Способ соединения деталей из боросилицированного графита Советский патент 1977 года по МПК B23K1/04 B23K35/38 

Изобретение относится к области пайки, в частности к способам пайки графита.

Известен способ пайки графитовых деталей с использованием припоев имеющих температуру эксплуатации до 1300-1400°С 1, при котором в месте стыка деталей помещают порощкообразный железо-никелевый припой, место стыка нагревают до температуры плавления припоя (1400°С) и сжимают детали с усилием 0,1 -1,0 кг/мм В результате затекания жидкого припоя в поры соединяемых графитовых деталей и смачивания припоем паяемый поверхностей образуется прочный герметичный паяный шов. Недостатком такого способа является необходимость проведения процесса пайки в контролируемой инертной среде и низкая коррозионная стойкость зоны пайки. Известен способ диффузионной сварки графитовых деталей 2, по которому контактные поверхности свариваемых изделий подвергают механическому сжатию с помощью пневмоустройств с давлением 1050 кг/см. Нагрев места соединення осуществляют прямым пропусканием переменного тока высокой плотности. Недостатком этого способа является необходимость применения при сварке высокой температуры и давления.

Известен способ соединения деталей из силицилованного и боросилицированного графита путем пайки с использованием в качестве

припоя смеси кремния с бором 3. По этому способу место соединения предварительно щлифуют, размещают между паяемыми деталями порошкообразный припой, детали сдавливаются с усилием 0,3-1,0 кг/см, а место стыка нагревается до 15000-1800°С в защитной среде и выдерживают при этой температуре в течение 3-5 мин. В результате образуется достаточно прочное (до 100 кг/см), герметичное, коррозионно-стройкое паяное соединение. Недостатком этого способа является высокая температура пайки и связанные с этим трудности соединения крупно-габаритных деталей. При нагреве в присутствии кислорода в процессе пайки имеет место выгорание и разгерметизация углеродной составляющей силицироваиного и боросилицированного графита.

Целью изобретения является понил ение температуры нагрева и уменьшение усилия сжатия.

Поставленная цель достигается тем, что детали из боросилицированного графита сдавливают друг с другом с усилием 0,1-

0,3 кг/см и нагревают в окислительной атмосфере, преимзщественно на воздухе, обеспечивая окисление поверхностного слоя карбида кремния, легированного бором, с последующей выдержкой при температуре 1250-

1350°С в течение 10-25 мин.

Данный способ наиболее эффективен при облицовке индукционных печей для плавки металлов.

Способ соединения основан на том, что при окислении боросилицированного графита на его поверхности образуется тонкая (20- 40 мкм) вязкая пленка боросилицированного стекла (5102+В2Оз), имеющая температуру размягчения 1200°С.

При дальнейшем нагреве происходит заполнение зазора между деталями жидким боросиликатным стеклом, а при температуре 1250-1350°С идет интенсивное взаимодействие боросиликатного стекла с углеродом, приводящее к образованию коррозионно-стойкого и жаропрочного карбида кремния, легированного бором.

Нижний температурный предел пайки (1250°С) обусловлен началом интенсивного взаимодействия окиси кремния с углеродом, а верхний (1350°С) началом заметного выгорания углеродной составляющей боросилицированного графита. В выбранном температурном интервале за 10-25 мин осуществляется полный переход боросилицированной пленки в карбидную.

Пример. Для футеровки канала индукционной медеплавильной печи диаметром 600 мм использовали сегменты из боросилицированного графита марки ВСГ-30 размером

18X150X130 мм. Сварка сегментов на специальном медном щаблоне обеспечивала усилие секторов друг с другом - 0,1 кг/см. Собранные сектора нагревали токами высокой частоты на воздухе до 1250°С и выдерживали при этой температуре 15 мин. Затем проводили плавку меди. Протекания меди после выплавки шихты не наблюдалось. Стойкость печи возрасла в 2-3 раза.

Формула изобретения

Способ соединения деталей из боросилицированного графита, преимущественно при облицовке индукционных печей для плавки металлов, при котором производят сжатие деталей, нагрев и диффузионную выдержку, о тл и чающийся тем, что, с целью понижения температуры нагрева и уменьщ ения усилия сжатия, нагрев производят в окислительной среде, преимущественно на воздухе, а выдержку при температуре 1250-1350°С в течение 10-25 мин.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Патент Англии № 1043819, кл. В 3R, опублик. 1964 г.

2.Патент Франции № 1414166, кл. В 23К, опублик. 1965 г. (прототип).

3.Авторское свидетельство СССР №310549, кл. С 09J 1/00 с приоритетом от 03.05.1971.