RU2104842C1

RU2104842C1 - Telescopic structure brazing method

Info

Publication number: RU2104842C1
Application number: RU95100980A
Authority: RU
Inventors: Виктор Никанорович Семенов; Евгений Петрович Селезнев; Николай Михайлович Ковалев
Original assignee: Виктор Никанорович Семенов; Евгений Петрович Селезнев; Николай Михайлович Ковалев
Priority date: 1995-01-23
Filing date: 1995-01-23
Publication date: 1998-02-20
Also published as: RU95100980A

Abstract

FIELD: mechanical engineering; brazing of heterogeneous material telescopic structures one envelope of which is made of age hardening alloy. SUBSTANCE: prior to placing solder and assembling the structure, intermediate layer of alloy which undergo no phase transformations is applied to inner surface of envelope made of age - hardening alloy, then structure is subjected to machining and thermal treatment and layer of nickel is applied to surface to provide spreading of solder over intermediate layer. Intermediate layer is applied by surface welding in thickness of 1.0-1.5 mm with subsequent thermal treatment or is made in form of ring, thickness 1.0-1.5 mm, with subsequent welding to envelope and thermal treatment. Such method prevents contact of solder with age - hardening alloy. EFFECT: enlarged operating capabilities and enhanced reliability of joining. 3 cl

Description

Изобретение относится к области пайки телескопических конструкций из разнородных материалов, одна из оболочек которых выполнена из дисперсионно-твердеющего сплава. The invention relates to the field of soldering telescopic structures from dissimilar materials, one of the shells of which is made of a precipitation hardening alloy.

Известен способ пайки телескопических конструкций из разнородных материалов, одна из деталей которых выполнена из дисперсионно-твердеющего сплава, включающий сборку под пайку конструкции с размещением припоя, нагрев и пайку с одновременным приложением внешнего давления защитного газа и вакуумированием полости между стенками [1]. There is a method of soldering telescopic structures from dissimilar materials, one of the parts of which is made of a precipitation hardening alloy, including assembly for soldering the structure with the placement of solder, heating and soldering while applying an external pressure of the protective gas and evacuating the cavity between the walls [1].

Использование данного способа не позволяет избежать появления трещин и других дефектов в паяном соединении вследствие наличия контакта припоя с дисперсионно-твердеющим сплавом. Using this method does not avoid the appearance of cracks and other defects in the soldered joint due to the presence of contact of the solder with a precipitation hardening alloy.

Известен способ пайки конструкций из Cr-Ni-ых дисперсионно-твердеющих сплавов с применением медно-серебряных припоев. Перед сборкой конструкции на паяемые поверхности наносят гальваническим методом слой никеля толщиной 15 мкм, обеспечивающий необходимую растекаемость припоя [2]. A known method of soldering structures of Cr-Ni-dispersion hardening alloys using copper-silver solders. Before assembling the structure, a nickel layer with a thickness of 15 μm is applied on the brazed surfaces using a galvanic method, which provides the necessary flowability of the solder [2].

Известный способ может быть использован при пайке телескопических конструкций из разнородных материалов при толщине слоя никеля не менее 25 мкм, чтобы не вызвать появления трещин. Однако при указанной толщине слоя снижается прочность паяного шва из-за оставшейся в нем прослойки никеля. The known method can be used when soldering telescopic structures made of dissimilar materials with a nickel layer thickness of at least 25 μm, so as not to cause cracks. However, at the indicated layer thickness, the strength of the solder joint decreases due to the nickel layer remaining in it.

Задачей изобретения явилось создание таких паяных телескопических конструкций из разнородных материалов, которые могли бы работать в условиях силовых нагрузок, высоких температур и в агрессивных средах, не разрушаясь. The objective of the invention was the creation of such soldered telescopic structures made of dissimilar materials that could work under conditions of power loads, high temperatures and in aggressive environments, without collapsing.

Задача решена за счет того, что перед размещением припоя между оболочками размещают на внутренней поверхности оболочки из дисперсионно-твердеющего сплава промежуточный слой из сплава, не претерпевающего фазовых превращений, затем подвергают механической обработке, термообрабатывают ее и наносят слой никеля. Промежуточный слой наносят наплавкой толщиной 1,0-1,5 мм с последующей термообработкой или его размещают в виде кольца толщиной 1,0-1,5 мм с последующими операциями приварки его к оболочке и термообработки. Данный способ предотвращает контакт припоя с дисперсионно-твердеющим сплавом. The problem is solved due to the fact that before placing the solder between the shells, an intermediate layer of an alloy that does not undergo phase transformations is placed on the inner surface of the shell of a precipitation hardening alloy, then it is machined, heat treated and a nickel layer is applied. The intermediate layer is deposited by surfacing with a thickness of 1.0-1.5 mm, followed by heat treatment, or it is placed in the form of a ring with a thickness of 1.0-1.5 mm with subsequent operations of welding it to the shell and heat treatment. This method prevents contact of the solder with a precipitation hardening alloy.

Технический результат - повышение работоспособности конструкций за счет предотвращения образования трещин и повышения прочности паяного соединения. The technical result is an increase in the operability of structures by preventing the formation of cracks and increasing the strength of the soldered joint.

Согласно изобретению способ пайки телескопических конструкций из разнородных материалов осуществляют следующим образом. According to the invention, the method of soldering telescopic structures from dissimilar materials is as follows.

Паяли конструкцию - имитатор, состоящий из внешней оболочки, выполненной из дисперсионно-твердеющего сплава на основе Ni-Cr, например марки ЭП-202, и внутренней, выполненной из сплава на основе меди. Перед сборкой конструкции под пайку и размещением припоя на внутреннюю поверхность оболочки из ЭП-202 размещают промежуточный слой, выполненный из хромоникелевого сплава, не претерпевающего фазовых изменений при температуре пайки. Размещение промежуточного слоя осуществляют либо наплавкой сплава, либо приваркой к внутренней поверхности оболочки из ЭП-202 кольца толщиной 1,0-1,5 мм. Далее закрепленный промежуточный слой подвергают механической обработке до достижения требуемой чистоты и термической обработке для снятия напряжений в сплаве. Для обеспечения растекаемости медно-серебряного припоя поверх промежуточного слоя из сплава, не претерпевающего фазовых превращений, наносят слой никелевого покрытия гальваническим методом. После сборки конструкции осуществляют нагрев и пайку в индукционной печи. The structure was soldered - an imitator consisting of an outer shell made of a precipitation hardening alloy based on Ni-Cr, for example, grade EP-202, and an internal one made of an alloy based on copper. Before assembling the structure for soldering and placing the solder on the inner surface of the shell of EP-202, an intermediate layer is made of a nickel-chromium alloy that does not undergo phase changes at the temperature of the solder. The placement of the intermediate layer is carried out either by welding the alloy, or by welding to the inner surface of the shell of the EP-202 ring 1.0-1.5 mm thick. Next, the fixed intermediate layer is machined to achieve the desired purity and heat treatment to relieve stress in the alloy. To ensure the spreadability of copper-silver solder over an intermediate layer of an alloy that does not undergo phase transformations, a nickel coating layer is applied by the galvanic method. After assembly, the structures are heated and soldered in an induction furnace.

Пример 1. Example 1

Промежуточный слой на внутренней поверхности оболочки из сплава ЭП-202 имитатора размещали методом наплавки сплава марки ЭП-367, не претерпевающего фазовых превращений при температуре пайки. Наплавку осуществляли аргонно-дуговой сваркой неплавящимся электродом в автоматическом режиме с боковой подачей присадочной проволоки диаметром 1,6 мм. Режим наплавки: J_св=180 А, U= 11 В, скорость подачи проволоки 7 м/ч, толщина наплавленного слоя 1,0-1,5 мм на сторону.An intermediate layer on the inner surface of the simulator EP-202 alloy shell was placed by the method of surfacing of an EP-367 alloy, which does not undergo phase transformations at the soldering temperature. Surfacing was carried out by argon-arc welding with a non-consumable electrode in automatic mode with a lateral feed of a filler wire with a diameter of 1.6 mm. Surfacing mode: J _sv = 180 A, U = 11 V, wire feed speed 7 m / h, the thickness of the deposited layer is 1.0-1.5 mm per side.

Далее наплавленный слой подвергали механической обработке, а затем термической - при температуре 850-950^oC для снятия напряжений в сплаве в течение 10-15 мин. Перед пайкой паяемую поверхность обезжиривали и наносили гальваническим методом слой никелевого покрытия толщиной 10-12 мкм, необходимой и достаточной для обеспечения растекания медно-серебряного припоя при пайке. Собранную конструкцию паяли в печи при температуре 1015-1020^oC с выдержкой 10-12 мин. Одновременно внутреннюю полость между паяемыми оболочками вакуумировали до 2•10^-6 мм Hg, а снаружи поджимали инертным газом - аргоном, подаваемым в печь под давлением. Для проверки качества пайки конструкцию подвергали гидропневмоиспытаниям, а затем - разрезке для металлографического анализа. Результаты исследований показали, что спаянные конструкции удовлетворяли эксплуатационным требованиям, а металлографический анализ - отсутствие трещин в сплаве ЭП-202.Next, the deposited layer was subjected to mechanical treatment, and then heat treatment at a temperature of 850-950 ^o C to relieve stress in the alloy for 10-15 minutes Before soldering, the brazed surface was degreased and a layer of nickel coating 10-12 μm thick, necessary and sufficient to ensure the spreading of the copper-silver solder during soldering, was galvanically applied. The assembled structure was soldered in a furnace at a temperature of 1015-1020 ^o C with a holding time of 10-12 minutes. At the same time, the internal cavity between the brazed shells was evacuated to 2 • 10 ^-6 mm Hg, and was pressurized from the outside with an inert gas — argon supplied to the furnace under pressure. To check the quality of soldering, the structure was subjected to hydropneumatic tests, and then - cut for metallographic analysis. The research results showed that the welded structures met operational requirements, and the metallographic analysis - the absence of cracks in the EP-202 alloy.

Пример 2. Example 2

При пайке мелкогабаритных конструкций типа колец диаметром 200-300 мм, в качестве промежуточного слоя из сплава, не претерпевающего фазовых превращений, использовали кольцо из хромоникелевого сплава марки ЭИ-435. Это кольцо приваривали к внутренней поверхности оболочки из сплава ЭП-202. Процесс протекал в автоматическом режиме в среде защитного газа. Режим сварки: J_св= 160 А, U_св= 11 В, V_св=2 мин/об. После приварки кольца к оболочке проводили механическую обработку внутренней поверхности приваренного кольца. Ввиду небольших габаритов паяемых конструкций их термообработку совмещали с операцией пайки, при которой происходило снятие напряжений с приваренного кольца. Перед пайкой на паяемую поверхность кольца наносили слой гальванического никеля толщиной 7 - 12 мкм, размещали медно-серебряный припой в виде проволоки и устанавливали паяемую деталь - кольцо из сплава на основе меди. Пайку осуществляли при температуре 920±10^oC в течение 3-5 мин в атмосфере защитного газа - аргона.When soldering small-sized structures such as rings with a diameter of 200-300 mm, an EI-435 ring made of a chromium-nickel alloy was used as an intermediate layer of an alloy that did not undergo phase transformations. This ring was welded to the inner surface of the EP-202 alloy sheath. The process proceeded automatically in a shielding gas environment. Welding mode: J _sv = 160 A, U _sv = 11 V, V _sv = 2 min / rev. After welding the ring to the shell, mechanical treatment of the inner surface of the welded ring was performed. Due to the small dimensions of the soldered structures, their heat treatment was combined with the soldering operation, during which stress was removed from the welded ring. Before soldering, a layer of galvanic nickel 7-12 microns thick was applied to the brazed surface of the ring, copper-silver solder was placed in the form of a wire, and a brazed part was installed - a ring made of an alloy based on copper. The soldering was carried out at a temperature of 920 ± 10 ^o C for 3-5 minutes in an atmosphere of protective gas - argon.

Качество пайки оценивали выборочно разрезкой одной паяной конструкции на металлографические шлифы. Анализ показал, что трещины в паяном соединении отсутствуют. The quality of the solder was evaluated selectively by cutting one soldered structure into metallographic sections. The analysis showed that there are no cracks in the soldered joint.

Отсутствие трещин в паяных соединениях конструкций позволило повысить срок их службы в условиях высоких температур и в агрессивных средах. The absence of cracks in the soldered joints of structures allowed to increase their service life at high temperatures and in aggressive environments.

Claims

1. The method of soldering telescopic structures of dissimilar materials, the outer shell of which is made of a precipitation hardening alloy, comprising applying a nickel coating to its brazed surface, assembling with the placement of solder and heating to soldering temperature, characterized in that the inner surface of the shell is made of dispersion hardening alloy before applying the Nickel coating is placed an intermediate layer of chromium-nickel alloy, which does not undergo phase transformations at the temperature of soldering, and subjected to its term processing.

2. The method according to claim 1, characterized in that the intermediate layer is deposited by surfacing with a thickness of 1.0 to 1.5 mm, and the heat treatment is carried out at 850 - 950 ^o C.

3. The method according to claim 1, characterized in that when soldering small-sized structures, the intermediate layer is placed in the form of a ring with a thickness of 1.0 1.5 mm, it is welded to the shell, and heat treatment is carried out in the process of soldering.