластичного и - малопластичного материа-f лов соответственно; температура солидуса припоя;

соответственно моменты инерции ц сопртивления поперечного сечения выступа оси, перпендикулярной линии, соединяющей выступ с центром паяного соединения.

25

Т и W 30

Изобретение относится к пайке и может быть использовано в различных областях техники для получения соединений разнородных материалов, работающих при термоциклировании. Цель изобретения - повьтение работоспособности паяного соединения путем снижения термомеханических напряжений при сохранении высокой прочности и теплопроводности. На подлежащей пайке поверхности пластичного 1ате- риала формируют отдельные выступы различной высоты, увеличивая ее по мере удаления от центра паяного соединения. Между вершинами выступов и паяемой поверхностью металлопластич- ного материала размещают припой. Производят нагрев до температуры пайки и охлаждение. Приведена расчетная зависимость выбора высоты выступов. Выполнение выступов различной высоты обеспечивает эффективную компенсацию термомеханических напряжений за счет различной деформации изгиба выступов в разных точках соединения и позволяет получать соединения с большими площадями контакта без снижения прочности на сжатие и сдвиг и без значительного увеличения термического сопротивления. 1 3.П. ф-ЛЫ. с (/)